[论文解读] Ontohub: A semantic repository for heterogeneous ontologies

Mihai Codescu, Eugen Kuksa+3 more|arXiv (Cornell University)|Dec 15, 2016

Semantic Web and Ontologies参考文献 22被引用 13

一句话总结

Ontohub 是一个语义存储库引擎，通过使用 OMG 标准化的 DOL 语言，支持异构本体的管理、版本控制和逻辑推理。通过利用 Git 实现分布式版本控制，并支持多种本体语言和形式逻辑，Ontohub 提供了一个可扩展、互操作的平台，用于本体共享、推理和公理选择，是首个满足开放本体库（OOR）倡议实质性需求的实现。

ABSTRACT

Ontohub is a repository engine for managing distributed heterogeneous ontologies. The distributed nature enables communities to share and exchange their contributions easily. The heterogeneous nature makes it possible to integrate ontologies written in various ontology languages. Ontohub supports a wide range of formal logical and ontology languages, as well as various structuring and modularity constructs and inter-theory (concept) mappings, building on the OMG-standardized DOL language. Ontohub repositories are organised as Git repositories, thus inheriting all features of this popular version control system. Moreover, Ontohub is the first repository engine meeting a substantial amount of the requirements formulated in the context of the Open Ontology Repository (OOR) initiative, including an API for federation as well as support for logical inference and axiom selection.

研究动机与目标

• 为应对语义网中日益增长的异构本体数量，解决对可扩展、互操作存储库的迫切需求。
• 实现一个满足开放本体库（OOR）倡议核心需求的存储库引擎，包括联邦、推理和公理选择。
• 通过统一的、基于语义的框架，支持以不同逻辑语言（例如，OWL、Common Logic、TPTP、高阶逻辑）形式化的本体。
• 利用 Git 实现本体的分布式、版本化协作，同时保持与链接数据的兼容性和网络可访问性。
• 通过 DOL 语言集成形式化推理、模块化本体设计和理论映射，扩展 OOR 的愿景。

提出的方法

• Ontohub 将本体组织为基于 Git 的存储库，实现去中心化的版本控制和协作。
• 它使用分布式本体语言（DOL）作为语义基础，统一跨多种逻辑形式系统的异构本体。
• 通过为本体分配持久的 URL 实现链接数据兼容性，根据 MIME 类型提供不同表示形式（原始、HTML、JSON）。
• 通过与自动化定理证明器集成，支持逻辑推理，配备可配置的超时和公理选择机制。
• 公理选择可通过手动方式或通过与证明器无关的启发式算法（SInE 算法）完成，从而减少证明时间并提高大规模本体的可行性。
• 使用扩展的 SZS 本体标准化证明状态，包括新状态如 'CSAS'（部分公理的反可满足性），支持对最小公理集的更细致推理。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何设计一个可扩展的、分布式的存储库引擎，以管理跨多种逻辑形式系统的异构本体？
• RQ2 基于 Git 的版本控制在多大程度上可有效集成到语义存储库中，以支持协作式本体开发？
• RQ3 像 DOL 这样的统一框架能否实现不同本体语言编写本体之间的互操作性、模块化和形式化映射？
• RQ4 在基于 Web 的多本体存储库中，如何有效支持自动化定理证明和公理选择？
• RQ5 哪些架构模式能够实现推理服务、版本控制和联邦功能在生产级本体存储库中的集成？

主要发现

• Ontohub 是首个满足开放本体库（OOR）倡议实质性需求子集的实现，包括联邦、推理和公理选择。
• 该系统通过 DOL 语言基于语义的抽象，成功支持多种形式系统中的本体，包括 OWL、Common Logic、TPTP 和高阶逻辑。
• 通过使用 Git 作为底层版本控制系统，Ontohub 实现了安全的分布式协作，支持合并冲突解决和细粒度访问控制。
• 将自动化定理证明与可配置的公理选择机制集成，显著提升了大规模本体的性能和可行性。
• 扩展的 SZS 本体支持新的证明状态，如 'CSAS'（CounterSatisfiableWithSubset），实现了对最小公理集更细致的推理。
• Ontohub 已被应用于实际场景，包括 FOIS 2014 本体竞赛和基础本体的 FOUST 计划，证明了其生产就绪性。