[論文レビュー] Ontohub: A semantic repository for heterogeneous ontologies

Mihai Codescu, Eugen Kuksa+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2016

Semantic Web and Ontologies参考文献 22被引用数 13

ひとこと要約

Ontohub は、OMG が標準化した DOL 言語を用いて、異種のオントロジーに対する管理、バージョン管理、論理的推論を可能にする意味的リポジトリーエンジンです。Git を用いた分散型バージョン管理と、複数のオントロジー言語および形式的論理をサポートすることで、Ontohub は、オントロジー共有、推論、公理選択のためのスケーラブルで相互運用性のあるプラットフォームを提供し、オープンオントロジーリポジトリ（OOR）イニシャチブの実質的要件を満たす最初の実装です。

ABSTRACT

Ontohub is a repository engine for managing distributed heterogeneous ontologies. The distributed nature enables communities to share and exchange their contributions easily. The heterogeneous nature makes it possible to integrate ontologies written in various ontology languages. Ontohub supports a wide range of formal logical and ontology languages, as well as various structuring and modularity constructs and inter-theory (concept) mappings, building on the OMG-standardized DOL language. Ontohub repositories are organised as Git repositories, thus inheriting all features of this popular version control system. Moreover, Ontohub is the first repository engine meeting a substantial amount of the requirements formulated in the context of the Open Ontology Repository (OOR) initiative, including an API for federation as well as support for logical inference and axiom selection.

研究の動機と目的

• セマンティックウェブにおける増加する異種のオントロジーを管理するためのスケーラブルで相互運用性のあるリポジトリの需要に対応すること。
• オープンオントロジーリポジトリ（OOR）イニシャチブのコア要件を満たすリポジトリーエンジンを実装すること、具体的には連携、推論、公理選択を含む。
• DOL 言語を用いた統一的で意味論に基づくフレームワークにより、異なる論理的言語（例：OWL、Common Logic、TPTP、高階論理）で記述されたオントロジーをサポートすること。
• Git を用いた分散型バージョン管理を維持しながら、リンクデータ準拠性とウェブへのアクセス可能性を保つ、オントロジーにおける分散型バージョン管理と共同作業を可能にすること。
• DOL 言語による形式的推論、モジュラー・オントロジー設計、理論マッピングの統合を通じて、OOR のビジョンを拡張すること。

提案手法

• Ontohub は、Git をバックエンドに持つリポジトリにオントロジーを整理し、分散型バージョン管理と共同作業を可能にします。
• 異種のオントロジーを複数の論理的形式から統一するため、分散オントロジー言語（DOL）を意味的基盤として使用します。
• オントロジーに永続的 URL を割り当てることで、リンクデータ準拠性を実現し、MIME タイプに応じて異なる表現（生データ、HTML、JSON）を提供します。
• 自動定理証明器との統合により論理的推論をサポートし、タイムアウトと公理選択の設定が可能です。
• 公理選択は手動またはプローバー非依存のヒューリスティック（SInE アルゴリズム）により実行され、大規模オントロジーにおける証明時間の短縮と実行可能性の向上が図られます。
• 証明ステータスは拡張された SZS オントロジーを用いて標準化されており、公理の部分集合に対して反充足可能性を示す 'CSAS' などの新しいステータスが追加されています。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 複数の論理的形式をカバーする異種のオントロジーを管理するためのスケーラブルで分散型のリポジトリーエンジンをどのように設計できるか？
• RQ2 Git を用いたバージョン管理が、意味的リポジトリと組み合わせることで、共同オントロジー開発を効果的に支援できるか？
• RQ3 DOL のような統一フレームワークが、異なるオントロジー言語で記述されたオントロジー間の相互運用性、モularity、形式的マッピングを可能にするか？
• RQ4 Web ベースのマルチオントロジー・リポジトリにおいて、自動定理証明と公理選択を効果的にサポートする方法は何か？
• RQ5 推論サービス、バージョン管理、連携を統合する生産環境向けのオントロジーリポジトリに適したアーキテクチャパターンは何か？

主な発見

• Ontohub は、OOR イニシャチブが定めた要件の実質的サブセット（連携、推論、公理選択）を満たす最初の実装です。
• DOL 言語の意味論ベースの抽象化により、OWL、Common Logic、TPTP、高階論理を含む複数の形式のオントロジーを効果的にサポートしています。
• Git をバージョン管理システムとして採用することで、マージの競合解決と細かなアクセス制御を備えたセキュアで分散型の共同作業が可能になりました。
• 自動定理証明と設定可能な公理選択の統合により、大規模オントロジーにおける性能と実行可能性が顕著に向上しました。
• 拡張された SZS オントロジーにより、'CSAS'（部分集合に対する反充足可能性）のような新しい証明ステータスがサポートされ、最小公理集合に関するより洗練された推論が可能になりました。
• Ontohub は実世界の応用に採用されており、FOIS 2014 オントロジー競争および基礎的オントロジーを目的とする FOUST イニシャチブにおいて実績を上げており、生産環境での実用性が裏付けられています。