[论文解读] SemTK: An Ontology-first, Open Source Semantic Toolkit for Managing and Querying Knowledge Graphs

Paul Cuddihy, Justin McHugh+3 more|arXiv (Cornell University)|Oct 31, 2017

Semantic Web and Ontologies被引用 6

一句话总结

SemTK 是一个开源的、以本体为中心的工具包，可使新手和专家用户轻松地将关系型数据导入知识图谱，通过基于 Web 的界面（SPARQLgraph）生成 SPARQL 查询，并直观地探索语义数据。它通过将复杂的语义技术（如 OWL 和 SPARQL）抽象为用户友好的工具，而无需事先具备专业知识，从而降低了知识图谱使用的门槛。

ABSTRACT

The relatively recent adoption of Knowledge Graphs as an enabling technology in multiple high-profile artificial intelligence and cognitive applications has led to growing interest in the Semantic Web technology stack. Many semantics-related tools, however, are focused on serving experts with a deep understanding of semantic technologies. For example, triplification of relational data is available but there is no open source tool that allows a user unfamiliar with OWL/RDF to import data into a semantic triple store in an intuitive manner. Further, many tools require users to have a working understanding of SPARQL to query data. Casual users interested in benefiting from the power of Knowledge Graphs have few tools available for exploring, querying, and managing semantic data. We present SemTK, the Semantics Toolkit, a user-friendly suite of tools that allow both expert and non-expert semantics users convenient ingestion of relational data, simplified query generation, and more. The exploration of ontologies and instance data is performed through SPARQLgraph, an intuitive web-based user interface in SemTK understandable and navigable by a lay user. The open source version of SemTK is available at http://semtk.research.ge.com

研究动机与目标

• 解决非专家用户在管理与查询知识图谱时缺乏用户友好工具的问题。
• 简化将关系型数据导入语义三元组存储的过程，而无需了解 OWL 或 RDF。
• 提供一个直观的基于 Web 的界面（SPARQLgraph），使非专业用户能够探索本体和实例数据。
• 通过支持自然导航而非手动编写查询，降低对 SPARQL 专业知识的依赖。
• 通过提供完全开源的解决方案并注重可用性，实现知识图谱技术的普及化。

提出的方法

• SemTK 采用本体优先的设计，知识图谱的结构通过底层本体进行定义和管理。
• 它提供了一个名为 SPARQLgraph 的基于 Web 的界面，允许用户通过可视化方式浏览和探索本体及实例数据，而无需编写代码。
• 系统通过基于用户提供的映射，将关系型模式映射到 RDF/OWL 模型，自动完成关系型数据的三元组化处理。
• 系统根据 SPARQLgraph 界面中的用户交互动态生成 SPARQL 查询，从而抽象出 SPARQL 语法的复杂性。
• 该工具包被设计为模块化的开源堆栈，其组件可集成到更大的数据管理工作流中。
• 它通过向高级用户提供低层级 SPARQL 能力，同时对普通用户隐藏这些功能，从而同时支持专家和非专家的工作流。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在用户对 RDF 或 OWL 专业知识极少的情况下，自动将关系型数据转换为语义知识图谱？
• RQ2 哪些界面设计模式可使非技术用户在不编写 SPARQL 的情况下探索和查询知识图谱？
• RQ3 一个统一的开源工具包能否有效支持新手和专家用户在知识图谱管理与查询方面的双重需求？
• RQ4 如何使基于本体的数据导入过程在真实世界的数据集成任务中变得直观且可扩展？
• RQ5 哪些技术和交互模式能够降低在实际应用中采用语义技术的学习曲线？

主要发现

• SemTK 使非专家用户能够通过直观的、基于本体的映射方式，无需掌握 RDF 或 OWL 知识，即可将关系型数据导入知识图谱。
• SPARQLgraph 界面允许用户通过可视化导航探索本体和实例数据，显著减少了对 SPARQL 查询编写的依赖。
• 该工具包将复杂的语义操作抽象为用户友好的工作流，使知识图谱技术能够被更广泛的受众所使用。
• SemTK 的开源特性促进了社区贡献，并支持其在多样化数据管理工作流中的集成。
• 该系统表明，本体优先的设计能够增强知识图谱应用中的数据一致性和可用性。
• 评估结果表明，即使没有语义网经验的用户，也能通过 SemTK 的界面有效查询和探索知识图谱。