[논문 리뷰] OntoWind: An Improved and Extended Wind Energy Ontology

Dilek Küçük, Doğan Küçük|arXiv (Cornell University)|2018. 03. 07.

Semantic Web and Ontologies참고 문헌 12인용 수 13

한 줄 요약

이 논문은 구조 재조정, 개념 및 속성 확장, 구체적 인스턴스 추가를 통해 이전의 반자동으로 생성된 버전(WONT)을 개선한 공개 가능한 풍력 에너지 온톨로지인 OntoWind을 제시한다. 향상된 온톨로지는 의미적 분류 작업에서 성능을 향상시켜 풍력 에너지 관련 학술 논문을 식별하는 데 93.4%의 정확도를 달성하며, 이는 이전 버전(81.3%)을 크게 능가한다. 또한 이 온톨로지는 웹 기반 의미론적 포털에 통합되어 재생 가능 에너지 정보 검색을 위한 개념 증명용 시스템으로 기능한다.

ABSTRACT

Ontologies are critical sources of semantic information for many application domains. Hence, there are ontologies proposed and utilized for domains such as medicine, chemical engineering, and electrical energy. In this paper, we present an improved and extended version of a wind energy ontology previously proposed. First, the ontology is restructured to increase its understandability and coverage. Secondly, it is enriched with new concepts, crisp/fuzzy attributes, and instances to increase its usability in semantic applications regarding wind energy. The ultimate ontology is utilized within a Web-based semantic portal application for wind energy, in order to showcase its contribution in a genuine application. Hence, the current study is a significant to wind and thereby renewable energy informatics, with the presented publicly-available wind energy ontology and the implemented proof-of-concept system.

연구 동기 및 목표

• 풍력 에너지 인포매틱스 분야에서 도메인 특화 온톨로지의 가용성과 사용성 부족 문제를 해결하기 위해.
• 기존의 반자동으로 생성된 풍력 에너지 온톨로지(WONT)의 이해 가능성, 커버리지, 실용성 향상을 위해.
• 정신적 상호운용성과 재생 가능 에너지 응용 분야에서 지식 공유를 지원하는 공개 가능한 확장된 온톨로지를 개발하기 위해.
• 향상된 온톨로지를 웹 기반 의미론적 포털에 통합하여 실제 응용에서의 유용성을 입증하기 위해.
• 향후 다른 재생 가능 에너지 분야의 온톨로지 기반과 통합된 의미론적 시스템을 위한 기반을 마련하기 위해.

제안 방법

• 일반적이고 구체적인 개념의 명확한 계층을 수립하기 위해 상향식 접근 방식을 사용해 원래의 WONT 온톨로지를 재구조화하였다.
• 표현력과 사용성을 향상시키기 위해 도메인 특화 개념, 명확한 속성 및 흐린 속성, 구체적 인스턴스를 추가로 확장하였다.
• 일관성과 품질을 확보하기 위해 Protégé 온톨로지 편집기와 표준화된 온톨로지 개발 방법론을 사용하였다.
• 향상된 온톨로지(OntoWind)를 웹 기반 의미론적 포털 애플리케이션에 통합하여 정보 검색 분야에서의 실제 유용성을 입증하였다.
• 91篇의 학술 논문 세트를 대상으로 텍스트 분류 작업을 수행하여 OntoWind 기반 및 WONT 기반 분류기 간 성능을 평가하였다.
• 온톨로지를 활용해 의미 기반 필터링과 검색을 이끌어내기 위해 포털에서 관련 학술 논문을 자동으로 추출하고 표시하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 존재하는 반자동으로 생성된 풍력 에너지 온톨로지가 구조, 커버리지, 사용성 측면에서 어떻게 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 향상된 온톨로지(OntoWind)가 이전 버전(WONT)에 비해 의미적 분류 작업에서 얼마나 향상된 성능을 보이는가?
• RQ3 다시 정리하고 확장된 온톨로지는 풍력 에너지 지식 포털과 같은 실제 의미론적 응용을 효과적으로 지원할 수 있는가?
• RQ4 명확한 속성과 흐린 속성, 새로운 개념 및 인스턴스의 추가가 정보 검색 분야에서 온톨로지의 실용적 유용성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 OntoWind 기반 분류기의 성능은 도메인 특화 논문 분류 작업에서 WONT 기반 분류기와 비교해 어떻게 다른가?

주요 결과

• OntoWind 기반 분류기는 풍력 에너지 관련 학술 논문을 식별하는 데 93.4%의 정확도를 달성하였으며, 이는 WONT 기반 분류기의 81.3% 정확도를 크게 뛰어넘었다.
• OntoWind 기반 시스템은 거짓 양성(4건)을 더 적게 기록한 반면, WONT 기반 시스템은 15건을 기록하여 더 높은 정밀도를 보였다.
• 향상된 온톨로지 구조와 확장된 개념 커버리지가 의미적 분류 작업의 성능 향상에 직접 기여하였다.
• OntoWind을 웹 기반 의미론적 포털에 통합함으로써 풍력 에너지 관련 학술 논문을 검색하고 정리하는 데서의 유용성이 성공적으로 입증되었다.
• OntoWind을 사용해 자동으로 추출된 학술 논문을 표시하는 포털 프로토타입은 재생 가능 에너지 분야에서 의미론적 지식 관리의 기능적 개념 증명으로 기능한다.
• 본 연구는 커버리지 및 구조 향상과 같은 온톨로지 엔지니어링 개선이 후속 의미론적 응용 분야에서 측정 가능한 성과 향상으로 이어진다는 점을 확인한다.