Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

dargbeachSoftware and s/w Development

Jun 9, 2012 (6 years and 7 months ago)

624 views

ΑΡΙ΢ΣΟΣΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙ΢ΣΗΜΙΟ ΘΕ΢΢ΑΛΟΝΙΚΗ΢

ΠΟΛΤΣΕΧΝΙΚ
H

΢ΧΟΛΗ

ΣΜΗΜΑ ΗΛΕΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΤΠΟΛΟΓΙ΢ΣΩΝ


Σομϋασ Ηλεκτρονικόσ και Τπολογιςτών

Εργαςτόριο Επεξεργαςύασ Πληροφορύασ και Τπολογιςμών (ΕΠΤ)



R
.

Μηχανό

Διαςύνδεςησ

΢χεςιακών Βϊςεων Δεδομ
ϋνων

και Οντολογιών





Διπλωματικι εργαςία του

Θεοφάνθ Γρόλλιου

Α.Ε.Μ. 5338


υπό τθν επίβλεψθ του
Κ
ακθγθτι

κ. Περικλι Α. Μιτκα


Θεςςαλονίκθ,

2009













Στον πατζρα μου Κωνςταντίνο και

ςτθν μθτζρα μου Σαπφϊ



























Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




3

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Ευχαριςτύεσ


Στο ςθμείο αυτό κα ικελα να ευχαριςτιςω
κερμά τον κακθγθτι
κ. Περικλι Α.
Μιτκα

για τθν εμπιςτος
φνθ που μου ζδειξε ανακζτοντάσ μου αυτι τθν
διπλωματικι εργαςία και για τθν επ
ίβλεψθ τθσ εκπόνθςθσ τθσ.

Ιδιαίτερα κα ικελα να ευχαριςτιςω
τον υποψ
ιφιο διδάκτορα
κ. Κωνςταντίνο
Βαβλιάκθ

που με κακοδιγθςε κακ’ όλθ τθν διάρκεια
τθσ

εναςχόλθςθσ μου με τθν
διπλωματικι εργαςία

και

πάντα είχε κάτι χριςιμο να μου προτείνει κακϊσ και για
τθν
άριςτθ ςυνεργαςία μασ.



Τζλοσ κα ικελα να ευχαριςτιςω τθν
οικογζνεια μου και όλουσ τουσ φίλουσ μου που
πάντα
είναι

εκεί για να

με

ακοφνε και να με ςτθρ
ίηουν.















Στοιχεία Συγγραφζα:

Ο
Θεοφάνθσ Γρόλλιοσ

είναι προπτυχιακόσ φοιτθτισ του Τμιματοσ Ηλεκτρολόγων
Μθχανικϊν και Μθχανικϊν Υπολογι
ςτϊν του Αριςτοτελείου Πανεπιςτθμίου
Θεςςαλονίκθσ.

Διεφκυνςθ: Βαλαγιάννθ 7 , 54639 , Θεςςαλονίκθ

Ηλ. Διεφκυνςθ:
fgroll
@
auth
.
gr





Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




4

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

΢ύνοψη

Η πρόςβαςθ ςτισ πλθροφορίεσ
του

Διαδικτφου
με ςθμαςιολο
γικά κριτιρια
,

από
μακρινόσ ςτόχοσ ζχει μετατραπεί ςε ςφγχρονθ ανάγκθ.
Η πεποίκθςθ αυτι
ενιςχφεται και από τθν ανάπτυξθ που γνωρίηουν τα εργαλεία και οι τεχνολογίεσ του
λεγόμενου Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ.

Κφριο δομικό ρόλο ςτθν ανάπτυξθ τθσ νζασ αυτισ μορφισ
του παγκόςμιου ιςτοφ
κατζχει θ οντολογία. Οι οντολογίεσ κα καταςτιςουν ικανοφσ τουσ
υπολογιςτζσ να
κατανοοφν ςθμαςιολογικά το περιεχόμενο του ιςτοφ με ότι αυτό ςυνεπάγεται για
τθν αυτόματθ επεξεργαςία, διακίνθςθ και εφρεςθ τθσ πλθροφορίασ.
Ζν
α βαςικό

πρόβλθμα
για τθ
ν

ολοκλιρωςθ

του ςθμαςιολογικοφ ις
τοφ μετατίκεται ςτθν
ενςωμάτωςθ

ςε οντολογίεσ των πλθροφοριϊν που βρίςκονται ςιμερα ςε άλλεσ,

μθ
ςθμαςιολογικζσ, μορφζσ οργ
άνωςθσ.

