app.py

import os
import logging
from typing import List
from pydantic import BaseModel
from fastapi import FastAPI, HTTPException
import rdflib
from rdflib import RDF, RDFS, OWL, URIRef
from sentence_transformers import SentenceTransformer
import faiss
import json
import numpy as np
from dotenv import load_dotenv
import requests

# Carica le variabili d'ambiente
load_dotenv()

# Configura il logging
logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,  # Mantiene INFO per ambiente di produzione
    format="%(asctime)s - %(levelname)s - %(message)s",
    handlers=[logging.FileHandler("app.log"), logging.StreamHandler()]
)
logger = logging.getLogger(__name__)

# Recupera la chiave API
API_KEY = os.getenv("HF_API_KEY")
if not API_KEY:
    logger.error("HF_API_KEY non impostata.")
    raise EnvironmentError("HF_API_KEY non impostata.")

# Definisci i percorsi dei file
BASE_DIR = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
RDF_FILE = os.path.join(BASE_DIR, "Ontologia.rdf")
HF_MODEL = "Qwen/Qwen2.5-72B-Instruct"  # Modello ottimizzato per seguire istruzioni

# Percorsi dei file generati
DOCUMENTS_FILE = os.path.join(BASE_DIR, "data", "documents.json")
FAISS_INDEX_FILE = os.path.join(BASE_DIR, "data", "faiss.index")

# Carica il modello di embedding una sola volta per migliorare le prestazioni
try:
    embedding_model = SentenceTransformer('all-MiniLM-L6-v2')
    logger.info("Modello SentenceTransformer caricato con successo.")
except Exception as e:
    logger.error(f"Errore nel caricamento del modello SentenceTransformer: {e}")
    raise e

def create_data_directory():
    """Crea la directory 'data/' se non esiste."""
    os.makedirs(os.path.join(BASE_DIR, "data"), exist_ok=True)
    logger.info("Directory 'data/' creata o già esistente.")

def extract_lines(rdf_file: str, output_file: str):
    """
    Estrae ogni riga dell'ontologia RDF e la salva in un file JSON.
    Questo permette di indicizzare ogni riga singolarmente.
    """
    logger.info(f"Inizio estrazione delle linee dall'ontologia da {rdf_file}.")
    try:
        with open(rdf_file, "r", encoding="utf-8") as f:
            lines = f.readlines()
        # Rimuovi spazi vuoti e newline
        lines = [line.strip() for line in lines if line.strip()]
        # Salva come lista di documenti
        with open(output_file, "w", encoding="utf-8") as f:
            json.dump({"lines": lines}, f, ensure_ascii=False, indent=2)
        logger.info(f"Linee estratte e salvate in {output_file}")
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nell'estrazione delle linee: {e}")
        raise e

def create_faiss_index(documents_file: str, index_file: str, embedding_model_instance: SentenceTransformer):
    """
    Crea un indice FAISS a partire dalle linee estratte.
    """
    logger.info(f"Inizio creazione dell'indice FAISS da {documents_file}.")
    try:
        # Carica il documento
        with open(documents_file, "r", encoding="utf-8") as f:
            document = json.load(f)
        lines = document['lines']
        logger.info(f"{len(lines)} linee caricate da {documents_file}.")

        # Genera embedding
        embeddings = embedding_model_instance.encode(lines, convert_to_numpy=True, show_progress_bar=True)
        logger.info("Embedding generati con SentenceTransformer.")

        # Crea l'indice FAISS
        dimension = embeddings.shape[1]
        index = faiss.IndexFlatL2(dimension)
        index.add(embeddings)
        logger.info(f"Indice FAISS creato con dimensione: {dimension}.")

        # Salva l'indice
        faiss.write_index(index, index_file)
        logger.info(f"Indice FAISS salvato in {index_file}.")
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nella creazione dell'indice FAISS: {e}")
        raise e

def prepare_retrieval(embedding_model_instance: SentenceTransformer):
    """Prepara i file necessari per l'approccio RAG."""
    logger.info("Inizio preparazione per il retrieval.")
    create_data_directory()

    # Verifica se Ontologia.rdf esiste
    if not os.path.exists(RDF_FILE):
        logger.error(f"File RDF non trovato: {RDF_FILE}")
        raise FileNotFoundError(f"File RDF non trovato: {RDF_FILE}")
    else:
        logger.info(f"File RDF trovato: {RDF_FILE}")

    # Verifica se documents.json esiste, altrimenti generarlo
    if not os.path.exists(DOCUMENTS_FILE):
        logger.info(f"File {DOCUMENTS_FILE} non trovato. Estrazione delle linee dell'ontologia.")
        try:
            extract_lines(RDF_FILE, DOCUMENTS_FILE)
        except Exception as e:
            logger.error(f"Errore nell'estrazione delle linee: {e}")
            raise e
    else:
        logger.info(f"File {DOCUMENTS_FILE} trovato.")

