[論文レビュー] LDQL: A Query Language for the Web of Linked Data (Extended Version)

Olaf Hartig, Jorge Eduardo Pérez Pérez|arXiv (Cornell University)|Jul 16, 2015

Semantic Web and Ontologies参考文献 2被引用数 3

ひとこと要約

LDQL は、リンクパス式によるデータソース選択と、SPARQL パターンによるクエリ結果仕様を分離する、Web のリンクドキュメントデータのための宣言的クエリ言語である。これは従来の形式的体系よりも厳密に表現力が高く、Web セーフティを保証する文法的条件を提示しており、分散データソース上で効果的に評価可能である。

ABSTRACT

The Web of Linked Data is composed of tons of RDF documents interlinked to each other forming a huge repository of distributed semantic data. Effectively querying this distributed data source is an important open problem in the Semantic Web area. In this paper, we propose LDQL, a declarative language to query Linked Data on the Web. One of the novelties of LDQL is that it expresses separately (i) patterns that describe the expected query result, and (ii) Web navigation paths that select the data sources to be used for computing the result. We present a formal syntax and semantics, prove equivalence rules, and study the expressiveness of the language. In particular, we show that LDQL is strictly more expressive than the query formalisms that have been proposed previously for Linked Data on the Web. The high expressiveness allows LDQL to define queries for which a complete execution is not computationally feasible over the Web. We formally study this issue and provide a syntactic sufficient condition to avoid this problem; queries satisfying this condition are ensured to have a procedure to be effectively evaluated over the Web of Linked Data.

研究の動機と目的

• 分散的かつグローバルに接続された Web のリンクドキュメントデータを効果的にクエリする課題に対処すること。
• データソース選択とクエリ論理を混同する既存のクエリ言語の制限を克服すること。
• RDF データ上でスケーラブルかつ分散型のクエリ実行を可能にするクエリ言語の形式的基盤を提供すること。
• Web セーフティの文法的条件を同定することで、クエリ実行の実用的妥当性を保証すること。
• LDQL がリンクドキュメントクエリ分野における従来の形式的体系よりも優れた表現力を示すことを実証すること。

提案手法

• LDQL を、リンクドキュメントデータのナビゲーションに用いるリンクパス式と、クエリ結果を定義する SPARQL グラフパターンの2つのコアコンponentを持つ宣言的言語として提案する。
• LDQL の正式な文法と意味論を定義し、シード URI、動的 URI 発見、および論理積・論理和・射影によるクエリ合成をサポートする。
• Web セーフティの概念を定義し、Web 上で効果的に評価可能であり、非終了的または非計算可能な実行を回避するクエリを特定する。
• Web セーフティの十分な文法的条件を確立し、クエリが有限かつ分散的に評価可能であることを保証する。
• 同等性および表現力に関する形式的証明を提供し、LDQL が到達可能性意味論下の SPARQL や NautiLOD、コンテキストベースのプロパティパスを含む既存の形式的体系を包含することを示す。
• 動的 URI 発見と、互換性のある解決マッピングによる複数データソース間の結果合成を活用する、評価アルゴリズムを設計する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Web のリンクドキュメントデータ向けのクエリ言語として、どのようにしてデータソース選択と結果指定を効果的に分離できるか？
• RQ2 LDQL クエリが分散的 Web 上で実際に実行可能であることを保証する形式的条件は何か？
• RQ3 LDQL の表現力は、Web 上のリンクドキュメントデータをクエリする既存の形式的体系と比べてどうか？
• RQ4 SPARQL の到達可能性意味論下や NautiLOD では表現できないクエリを、LDQL は表現可能か？
• RQ5 LDQL クエリが Web 上で計算的に実行可能であることを保証する文法的性質は何か？

主な発見

• LDQL は、到達可能性に基づくクエリ意味論下の SPARQL、NautiLOD、およびコンテキストベースの意味論下の SPARQL プロパティパスパターンに対して、厳密に表現力が優れている。
• 従来の3つの形式的体系の各クエリに対して、同等の LDQL クエリを構築可能であり、表現力の完全性を示している。
• 従来の3つの形式的体系では表現できない LDQL クエリが存在し、厳密な表現力優位性を証明している。
• 本稿では、Web セーフティの十分な文法的条件を同定し、非終了的または非計算可能な振る舞いを回避する形で、LDQL クエリが Web 上で効果的に評価可能であることを保証している。
• LDQL の評価アルゴリズムは、シード URI の動的発見と、互換性のある解決マッピングによる結果合成を通じて、正しくかつ有限の実行を保証している。
• 付録における形式的証明により、意味論の正しさ、同等性ルール、Web セーフティ条件の正当性が確立されており、言語の理論的・実用的妥当性を支持している。