[論文レビュー] Extensions of Generic DOL for Generic Ontology Design Patterns

Mihai Codescu, Bernd Krieg-Brückner+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2019

Semantic Web and Ontologies参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、汎用的DOL（GDOL）に、順序付きおよびオプションパラメータ、再帰を伴うリストパラメータ、およびローカルサブパターンを追加することで、汎用オントロジー設計パターン（GODP）の表現力と再利用可能性を向上させます。主な貢献は、モジュラーでパラメータ化可能なオントロジー記述を可能にする形式的フレームワークの確立であり、ネストされた質的順序関係や汎用値集合といった複雑なパターンを例に、Hetsを介した完全なツール支援を示しています。

ABSTRACT

Generic ontologies were introduced as an extension (Generic DOL) of the Distributed Ontology, Modeling and Specification Language, DOL, with the aim to provide a language for Generic Ontology Design Patterns. In this paper we present a number of new language constructs that increase the expressivity and the generality of Generic DOL, among them sequential and optional parameters, list parameters with recursion, and local sub-patterns. These are illustrated with non-trivial patterns: generic value sets and (nested) qualitatively graded relations, demonstrated as definitional building blocks in an application domain.

研究の動機と目的

• 従来の汎用DOLの制限を解消し、より表現力があり再利用可能なオントロジー設計パターンを可能にすること。
• ネストされた順序関係や再帰的値集合のような複雑で階層的なパターン定義をサポートすること。
• 高度なパラメータ化およびスコープメカニズムを通じて、オントロジー設計パターンのモジュラリティと再利用性を向上させること。
• 意味的相互運用性とツール連携を支援する、形式的かつ拡張可能なGODPの言語基盤を提供すること。
• 内部構造を隠蔽し、関連するパラメータのみを公開することで、直感的でGUIベースのGODP利用を可能にすること。

提案手法

• パラメータインスタンス化におけるボイラープレートを減らすために、順序付きおよびオプションパラメータを導入。
• 再帰的パターンマッチングを備えたリストパラメータを追加し、引数構造に基づいたテンプレートベースの定義選択を可能に。
• パターン本体内にローカルサブパターンをサポートすることで、再利用可能なコンponentsをカプセル化し、モジュラリティを向上。
• 引数マッピングのコンact表記を採用し、インスタンス化における明示的シンボルマッピングの必要性を低減。
• Hetsをバックエンドとして採用し、パターンインスタンスの検証と実行を可能にするとともに、理論解釈を示す意味的リンクを提供。
• 複数のインスタンス化においても一意なエンティティ解決を保証するため、「同じ名前＝同じもの」の原則を適用。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 汎用DOLをどのように拡張すれば、再帰的かつ構造化されたパラメータ化を可能にし、より表現力のあるオントロジー設計パターンを実現できるか？
• RQ2 ネストされた順序関係のような階層的パターン定義をサポートするには、どのような言語的構成要素が必要か？
• RQ3 より良い構文とスコープ制御を通じて、パラメータインスタンス化をどのように直感的かつエラーの少ないものにできるか？
• RQ4 パターンマッチングを伴うリストパラメータは、GODPの再利用性と保守性をどのように向上させるか？
• RQ5 Hetsのようなツール支援は、汎用パターンとそのインスタンスとの間の意味的関係をどのように反映させられるか？

主な発見

• リストパラメータと再帰の拡張により、包含階層を伴う質的順序関係のような複雑で再利用可能なパターンの定義が可能になった。
• リストパラメータにおけるテンプレートマッチングにより、引数構造に基づいたパターン本体内のケース分岐が可能となり、モジュラリティと表現力が向上。
• ローカルサブパターンの使用により、1つのパターン定義内でのコード整理が促進され、再利用性が向上。
• Hetsは新たに導入された言語構成要素をサポートし、意味的リンクを伴うパターンインスタンスの検証と可視化を可能に。
• 段階化処理を経てOWL標準と完全に互換性を持つため、既存のオントロジーツールとの統合が可能に。
• 本フレームワークは、パラメータ、インポート、本体の明確な分離を実現し、GODPのモジュラリティと保守性を高めた。