    # Verifica se faiss.index esiste, altrimenti crearlo
    if not os.path.exists(FAISS_INDEX_FILE):
        logger.info(f"File {FAISS_INDEX_FILE} non trovato. Creazione dell'indice FAISS.")
        try:
            create_faiss_index(DOCUMENTS_FILE, FAISS_INDEX_FILE, embedding_model_instance)
        except Exception as e:
            logger.error(f"Errore nella creazione dell'indice FAISS: {e}")
            raise e
    else:
        logger.info(f"File {FAISS_INDEX_FILE} trovato.")

def retrieve_relevant_lines(query: str, top_k: int = 5, embedding_model_instance: SentenceTransformer = None):
    """Recupera le linee rilevanti usando FAISS."""
    logger.info(f"Recupero delle linee rilevanti per la query: {query}")
    try:
        # Carica il documento
        with open(DOCUMENTS_FILE, "r", encoding="utf-8") as f:
            document = json.load(f)
        lines = document['lines']
        logger.info(f"{len(lines)} linee caricate da {DOCUMENTS_FILE}.")

        # Carica l'indice FAISS
        index = faiss.read_index(FAISS_INDEX_FILE)
        logger.info(f"Indice FAISS caricato da {FAISS_INDEX_FILE}.")

        # Genera embedding della query
        if embedding_model_instance is None:
            embedding_model_instance = SentenceTransformer('all-MiniLM-L6-v2')
            logger.info("Modello SentenceTransformer caricato per l'embedding della query.")

        query_embedding = embedding_model_instance.encode([query], convert_to_numpy=True)
        logger.info("Embedding della query generati.")

        # Ricerca nell'indice
        distances, indices = index.search(query_embedding, top_k)
        logger.info(f"Ricerca FAISS completata. Risultati ottenuti: {len(indices[0])}")

        # Recupera le linee rilevanti
        relevant_texts = [lines[idx] for idx in indices[0] if idx < len(lines)]
        retrieved_docs = "\n".join(relevant_texts)
        logger.info(f"Linee rilevanti recuperate: {len(relevant_texts)}")
        return retrieved_docs
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nel recupero delle linee rilevanti: {e}")
        raise e

def create_system_message(retrieved_docs: str) -> str:
    """
    Prompt di sistema robusto, con regole su query in una riga e
    informazioni recuperate tramite RAG.
    """
    return f"""### Istruzioni ###
Sei un assistente museale esperto in ontologie RDF. Utilizza le informazioni fornite per generare query SPARQL precise e pertinenti.

### Ontologia ###
{retrieved_docs}
### FINE Ontologia ###

### Regole Stringenti ###
1) Se l'utente chiede informazioni su questa ontologia, genera SEMPRE una query SPARQL in UNA SOLA RIGA, con prefix:
   PREFIX base: <http://www.semanticweb.org/lucreziamosca/ontologies/progettoMuseo#>
2) La query SPARQL deve essere precisa e cercare esattamente le entità specificate dall'utente. Ad esempio, se l'utente chiede "Chi ha creato l'opera 'Amore e Psiche'?", la query dovrebbe cercere l'opera esattamente con quel nome.
3) Se la query produce 0 risultati o fallisce, ritenta con un secondo tentativo.
4) Se la domanda è generica (tipo 'Ciao, come stai?'), rispondi brevemente.
5) Se trovi risultati, la risposta finale deve essere la query SPARQL (una sola riga).
6) Se non trovi nulla, rispondi con 'Nessuna info.'
7) Non multiline. Esempio: PREFIX base: <...> SELECT ?x WHERE { ... }.
Esempio:
Utente: Chi ha creato l'opera 'Amore e Psiche'?
Risposta: PREFIX base: <http://www.semanticweb.org/lucreziamosca/ontologies/progettoMuseo#> SELECT ?creatore WHERE { ?opera base:hasName "Amore e Psiche" . ?opera base:creatoDa ?creatore . }
### FINE REGOLE ###

