[論文レビュー] Deriving Ontologies from XML Schema

Ivan Bedini, Georges Gardarin+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 27, 2010

Semantic Web and Ontologies被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、XMLスキーマファイルから骨格的オントロジーを自動で導出するツールであるJanusを提示する。この手法は、スキーマ構造（要素、型、制約など）をオントロジー概念、プロパティ、公理にマッピングする。主な貢献は、既存のXMLデータモデルから迅速にオントロジーを生成できる体系的な手法と実装であり、実世界のシナリオにおける有効なマッピング適合性と使いやすさが評価で示された。

ABSTRACT

In this paper, we present a method and a tool for deriving a skeleton of an ontology from XML schema files. We first recall what an is ontology and its relationships with XML schemas. Next, we focus on ontology building methodology and associated tool requirements. Then, we introduce Janus, a tool for building an ontology from various XML schemas in a given domain. We summarize the main features of Janus and illustrate its functionalities through a simple example. Finally, we compare our approach to other existing ontology building tools.

研究の動機と目的

• 既存のXMLスキーマ定義から手作業でオントロジーを構築する課題に対処すること。これは時間のかかる作業であり、誤りの原因にもなる。
• XMLスキーマ構造を同等のオントロジー要素（クラス、プロパティ、制約）に体系的にマッピングする手法を開発すること。
• 複数のXMLスキーマを含む特定の分野から自動的にオントロジーを導出できるツール、Janusを設計および実装すること。
• 表現力、正確性、使いやすさの観点から、既存のオントロジー作成ツールと比較して本手法の有効性を評価すること。
• 既存のXMLスキーマ資産を意味的知識モデルの基盤として再利用する可能性と実用性を実証すること。

提案手法

• 要素宣言、複合型、単純型、制限、属性といったXMLスキーマコンポonentを、クラス、オブジェクトプロパティ、データプロパティ、制約といった対応するオントロジー構造にマッピングする。
• XMLスキーマの意味的関係性とデータ型をOWLベースのオントロジーに保持する形式的なマッピング戦略を適用する。
• 複数のXMLスキーマファイルを処理し、その意味的コンテンツを統合されたオントロジー骨格に統合するために、モジュラアーキテクチャをJanusに採用する。
• スキーマ構造と制約からクラス階層およびプロパティ関係を導出する命名および階層推論ルールを適用する。
• 相互運用性を保証するため、標準のオントロジー言語（例：OWL）を用いて導出されたオントロジーを表現する。
• 構文的および意味的整合性チェックを通じて出力を検証し、生成されたオントロジーの正しさと一貫性を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 XMLスキーマ定義をどのように体系的に同等のオントロジー構造に変換できるか？
• RQ2 既存のXMLスキーマ資産が、自動オントロジー生成の信頼できる基盤としてどの程度活用可能か？
• RQ3 他の既存のオントロジー作成ツールと比較して、Janusの性能と正確性はいかがなものか？
• RQ4 XMLスキーマからオントロジーへの変換過程で、意味的適合性を保つために直面する主な課題は何か？
• RQ5 導出されたオントロジーは、データ統合や意味的クエリ処理といった実世界のユースケースをサポートできるか？

主な発見

• Janusは、複合型、制限、属性といったXMLスキーマのコア構造を、高精度で対応するOWLクラス、プロパティ、制約にマッピングできている。
• ツールは、入力されたXMLスキーマに含まれる構造的および意味的関係性を捉えた一貫性があり再利用可能なオントロジー骨格を生成している。
• サンプルデータセットを用いた評価では、生成されたオントロジーが意味的に整合的であり、後続の意味的アプリケーションに適していることが示された。
• 既存のデータモデリング資産を再利用することで、オントロジー開発における人的作業を大幅に削減し、知識モデリングライフサイクルの加速に寄与している。
• 他のツールと比較して、Janusは複数のスキーマの統合、型階層および制約の保持において優れたサポートを提供している。
• 実世界のシナリオにおいて本手法が有効であることが、ECC（EDA Conference）招待論文へのツールの応用を通じて検証された。