[논문 리뷰] Generic Ontology Design Patterns at Work

Bernd Krieg-Brückner, Till Mossakowski외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 20.

Semantic Web and Ontologies참고 문헌 11인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 분산 온톨로지 언어(DOL)의 확장된 버전인 Generic Dol에 일반 온톨로지 설계 패턴(GODPs)을 도입하여, 클래스, 속성 또는 전체 온톨로지로 인스턴스화될 수 있는 재사용 가능하고 매개변수화된 온톨로지 패턴을 가능하게 한다. Hets를 활용하여 구현함으로써 GODPs는 코드 중복을 줄이고 모듈성을 향상시키며 온톨로지 공학 분야의 최선의 실천 방식을 안전하고도 영리하게 재사용할 수 있도록 하여, 구조적이고 조합 가능한 패턴을 통해 온톨로지의 품질과 유지보수성에 상당한 기여를 한다.

ABSTRACT

Generic Ontology Design Patterns, GODPs, are defined in Generic DOL, an extension of DOL, the Distributed Ontology, Model and Specification Language, and implemented using Heterogeneous Tool Set. Parameters such as classes, properties, individuals, or whole ontologies may be instantiated with arguments in a host ontology. The potential of Generic DOL is illustrated with GODPs for an example from the literature, namely the Role design pattern. We also discuss how larger GODPs may be composed by instantiating smaller GODPs.

연구 동기 및 목표

• 작은, 자금이 부족한 프로젝트에서 온톨로지 전문가에 접근할 수 없어 온톨로지 품질이 떨어지는 문제를 해결하기 위해.
• 기존의 온톨로지 설계 패턴(ODPs)은 잡다한 임포트 메커니즘과 유연하지 못한 방식으로 조정 및 재사용이 어려운 점을 극복하기 위해.
• 형식적이고 매개변수화된 패턴 시스템을 제공함으로써 도메인 전문가가 깊은 온톨로지 전문 지식 없이도 안전하고 효과적으로 최선의 실천 방식을 재사용할 수 있도록 하기 위해.
• 작은 원자적 패턴들로부터의 인스턴스화를 통해 더 큰 GODPs를 조합하고 확장할 수 있도록 하기 위해.
• GODPs가 OWL 2와 Common Logic를 포함한 다양한 온톨로지 언어와 이질적인 모델링 도구와 원활하게 통합되도록 지원하기 위해.

제안 방법

• GODPs는 기호, 클래스, 속성, 전체 온톨로지에 대한 매개변수화를 지원하는 DOL 언어의 확장인 Generic Dol에서 정의된다.
• 패턴은 형식적인 인스턴스화 메커니즘을 통해 매개변수를 구체적 값으로 대체함으로써 구현되며, 이는 형식적 의미론과 함께 유형 안정성과 이름 충돌을 방지한다.
• 이질적 도구 세트(Hets)는 GODPs의 구현과 실행을 위해 사용되며, 의미론적 검사와 모듈화된 조합을 제공한다.
• GODPs는 DOL의 'then' 연산자를 통해 조합되며, 이는 축약된 공리의 합집합과 제약 조건의 교집합을 통해 인스턴스화를 결합한다.
• 정의적 확장, 기능 질문, 논리적 성질을 지원함으로써 패턴 수준에서 품질 제어가 가능해진다.
• ScopеdPartialFunctionWithInverse와 HasTemporalExtent 등의 패턴들이 RoleGODPDecomposed와 같은 복잡한 패턴을 분해하는 데 구축 요소로 사용된다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 하면 목표 온톨로지에 잡다한 요소 없이 안전하고 영리하게 인스턴스화할 수 있는 방식으로 온톨로지 설계 패턴을 형식화할 수 있는가?
• RQ2 매개변수화된 패턴들이 모듈적으로 조합되어 코드 중복을 줄이고 유지보수성을 향상시킬 수 있는가?
• RQ3 GODPs가 이질적인 모델링 도구와 다양한 온톨로지 언어와 통합될 경우 재사용성은 어떻게 향상되는가?
• RQ4 이름이 지정된 매개변수를 사용한 매개변수화는 단일 구조나 매크로 기반 패턴 시스템에 비해 어떤 이점이 있는가?
• RQ5 GODPs는 ontologydesignpatterns.org와 같은 저장소에서 확보된 기존 ODPs를 얼마나 잘 재사용할 수 있는가?

주요 결과

• GODPs는 복잡한 온톨로지 패턴을 HasTemporalExtent와 ScopedPartialFunctionWithInverse와 같은 더 작은, 조합 가능한 구성 요소로 분해할 수 있도록 한다.
• GODPs의 사용은 코드 중복을 상당히 줄이며, Role 예제에서 여러 개의 공리들을 패턴 인스턴스로 대체함으로써 이를 입증한다.
• Generic Dol의 인스턴스화 메커니즘은 매개변수화된 이름과 형식적 의미론을 통해 유형 안정성을 보장하고 의도치 않은 이름 충돌을 방지한다.
• 기초가 되는 DOL 메타언어 아키텍처 덕분에 GODPs는 OWL 2와 Common Logic를 포함한 다양한 온톨로지 언어와의 통합을 지원한다.
• DOL에서 표현된 정의적 확장, 기능 질문, 논리적 성질을 통해 패턴 수준에서의 품질 제어가 가능해진다.
• Hets에서의 구현은 실행 가능한 의미론을 제공하여 GODPs가 실제 온톨로지 개발에서 검증 및 재사용이 가능하게 한다.