### Conversazione ###
"""

def create_explanation_prompt(results_str: str) -> str:
    """Prompt per generare una spiegazione museale dei risultati SPARQL."""
    return f"""Ho ottenuto questi risultati SPARQL:
{results_str}
Ora fornisci una breve spiegazione museale (massimo ~10 righe), senza inventare oltre i risultati.
"""

async def call_hf_model(prompt: str, temperature: float = 0.5, max_tokens: int = 150) -> str:
    """Chiama il modello Hugging Face tramite l'API REST e gestisce la risposta."""
    logger.debug("Chiamo HF con il seguente prompt:")
    content_preview = (prompt[:300] + '...') if len(prompt) > 300 else prompt
    logger.debug(f"PROMPT => {content_preview}")

    headers = {
        "Authorization": f"Bearer {API_KEY}"
    }
    payload = {
        "inputs": prompt,
        "parameters": {
            "temperature": temperature,
            "max_new_tokens": max_tokens,
            "top_p": 0.9
        }
    }

    try:
        response = requests.post(
            f"https://api-inference.huggingface.co/models/{HF_MODEL}",
            headers=headers,
            json=payload
        )
        if response.status_code != 200:
            logger.error(f"Errore nella chiamata all'API Hugging Face: {response.status_code} - {response.text}")
            raise HTTPException(status_code=500, detail=f"Errore nell'API Hugging Face: {response.text}")
        data = response.json()
        logger.debug(f"Risposta completa dal modello: {data}")
        if isinstance(data, list) and len(data) > 0 and "generated_text" in data[0]:
            raw = data[0]["generated_text"]
        elif "generated_text" in data:
            raw = data["generated_text"]
        else:
            raise ValueError("Nessun campo 'generated_text' nella risposta.")

        # Forza la risposta su una singola linea se multilinea
        single_line = " ".join(raw.splitlines())
        logger.debug(f"Risposta HF single-line: {single_line}")
        return single_line.strip()
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nella chiamata all'API Hugging Face tramite requests: {e}")
        raise HTTPException(status_code=500, detail=str(e))

# Variabile globale per le etichette delle entità
entity_labels: List[str] = []

def load_entity_labels(rdf_file: str):
    """Carica le etichette delle entità dall'ontologia RDF."""
    global entity_labels
    try:
        g = rdflib.Graph()
        g.parse(rdf_file, format="xml")
        entities = set()
        for s in g.subjects(RDF.type, OWL.NamedIndividual):
            label = g.value(s, RDFS.label, default=str(s))
            if isinstance(label, URIRef):
                label = label.split('#')[-1].replace('_', ' ')
            else:
                label = str(label)
            entities.add(label.lower())
        entity_labels = list(entities)
        logger.info(f"Elenco delle etichette delle entità caricato: {entity_labels}")
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nel caricamento delle etichette delle entità: {e}")
        entity_labels = []

def is_ontology_related(query: str) -> bool:
    """Determina se la domanda è pertinente all'ontologia."""
    query_lower = query.lower()
    keywords = ["opera", "museo", "stanza", "tour", "visitatore", "biglietto", "guida", "evento", "agente"]
    if any(keyword in query_lower for keyword in keywords):
        return True
    if any(entity in query_lower for entity in entity_labels):
        return True
    return False

app = FastAPI()

class QueryRequest(BaseModel):
    message: str
    max_tokens: int = 512  # Aumentato per risposte più dettagliate
    temperature: float = 0.5

@app.post("/generate-response/")
async def generate_response(req: QueryRequest):
    user_input = req.message
    logger.info(f"Utente dice: {user_input}")

    if not is_ontology_related(user_input):
        # Prompt generico per domande non pertinenti all'ontologia
        generic_prompt = f"Utente: {user_input}\nAssistente: Rispondi cortesemente, anche se la domanda non è legata all'ontologia."
        try:
            response = await call_hf_model(generic_prompt, req.temperature, req.max_tokens)
            return {
                "type": "NATURAL",
                "response": response.strip()
            }
        except Exception as e:
            logger.error(f"Errore nella chiamata al modello Hugging Face per domanda generica: {e}")
            return {
                "type": "ERROR",
                "response": f"Errore nella generazione della risposta per domanda generica: {e}"
            }

    try:
        # Recupera linee rilevanti usando FAISS
        retrieved_docs = retrieve_relevant_lines(user_input, top_k=5, embedding_model_instance=embedding_model)
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nel recupero delle linee rilevanti: {e}")
        return {"type": "ERROR", "response": f"Errore nel recupero delle linee: {e}"}

    sys_msg = create_system_message(retrieved_docs)
    prompt = f"{sys_msg}\nUtente: {user_input}\nAssistente:"