Κρίςιμο
κομμάτι αυτισ τθσ προςπάκειασ
αποτελεί θ ανάπτυξθ εργαλείω
ν για τθν διαςφνδεςθ οντολογιϊν και Σχεςιακϊν
Βάςεων Δεδομζνων, ςτισ οποίεσ βρίςκεται ςε
καλά δομθμζνθ μορφι ςθμαντικόσ
όγκοσ πλθροφοριϊν.

Στόχοσ τθσ παροφςασ διπλωματικισ εργαςίασ
είναι
θ μελζτθ και ανάπτυξθ
εργαλείων για τθν αυτοματοποίθςθ αυτισ τθσ

διαςφνδεςθσ. Σε αυτι τθν
κατεφκυνςθ αναπτφχκθκε το ςφςτθμα

R.

το οποίο με απλό και ολοκλθρωμζνο
τρόπο επιτρζπει τθν
ενθμζρωςθ οντολογιών

με πλθροφορίεσ που αντλοφνται από
ςχεςιακζσ βάςεισ δεδομζνων
. Στθν ςχεδίαςθ του ςυγκεκριμζνου εργαλείου
λογιςμικοφ
ε
λιφκθςαν υπόψθ

όλεσ οι τρζχουςεσ εξελίξεισ ςτισ τεχνολογίεσ του
ςθμαςιολογικοφ ιςτοφ κακϊσ και προγενζςτερεσ υλοποιιςεισ.

Το

ς
φςτθμα


R.

πζρα από διαδικαςίεσ για τθν δθμιουργία ςτιγμιότυπων των
κλάςεων τθσ οντολογίασ και τθν ςφνδεςθ τουσ με ιδιότθτεσ περ
ιλαμβάνει ζνα
πλοφςιο και εφχρθςτο γραφικό περιβάλλον
. Μζςω γραφικϊν εργαλείων επιτρζπει
τθν πλοιγθςθ ςε οποιοδιποτε αρικμό οντολογιϊν και Βάςεων Δεδομζνων κακϊσ
και τον οριςμό των αντιςτοιχιςεων μεταξφ τουσ. Η χαρτογράφθςθ μεταξφ των δφο
μοντζλων δεν βαςί
ςτθκε ςε κάποια εξειδικευμζνθ γλϊςςα αλλά πραγματοποιείται
γραφικά με τθν χριςθ ςχεςιακϊν ερωτθμάτων SQL

και άλλων επιλογϊν του χριςτθ.

Κεντρικόσ ςτόχοσ ιταν θ ανάπτυξθ ενόσ εργαλείου το οποίο κα ζχει τθν δυνατότθτα
να εκτελεί ςφνκετεσ εργαςίεσ με αποδοτικ
ό τρόπο αλλά ταυτόχρονα να μπορεί να
χρθςιμοποιθκεί εφκολα και άμεςα από οποιονδιποτε ενδιαφερόμενο.


Λζξεις
-
Κλειδιά:

Οντολογία, Σθμαςιολογικόσ Ιςτόσ, Σχεςιακι Βάςθ Δεδομζνων,
Γλϊςςα Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ (OWL), Χαρτογράφθςθ, Γλϊςςα Σχεςιακϊν
Ερωτθμάτων (S
QL), Jena, RDF.






Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




5

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

R.


An Engine for Connecting
Relational Databases with Ontologies

Abstract

The need
for accessing
information located on the web with semantic crite
ria has
been
evolved
from a distant objective to a modern necessity. This conviction is
strengthened
by

the
constant

evolution

of

the tools and the technologies
of the so
called Semantic Web.

Ontology holds the main structural role in the develo
pment of this new form of the
Web. Ontologies will enable computers to understand the semantics of web content
and
significantly
change
the way information is being processed, handled and
searched. A key problem for the completion of the Semantic We
b is
located in

the
field of integrating
ontologies
with
information currently located in other, non
-
semantic, organizational forms. A crucial part
in

this effort
lies in
develop
ing

tools
for linking ontologies
with
Relational

Databases, in which a significant amount of
information is being h
e
ld in a well structured form.

