[논문 리뷰] LDQL: A Query Language for the Web of Linked Data (Extended Version)

Olaf Hartig, Jorge Eduardo Pérez Pérez|arXiv (Cornell University)|2015. 07. 16.

Semantic Web and Ontologies참고 문헌 2인용 수 3

한 줄 요약

LDQL은 연결된 데이터 웹을 위한 선언적 쿼리 언어로, 링크 경로 표현식을 통한 데이터 소스 선택과 SPARQL 패턴을 통한 쿼리 결과 사양을 분리한다. 이는 이전의 형식 체계보다 엄밀히 더 표현력이 뛰어나며, 본 논문은 웹 안전성(웹에서의 효과적 평가를 가능하게 하는 조건)을 보장하는 문법 조건을 제시한다.

ABSTRACT

The Web of Linked Data is composed of tons of RDF documents interlinked to each other forming a huge repository of distributed semantic data. Effectively querying this distributed data source is an important open problem in the Semantic Web area. In this paper, we propose LDQL, a declarative language to query Linked Data on the Web. One of the novelties of LDQL is that it expresses separately (i) patterns that describe the expected query result, and (ii) Web navigation paths that select the data sources to be used for computing the result. We present a formal syntax and semantics, prove equivalence rules, and study the expressiveness of the language. In particular, we show that LDQL is strictly more expressive than the query formalisms that have been proposed previously for Linked Data on the Web. The high expressiveness allows LDQL to define queries for which a complete execution is not computationally feasible over the Web. We formally study this issue and provide a syntactic sufficient condition to avoid this problem; queries satisfying this condition are ensured to have a procedure to be effectively evaluated over the Web of Linked Data.

연구 동기 및 목표

• 분산되고 글로벌하게 연결된 연결된 데이터 웹을 효과적으로 쿼리하는 데 도전하는 것.
• 기존 쿼리 언어들이 데이터 소스 선택과 쿼리 논리를 혼동하는 한계를 극복하는 것.
• RDF 데이터에 대한 확장 가능한 분산 쿼리 실행을 지원하는 쿼리 언어의 형식적 기반을 제공하는 것.
• 웹 안전성에 대한 문법 조건을 규명하여 쿼리 실행의 실용 가능성을 확보하는 것.
• 연결된 데이터 쿼리 분야에서 이전의 형식 체계보다 LDQL의 우월한 표현력을 입증하는 것.

제안 방법

• 웹의 연결된 데이터를 탐색하기 위한 링크 경로 표현식과 결과를 정의하기 위한 SPARQL 그래프 패턴을 갖는 선언적 언어인 LDQL을 제안하는 것.
• LDQL의 형식적 문법과 의미 체계를 정의하며, 시드 URI, 동적 URI 발견, 그리고 논리적 합성(합성, 배타적 합성, 프로젝션)을 통한 쿼리 조합을 지원하는 것.
• 웹에서 효과적으로 평가될 수 있는 쿼리, 즉 무한 실행이나 계산 불가능한 실행을 피하는 쿼리의 개념인 웹 안전성(웹-안전성)을 정의하는 것.
• 웹 안전성을 보장하는 충분한 문법 조건을 확립하여, 쿼리가 유한하고 분산 방식으로 평가될 수 있도록 하는 것.
• 등가성과 표현력에 대한 형식적 증명을 제공하여, LDQL가 도달 가능성 의미 체계 하에서 SPARQL, NautiLOD, 그리고 맥락 기반 속성 경로를 포함한 기존 형식 체계를 모두 포함함을 보여주는 것.
• 동적 URI 발견과 호환 가능한 솔루션 매핑을 통한 다중 데이터 소스 간 결과 조합을 가능하게 하는 평가 알고리즘을 설계하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 연결된 데이터 웹을 위한 쿼리 언어는 어떻게 소스 선택과 결과 사양을 효과적으로 분리할 수 있는가?
• RQ2 LDQL 쿼리가 분산된 연결된 데이터 웹에서 실용적으로 실행될 수 있도록 보장하는 형식적 조건은 무엇인가?
• RQ3 LDQL의 표현력은 기존의 연결된 데이터 웹 쿼리 형식 체계와 비교해 어떻게 다른가?
• RQ4 SPARQL의 도달 가능성 의미 체계나 NautiLOD 하에서 표현할 수 없는 쿼리를 LDQL가 표현할 수 있는가?
• RQ5 어떤 문법적 성질이 LDQL 쿼리가 웹에서 계산 가능하게 평가될 수 있도록 보장하는가?

주요 결과

• LDQL는 도달 가능성 기반 쿼리 의미 체계 하에서 SPARQL, NautiLOD, 맥락 기반 의미 체계 하에서의 SPARQL 속성 경로 패턴보다 엄밀히 더 표현력이 뛰어나다.
• 이전의 세 형식 체계에 속하는 모든 쿼리에 대해 등가인 LDQL 쿼리를 구성할 수 있으며, 이는 표현력 완전성(표현력의 완전성)을 보여준다.
• 기존의 세 형식 체계 중 어느 하나에서도 표현할 수 없는 LDQL 쿼리가 존재함을 입증하여, 엄밀한 표현력 우월성을 증명한다.
• 논문은 웹 안전성을 보장하는 충분한 문법 조건을 규명하여, LDQL 쿼리가 비정지적 또는 비계산 가능한 동작 없이 웹에서 효과적으로 평가될 수 있음을 보장한다.
• LDQL의 평가 알고리즘은 시드 URI를 동적으로 발견하고 호환 가능한 솔루션 매핑을 통해 결과를 조합함으로써 정확성과 유한한 실행을 보장한다.
• 부록에 제시된 형식적 증명을 통해 의미 체계, 등가성 규칙, 웹 안전성 조건의 정확성이 입증되어 언어의 이론적 및 실용적 타당성을 뒷받침한다.