[論文レビュー] Verification, Validation and Integrity of Distributed and Interchanged Rule Based Policies and Contracts in the Semantic Web

Adrian Paschke|ArXiv.org|Sep 21, 2006

Logic, Reasoning, and Knowledge参考文献 21被引用数 10

ひとこと要約

本稿では、セマンティックウェブにおけるルールベースのポリシーおよび契約の検証・検査・整合性（V&V&I）を目的とした、テスト駆動開発（TDD）の応用を提案する。ルールMLの拡張構文を用いてテストケースを論理プログラミングに直接統合することで、ルールの複雑さに依存しない動的で動作指向のテストが可能となり、分散的かつ進化するポリシーシステムにおける信頼性とトレーサビリティが向上する。

ABSTRACT

Rule-based policy and contract systems have rarely been studied in terms of their software engineering properties. This is a serious omission, because in rule-based policy or contract representation languages rules are being used as a declarative programming language to formalize real-world decision logic and create IS production systems upon. This paper adopts an SE methodology from extreme programming, namely test driven development, and discusses how it can be adapted to verification, validation and integrity testing (V&V&I) of policy and contract specifications. Since, the test-driven approach focuses on the behavioral aspects and the drawn conclusions instead of the structure of the rule base and the causes of faults, it is independent of the complexity of the rule language and the system under test and thus much easier to use and understand for the rule engineer and the user.

研究の動機と目的

• ルールベースのポリシーおよび契約システムにおける体系的な検証・検査・整合性テスト（V&V&I）の欠如に対処すること。
• エクストリームプログラミングから得られるアジャイルでテスト駆動開発（TDD）の実践を、記述的ルールベースのポリシーおよび契約工学の分野に適応させること。
• 分散的かつ進化する環境（たとえばセマンティックウェブなど）における信頼性の高い、トレーサブルで相互運用可能なルールベースのポリシー管理を可能にすること。
• 異なる推論環境およびルール交換フォーマット間で、ルールベースの契約の動的テストおよび意味的検証を可能にすること。
• 標準化された、プロバイダーに依存しないマークアップ言語を用いて、テストカバレッジ、整合性チェック、機能テストを論理プログラミングベースのポリシーシステムに統合すること。

提案手法

• エクストリームプログラミングから得られるテスト駆動開発（TDD）の原則を、ルールベースのポリシーおよび契約システムに適応させ、内部構造の分析ではなく動作指向のテストに焦点を当てる。
• EBNF表記を用いて、論理プログラミングフレームワーク内でのテストスイート、テストケース、クエリ、アサーション、期待される回答を定義する形式的テストケースモデルを導入する。
• テストスイートのシリアル化および相互運用性を可能にするために、RuleMLルールマークアップ言語に専用のテストケースレイヤーを拡張する。
• 論理プログラミング（LP）を、ポリシーおよび契約の表現の共通基盤として用い、形式的意味論と実行トレーサビリティを可能にする。
• Provaオープンソースルールエンジンを用いて、ContractLog KRシステムで本手法を実装し、テストケースの検証と分散ルールセット間での意味的整合性の確保を実現する。
• 推論環境の動作と意味的性質を検証するためのメタテストを導入し、オープンで分散的な環境における正しさと安定性を保証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 テスト駆動開発は、どのようにしてルールベースのポリシーおよび契約の検証・検査・整合性テストに効果的に適応可能か？
• RQ2 分散的かつ進化する環境におけるルールベースのポリシーの信頼性の高い、トレーサブルで相互運用可能なテストを可能にするメカニズムは何か？
• RQ3 テストカバレッジおよび機能テストは、どのようにして論理プログラミングベースのポリシーおよび契約システムに意味的に測定され、適用可能か？
• RQ4 標準化され拡張可能なマークアップ言語は、異なるルールエンジン間でのルール交換およびテストケースの移植性をどのように可能にするか？
• RQ5 整合性制約および推論環境の意味的性質は、どのようにしてルールベースとは独立して検証可能か？

主な発見

• 本テスト駆動アプローチにより、ルールエンジニアの認知的負荷が大幅に軽減され、内部ルール構造や実行トレースではなく動作結果に焦点を当てるようになる。
• 拡張されたRuleML構文によるテストケースの論理プログラミングへの統合により、プロバイダーに依存しない相互運用性のあるルールベースのポリシーおよび契約のテストが可能になる。
• テストカバレッジおよび機能テストをルールベースのシステムに対して体系的に適用可能となり、動的で分散的な環境における信頼性と予測可能性が向上する。
• 本手法は、設計時における静的検証と実行時における動的テストの両方をサポートし、進化するポリシーおよび契約定義のライフサイクル管理を強化する。
• Provaを用いたContractLog KRシステムにおける実装は、本手法が実世界の複雑なSLA開発プロジェクトにおいて実現可能で実用的であることを示している。
• 本手法は、テストカバレッジとコストの間で実用的なバランスを達成しており、一定の点を過ぎるとカバレッジの増加に伴う利得が逓減する80-20ルールに合致している。