The aim of this thesis was to study and develop tools to automate this procedure.
In
this context
t
he system “
R.
” was developed to provide a simple and co
mprehensive
way for enriching ontologies with information drawn from Relational Databases. All
the current developments in the technologies of the Semantic Web along with
earlier implementations were taken into account while designing this software tool.

The system “
R.

integrates

procedures for cr
e
ating instances of
existing
ontology
classes and connecting them with properties
,

along with
a rich and easy to use
graphical interface.
This functionality is supported with
grap
hic
al

tools
that
allow

the
navigation in any number of ontologies and databases and the definition of
connections among them. The mapping between these two models
is
not based
o
n a

specialized language
,

but is being
accomplished
with the us
e of SQL queries and
other user options. The main goal was to provide a tool able to perform complex
tasks in an efficient manner as well

as

being used easily and directly by anyone
interested.

Thessaloniki
,

November 2009

Theofanis Grollios

Student of

the
Department of
Electri
cal and Computer Engineering

Aristotle
University

of Thessaloniki






Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




6

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

΢υντομογραφύεσ

-

Abbreviations





ΒΔ (DB
)

Βάςθ Δεδομζνων (
M慴a
b
慳a
)

ΣΔΒΔ


Σφςτθμα

Διαχείριςθσ Βάςθσ Δεδομζνων

HTML

Hypertext Markup Language

XML

Extensible Markup Language

RDF

Resource Description Framework

RDF
S

Resource Description Framework Schema

OWL

Web Ontology Language

OWL2

Web Ontology Language OWL2

SQL

Structured Query Language

SPARQL

SPARQL Protocol and RDF Query Language

DL

Description Logics

W3C

World Wide Web Consortium

GUI

Graphical User Interface

SW

Semantic Web

API

Application Program Interface

REGEX

Regul
ar Expressions




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




7

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Περ
ιεχόμενα

1

Ειςαγωγι

................................
................................
................................
..............

14

1.1

Οριςμόσ του Προβλιματοσ

................................
................................
...........

15

1.2

Στόχοι τθσ
Διπλωματικισ

................................
................................
..............

15

1.3

Μεκοδολογία τθσ Διπλωματικισ

................................
................................
..

15

1.4

Συνοπτικι Παρουςίαςθ τθσ Εφαρμογισ

................................
......................

17

1.5

Οργάνωςθ Κεφαλαίων

................................
................................
..................

18

2

Μεκοδολογία και Ζρευνα

................................
................................
....................

20

2.1

Ειςαγωγι

................................
................................
................................
.......

20

2.2

Οντολογία

................................
................................
................................
......

20

2.3

Σθμαςιολογικόσ Ιςτόσ: Δομι και Τεχνολογίεσ

................................
..............

22

2.3.1

Unicode

................................
................................
................................
..

24

2.3.2

URI


Uniform Resource Identifier

................................
.........................

24

2.3.3

XML


Extensible Markup Language

................................
.....................

24

2.3.4

RDF /RDF Schema

................................
................................
..................

24

2.3.5

OWL

................................
................................
................................
........

26

2.3.6

OWL 2

................................
................................
................................
.....

27

2.4

Σθμαςιολογικά Ερωτιματα

................................
................................
..........

29

2.5

Διαςφνδεςθ Οντολογιϊν και Σχεςιακϊν Βάςεων Δεδομζνων

.....................

31

2.5.1

Σκοπόσ

................................
................................
................................
....

31

2.5.2

Υπάρχοντα Εργαλεία Διαςφνδεςθσ

................................
.......................

33

2.5.3

Σφνοψθ Υποκεφαλαίου

................................
................................
.........

39

2.6

Εργαλεία και Τεχνολογ
ίεσ που χρθςιμοποιικθκαν ςτθν Ανάπτυξθ του R.

.

39

2.6.1

Java

................................
................................
................................
.........

39

2.6.2

Jena


Semantic Web Framework

................................
.........................

39

2.6.3

JDBC API

................................
................................
................................
.

40

2.6.4

Eclipse

................................
................................
................................
....

40

2.6.5

NetBeans

................................
................................
................................

40

2.7

Αναςκόπθςθ Κεφαλαίου

................................
................................
...............

40

3

Ανάλυςθ Απαιτιςεων και Αρχιτεκτονικι του R.

................................
..................

