[論文レビュー] SemTK: An Ontology-first, Open Source Semantic Toolkit for Managing and Querying Knowledge Graphs

Paul Cuddihy, Justin McHugh+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2017

Semantic Web and Ontologies被引用数 6

ひとこと要約

SemTK は、オープンソースでオントロジーを最優先とするツールキットであり、初心者および熟練ユーザーが、リレーショナルデータを知識グラフに簡単にインジェストでき、Webベースのインターフェース（SPARQLgraph）を通じてSPARQLクエリを生成し、意味的なデータを直感的に探索できる。OWL や SPARQL といった複雑な意味的技術をユーザーフレンドリーなツールに抽象化することで、専門知識がなくても知識グラフの利用にアクセスしやすくなる。

ABSTRACT

The relatively recent adoption of Knowledge Graphs as an enabling technology in multiple high-profile artificial intelligence and cognitive applications has led to growing interest in the Semantic Web technology stack. Many semantics-related tools, however, are focused on serving experts with a deep understanding of semantic technologies. For example, triplification of relational data is available but there is no open source tool that allows a user unfamiliar with OWL/RDF to import data into a semantic triple store in an intuitive manner. Further, many tools require users to have a working understanding of SPARQL to query data. Casual users interested in benefiting from the power of Knowledge Graphs have few tools available for exploring, querying, and managing semantic data. We present SemTK, the Semantics Toolkit, a user-friendly suite of tools that allow both expert and non-expert semantics users convenient ingestion of relational data, simplified query generation, and more. The exploration of ontologies and instance data is performed through SPARQLgraph, an intuitive web-based user interface in SemTK understandable and navigable by a lay user. The open source version of SemTK is available at http://semtk.research.ge.com

研究の動機と目的

• 非専門家が知識グラフを管理・照会するための使いやすいツールが不足しているという問題に取り組む。
• OWL や RDF の知識がなくても、リレーショナルデータを意味的トリプルストアにインポートするプロセスを簡素化する。
• 一般ユーザーがオントロジーとインスタンスデータを探索できる直感的でWebベースのインターフェース（SPARQLgraph）を提供する。
• 手動でのクエリ記述ではなく、自然なナビゲーションによるクエリ生成によって、SPARQLの専門知識への依存を減らす。
• 完全にオープンソースのソリューションを提供することで、知識グラフ技術へのアクセスを民主化する。

提案手法

• SemTK は、知識グラフの構造が根本的なオントロジーによって定義され、管理されるオントロジーを最優先とする設計を採用している。
• ユーザーがコードを書かずにオントロジーとインスタンスデータを視覚的にナビゲート・探索できる、Webベースのインターフェース「SPARQLgraph」を提供している。
• ユーザーが提供するマッピングに基づいて、リレーショナルスキーマをRDF/OWLモデルに自動的に変換（トリプリフィケーション）する。
• SPARQLgraph インターフェースでのユーザー操作から動的にSPARQLクエリを生成し、SPARQL構文の複雑さを抽象化している。
• モジュール型のオープンソーススタックとして構築されており、より大きなデータ管理パイプラインへの統合を目的としている。
• 熟練ユーザーが低レベルのSPARQL機能にアクセスできる一方で、一般ユーザーにはそれを非表示にするなど、初心者と熟練ユーザーの両方のワークフローをサポートしている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 RDF や OWL に関する専門知識が最小限のユーザーでも、リレーショナルデータを意味的知識グラフに自動的に変換する方法は何か？
• RQ2 非技術的ユーザーがSPARQLを書かずに、知識グラフを探索・照会できるインターフェースのデザインパターンは何か？
• RQ3 統合的でオープンソースのツールキットが、初心者と熟練ユーザーの両方の知識グラフ管理・照会を効果的に支援できるか？
• RQ4 オントロジー駆動型のデータインジェストを、実世界のデータ統合タスクにおいて直感的かつスケーラブルに実現する方法は何か？
• RQ5 実用的応用において、意味的技術の採用にかかる学習曲線を低下させる技術的およびインタラクションのパターンは何か？

主な発見

• SemTK は、RDF や OWL の知識がなくても、直感的でオントロジーに従ったマッピングにより、非専門家ユーザーがリレーショナルデータを知識グラフにインジェストできることを実証した。
• SPARQLgraph インターフェースにより、ユーザーは視覚的ナビゲーションによってオントロジーとインスタンスデータを探索でき、SPARQLクエリの記述の必要性が著しく低下した。
• ツールキットは、複雑な意味的操作をユーザーフレンドリーなワークフローに抽象化しており、知識グラフ技術をより広範なユーザーにアクセス可能にした。
• SemTK のオープンソース性のおかげで、コミュニティの貢献が促進され、多様なデータ管理パイプラインへの統合が可能になった。
• システムの評価から、意味ウェブの経験のないユーザーでも、SemTK のインターフェースを用いて知識グラフを効果的に照会・探索できることが示された。
• オントロジーを最優先とする設計が、知識グラフアプリケーションにおけるデータの一貫性と使いやすさを向上させることを実証した。