[논문 리뷰] Automatic Generation of OWL Ontology from XML Data Source

Nora Yahia, Sahar A. Mokhtar외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 06. 04.

Semantic Web and Ontologies참고 문헌 14인용 수 30

한 줄 요약

이 논문은 XML 데이터 소스에서 XML 스키마 구조를 분석하고 이를 클래스, 속성, 공리와 같은 OWL 구조로 매핑하여 자동으로 OWL 온톨로지 생성하는 새로운 방법을 제시한다. 이 방법은 문법적 XML 데이터의 의미적 풍부함을 높여 주며, 의미 웹 응용 프로그램에서 추론과 상호운용성을 지원하며, 수동 온톨로지 공학 작업을 줄이는 데 핵심 기여를 한다.

ABSTRACT

The eXtensible Markup Language (XML) can be used as data exchange format in different domains. It allows different parties to exchange data by providing common understanding of the basic concepts in the domain. XML covers the syntactic level, but lacks support for reasoning. Ontology can provide a semantic representation of domain knowledge which supports efficient reasoning and expressive power. One of the most popular ontology languages is the Web Ontology Language (OWL). It can represent domain knowledge using classes, properties, axioms and instances for the use in a distributed environment such as the World Wide Web. This paper presents a new method for automatic generation of OWL ontology from XML data sources.

연구 동기 및 목표

• 분산 시스템에서 추론과 상호운용성의 제한을 초래하는 XML 데이터의 의미 부족 문제를 해결하기 위해.
• XML의 문법적 데이터와 표현력 있는 의미 온톨로지 간 격차를 OWL을 통해 메우기 위해.
• XML 소스에서 온톨로지 생성 과정을 자동화하여 수동 모델링을 최소화하기 위해.
• 디지털 도서관 및 데이터 통합과 같은 분야에서 효율적인 지식 표현 및 재사용을 지원하기 위해.
• 기존 XML 기반 데이터 포맷에서 확장 가능하고 기계가 처리할 수 있는 의미 모델링을 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• XML 스키마(XSD)의 구조를 분석하여 계층적 및 관계적 정보를 추출하기 위해.
• XML 요소와 속성을 OWL 클래스 및 개체/데이터 유형 속성으로 매핑하기 위해.
• XML 제약 조건과 중첩 패턴에서 클래스 계층, 제약 조건, 기수성 등을 유추하는 OWL 공리 생성하기 위해.
• XML 요소의 빈도와 중첩 깊이를 바탕으로 기수성 및 도메인/레인지 관계를 결정하는 히ュ리스틱 적용하기 위해.
• 표준 OWL 문법과 RDF/XML 직렬화를 사용하여 완전한 OWL 온톨로지 파일 생성하기 위해.
• OWL 추론 도구를 사용하여 생성된 온톨로지의 일관성과 의미 정확성 검증하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 XML 스키마 구조는 어떻게 자동으로 OWL 온톨로지 구조로 변환될 수 있는가?
• RQ2 어떤 히ュ리스틱이 XML 데이터에서 클래스 계층 및 속성 제약 조건과 같은 의미 관계를 효과적으로 유추할 수 있는가?
• RQ3 자동 온톨로지 생성이 의미 모델링에서 수동 작업을 얼마나 줄일 수 있는가?
• RQ4 생성된 OWL 온톨로지가 수동으로 작성된 버전에 비해 일관성과 의미 정확성이 어느 정도인가?
• RQ5 생성된 온톨로지가 분류 및 일관성 검사와 같은 추론 작업을 지원할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 방법은 최소한의 수동 간섭으로 XML 스키마를 의미적으로 풍부한 OWL 온톨로지로 성공적으로 변환한다.
• 생성된 온톨로지는 클래스 계층 유추 및 일관성 검사와 같은 기본 추론 작업을 지원한다.
• 히ュ리스틱 기반의 XML 요소에서 OWL 구조로의 매핑은 목표 온톨로지 내 의미 관계의 높은 커버리지 달성한다.
• 초기 모델링 단계를 자동화하여 온톨로지 공학에 소요되는 시간과 노력을 줄인다.
• 이 방법은 디지털 도서관 및 메타데이터 교환 시나리오와 같이 실제 세계의 데이터 포맷에서 타당성을 입증한다.
• 생성된 온톨로지는 원본 XML에 대한 구조적 충실도를 유지하면서도 OWL 구조를 통해 의미 표현력을 강화한다.