41

3.1

Ομάδεσ Χρθςτϊν

................................
................................
...........................

41

3.2

Ανάλυςθ Απαιτιςεων

................................
................................
...................

41




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




8

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

3.2.1

Λειτουργικζσ Απαιτιςεισ

................................
................................
.......

41

3.2.2

Μθ Λειτουργικζσ Απαιτιςεισ

................................
................................
.

43

3.3

Διαγράμματα Λειτουργίασ

................................
................................
............

44

3.3.1

Διάγραμμα Αρχιτεκτονικισ

................................
................................
....

44

3.3.2

Use

Case Diagram

................................
................................
..................

46

4

Αναλυτικι Περιγραφι του Συςτιματοσ

................................
..............................

48

4.1

Ερωτιματα SQL

................................
................................
.............................

48

4.2

Δθμιουργία Στιγμιότυπων


Καταςκευι URI

................................
................

49

4.3

Σφνδεςθ Στιγμιότυπων


Ιδιοτιτων

................................
..............................

52

4.4

Αυτόματθ Εφρεςθ Κριτθρίων Σ
φνδεςθσ

................................
.......................

55

4.4.1

Περιγραφι Αλγόρικμου Εφρεςθσ Διαδρομϊν

................................
......

55

4.4.2

Περιγράφθ τθσ Διαδικαςίασ Εφρεςθσ Κριτθριϊν Σφνδεςθσ

.................

58

4.5

Περιγραφι Διεπαφϊν του Συςτιματοσ

................................
........................

59

4.5.1

Διεπαφι Κεντρικοφ Παρακφρου

................................
...........................

59

4.5.2

Διεπαφζσ Προβολισ Οντολογιϊν

................................
..........................

61

4.5.3

Διεπαφζσ Προβολισ Βάςεων Δεδομζνων

................................
.............

64

4.5.4

Διεπαφι Επιλογισ SQL Ερωτθμάτων

................................
....................

65

4.5.5

Διεπαφζσ Επιλογισ Συμβολοςειρϊν Σφνδεςθσ και Επιλογϊν
Μετονομαςίασ

................................
................................
................................
......

67

4.5.6

Διεπαφζσ Δθμιουργίασ Στιγμιότυπων

................................
...................

70

4.5.7

Διεπαφζσ Δθμιουργίασ Ιδιοτιτων

................................
.........................

73

4.5.8

Διεπαφζσ Δθμιουργίασ Οντολογίασ

................................
......................

76

4.
5.9

Διεπαφζσ Κυρίου Μενοφ Επιλογισ

................................
.......................

80

4.6

Σφνοψθ Κεφαλαίου

................................
................................
.......................

84

5

Επικφρωςθ Καλισ Λειτουργίασ του Συςτιματοσ

................................
...............

85

5.1

Παράδειγμα Χριςθσ

................................
................................
.....................

85

5.1.1

Οντολογία Cinema

................................
................................
.................

85

5.1.2

Βάςθ Δεδομζνων Cinemadb

................................
................................
.

86

5.1.3

Δθμιουργία Ενιμερθσ Οντολογίασ με το R DOTE

................................
.

86

5.1.4

Παρουςίαςθ Αποτελεςμάτων

................................
...............................

95

5.2

Χρόνοι Απόκριςθσ

................................
................................
.........................

96

5.2.1

Δοκιμζσ αποκλειςτικά με Στιγμιότυπα

................................
..................

97

5.2.2

Δοκιμζσ Δθμιουργίασ Στιγμιότυπων μ
ε Ετικζτεσ

................................
...

98

5.2.3

Δοκιμζσ με Στιγμιότυπα και Ιδιότθτεσ

................................
.................

102




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




9

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

5.3

Αναςκόπθςθ Κεφαλαίου


Συμπεράςματα

................................
................

104

6

Συμπεράςματα


Μελλοντικι Εργαςία

................................
..............................

105

6.1

Σφνοψθ

................................
................................
................................
........

105

6.2

Συμπεράςματα

................................
................................
............................

106

6.3

Προτάςεισ για Μελλοντικι Επζκταςθ

................................
........................

106

7

Βιβλιογραφία

................................
................................
................................
......

108







Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




10

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Λύςτα ΢χημϊτων

Σχιμα 2.1: Παράδειγμα Ι
εραρχίασ Κλάςεων

................................
................................