    # Primo tentativo
    try:
        r1 = await call_hf_model(prompt, req.temperature, req.max_tokens)
        logger.info(f"PRIMA RISPOSTA:\n{r1}")
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nella chiamata al modello Hugging Face: {e}")
        return {"type": "ERROR", "response": f"Errore nella generazione della risposta: {e}"}

    # Se non parte con "PREFIX base:"
    if not r1.startswith("PREFIX base:"):
        sc = f"Non hai risposto con query SPARQL su una sola riga. Riprova. Domanda: {user_input}"
        fallback_prompt = f"{sys_msg}\nAssistente: {r1}\nUtente: {sc}\nAssistente:"
        try:
            r2 = await call_hf_model(fallback_prompt, req.temperature, req.max_tokens)
            logger.info(f"SECONDA RISPOSTA:\n{r2}")
            if r2.startswith("PREFIX base:"):
                sparql_query = r2
            else:
                return {"type": "NATURAL", "response": r2}
        except Exception as e:
            logger.error(f"Errore nella seconda chiamata al modello Hugging Face: {e}")
            return {"type": "ERROR", "response": f"Errore nella generazione della seconda risposta: {e}"}
    else:
        sparql_query = r1

    # Esegui la query con rdflib
    g = rdflib.Graph()
    try:
        g.parse(RDF_FILE, format="xml")
        logger.info(f"Parsing RDF di {RDF_FILE} riuscito per l'esecuzione della query.")
    except Exception as e:
        logger.error(f"Parsing RDF error: {e}")
        return {"type": "ERROR", "response": f"Parsing RDF error: {e}"}

    try:
        results = g.query(sparql_query)
        logger.info(f"Query SPARQL eseguita con successo. Risultati: {len(results)}")
    except Exception as e:
        fallback = f"La query SPARQL ha fallito. Riprova. Domanda: {user_input}"
        fallback_prompt = f"{sys_msg}\nAssistente: {sparql_query}\nUtente: {fallback}\nAssistente:"
        try:
            r3 = await call_hf_model(fallback_prompt, req.temperature, req.max_tokens)
            logger.info(f"TERZA RISPOSTA (fallback):\n{r3}")
            if r3.startswith("PREFIX base:"):
                sparql_query = r3
                try:
                    results = g.query(sparql_query)
                    logger.info(f"Seconda query SPARQL eseguita con successo. Risultati: {len(results)}")
                except Exception as e2:
                    logger.error(f"Seconda Query fallita: {e2}")
                    return {"type": "ERROR", "response": f"Query fallita di nuovo: {e2}"}
            else:
                return {"type": "NATURAL", "response": r3}
        except Exception as e:
            logger.error(f"Errore nella chiamata al modello Hugging Face durante il fallback: {e}")
            return {"type": "ERROR", "response": f"Errore durante il fallback della risposta: {e}"}

    if len(results) == 0:
        return {"type": "NATURAL", "sparql_query": sparql_query, "response": "Nessuna info."}

    # Confeziona risultati
    row_list = []
    for row in results:
        # Converti il risultato della query in un dizionario
        row_dict = dict(row)
        row_str = ", ".join([f"{k}: {v}" for k, v in row_dict.items()])
        row_list.append(row_str)
    results_str = "\n".join(row_list)

    # Spiegazione
    exp_prompt = create_explanation_prompt(results_str)
    try:
        explanation = await call_hf_model(exp_prompt, req.temperature, req.max_tokens)
    except Exception as e:
        logger.error(f"Errore nella generazione della spiegazione: {e}")
        return {"type": "ERROR", "response": f"Errore nella generazione della spiegazione: {e}"}

    return {
        "type": "NATURAL",
        "sparql_query": sparql_query,
        "sparql_results": row_list,
        "explanation": explanation
    }

@app.get("/")
def home():
    return {"message": "Assistente Museale con supporto SPARQL."}

# Avvia la preparazione al caricamento delle linee e indicizzazione
try:
    create_data_directory()
    prepare_retrieval(embedding_model)
    load_entity_labels(RDF_FILE)
    logger.info("Applicazione avviata e pronta per ricevere richieste.")
except Exception as e:
    logger.error(f"Errore durante la preparazione dell'applicazione: {e}")
    raise e