21

Σχιμα 2.2: Πωσ βλζπουν οι υπολογιςτζσ το Διαδίκτυο

................................
...............

23

Σχιμα 2.3: Αρχιτεκτονικι του Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ

................................
.................

23

Σχιμα 2.4: Τα υποςφνολα τθσ γλϊςςασ ΟWL

................................
..............................

27

Σχιμα 2.5: Η δομι τθσ ΟWL 2 *18+

................................
................................
...............

28

Σχιμα 2.6: Αρχιτεκτονικι του D2RQ

................................
................................
.............

33

Σχιμα 2.7: Αρχιτεκτονικι του RDB2onto

................................
................................
.....

34

Σχιμα 2.8: Το ASSIST με το Automed *35+

................................
................................
...

36

Σχιμα 2.9: Γραφικό εργαλείο DartGrid για τθν διαδικαςία Mapping *24+

..................

36

Σχιμα 2.10: Η Αρχιτεκτονικι του Open
-
Link Virtuoso [32]

................................
..........

37

Σχιμα 3.1: Αρχιτεκτονικι του
R
.

................................
................................
...................

45

Σχιμα

3.2: Use Case Diagram
του

R.

................................
................................
............

47

Σχιμα 4.1: Παράδειγμα Καταςκευισ URI

................................
................................
.....

50

Σχιμα 4.2: Διαδικαςία Δθμιουργίασ Στιγμιότυπων ςε Βιματα

................................
...

51

Σχιμα 4.3: Παράδειγμα
ζνωςθσ SQL Ερωτθμάτων

................................
......................

53

Σχιμα 4.4: Διαδικαςία Σφνδεςθσ Στιγμιότυπων
-

Ιδιοτιτων ςε Βιματα

......................

54

Σχιμα 4.5: Παράδειγμα Εφρεςθσ Διαδρομ
ϊν μεταξφ δφο Κόμβων

............................

57

Σχιμα 4.6: Διαδικαςία Αυτόματθσ Εφρεςθσ Κριτθρίων Σφνδεςθσ

..............................

59

Σχιμα 4.7 : Κεντρικό Παράκυρο
R.

................................
................................
...............

60

Σχιμα 4.8: Διεπαφι Οντολογιϊν και Δζντρου Κλάςεων

................................
.............

61

Σχιμα 4.10: Δζνδρα Ιδιοτιτων Αντ
ικειμζνων (α) και Ιδιοτιτων Δεδομζνων (β)

.........

63

Σχιμα 4.11: Παράκυρα Χριςεων Ιδιοτιτων Αντικειμζνων (α) και Δεδομζνων (β)

....

63

Σχιμα 4.
12: Διεπαφι Παρουςίαςθσ Βάςεων Δεδομζνων

................................
...........

64

Σχιμα 4.13: Παράκυρο Μετονομαςίασ Βάςθσ Δεδομζνων

................................
.........

65

Σχιμα 4.14: Παράκυρο Επιβεβαίωςθσ

αποςφνδεςθσ Βάςθσ Δεδομζνων.

.................

65

Σχιμα 4.15: Παράκυρο Προβολισ Εγγραφϊν Πίνακα

................................
.................

65

Σχιμα 4.16: Διεπαφι επιλογισ SQL Ερωτθμάτων

................................
.......................

66

Σχιμα 4.17: Διεπαφι Επιλογισ Συμβολοςειρϊν Σφνδεςθσ

................................
.........

68

Σχιμα 4.18: Διεπαφι Επιλογϊν Μετονομαςίασ

................................
..........................

68

Σχιμα 4.19 Διεπαφι Δθμιουργίασ Στιγμιότυπων

................................
........................

70

Σχιμα 4.20: Διεπαφι Πλαιςίου Χαρτογράφθςθσ Στιγμιότυπων

................................
.

71

Σχιμα 4.21: Πλαίςια επιλογισ Χαρτογράφθςθσ Στιγμιότυπων

................................
...

71

Σχιμα 4.22: Διεπαφι Δθμιουργίασ Ιδιοτιτων

................................
.............................

74

Σχιμα 4.23: Πλαίςι
α Επιλογισ Χαρτογράφθςθσ Ιδιοτιτων

................................
.........

75

Σχιμα 4.24: Καρτζλα Λεπτομερειϊν Αλφαρικμθτικοφ

................................
................

75

Σχιμα 4.25: Πλαίςιο Ιδιοτιτων με Προτάςει
σ Κριτθρίων Σφνδεςθσ

...........................

76

Σχιμα 4.26: Παράκυρο Επιλογισ Κριτθρίου Σφνδεςθσ

................................
...............

76

Σχιμα 4.27: Στοιχεία Δθμιουργίασ Οντολογίασ

................................
...........................

76

Σχιμα 4.28: Διεπαφι Αποκικευςθσ Οντολογίασ ςε Αρχείο

................................
........

77

Σχιμα 4.29: Διεπαφι Προςδιοριςμοφ Στοιχείων ΒΔ Αποκικευςθσ

............................

78

Σχιμα 4.30: Αποτελζςματα ανά Πλαίςιο

................................
................................
.....

79




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




11

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Σχιμα 4.31: Διεπαφζσ Μθνφματοσ Ολοκλιρωςθσ Δθμιουργίασ Οντολογίασ

.............

80

Σχιμα 4.32: Πλθροφορίεσ ςτθν Κονςόλα του Συςτιματοσ
................................
.........

80

Σχιμα 4.33: Μενοφ Επιλογισ

................................
................................
.......................

80

Σχιμα 4.34: Μενοφ Fil
e
................................
................................
................................
.

81

Σχιμα 4.35: Διεπαφι επιβεβαίωςθσ Διαγραφισ Δεδομζνων

................................
.....

81

Σχιμα 4.36: Διεπαφι Επιβεβαίωςθσ Ζναρξθσ Νζασ Εργαςίασ

................................
....

81

Σχιμα 4.37: Μενοφ Load και Save

................................
................................
................

82

Σχιμα 4.38: Διεπαφι Επιβεβαίωςθσ Εξόδου

................................
...............................

82

Σχιμα 4.39: Μενοφ Edit

................................
................................
................................

82

Σχιμα 4.40 : Μενοφ Configuration

................................
................................
...............

82

Σχιμα 4.41: Διεπαφι Φόρτωςθσ Οντολογίασ από ΒΔ

................................
.................

83

Σχιμα 4.42: Διεπαφι Σφνδεςθσ ΒΔ

................................
................................
..............

83

Σχιμα 5.1: Το Σχιμα τθσ Οντολογίασ Cinema

................................
..............................

86

Σχιμα

5.2: Το Σχιμα τθσ Βάςθσ Δεδομζνων Cinemadb

................................
...............

86

Σχιμα 5.3: Ερϊτθμα και Χαρτογράφθςθ Ηκοποιϊν

................................
....................

87

Σχιμα 5.4: Ερϊτθμα και Χαρτογράφθςθ

Σκθνοκετϊν

................................
.................

87

Σχιμα 5.5: Ερϊτθμα και Χαρτογράφθςθ Ταινιϊν

................................
........................

88

Σχιμα 5.6: Ερϊτθμα και Χαρτογράφθςθ Στοφντιο

................................
......................

88

Σχιμα 5.7: Χαρτογράφθςθ με βάςθ τθν Ιδιότθτα “produced”

................................
....

89

Σχιμα 5.8: Χαρτογράφθςθ με βάςθ τθν Ιδιότθτα “has_played_in”

............................

90

Σχιμα 5.10: Χαρτογράφθςθ με βάςθ τθν Ιδιότθτα “has Age”

................................
....

91

Σχιμα 5.11: Χαρτογράφθςθ με βάςθ τθν Ιδιότθτα “isAlive”

................................
.......

91

Σχιμα 5.12: Χαρτογράφθςθ με Βάςθ τθν Ιδιότθτα “hasAwardsWon”

........................

92

Σχιμα 5.14: Αποτελζςματα Ιδιοτιτων

................................
................................
.........

94

Σχι
μα 5.15: Πλαίςια Παρουςίαςθσ Οντολογίασ

................................
..........................

95

Σχιμα 5.16: Παρουςίαςθ τθσ Παραγόμενθσ Οντολογίασ με το protégé

.....................

96

Σχιμα 5.17: Διάγραμμα Χρόνου
-
Τριπλζτων για τθ Δθμιουργία Στιγμιότυπων ςε
Αρχείο

................................
................................
................................
......

98

Σχιμα 5.18: Διάγραμμα Χρόνου
-
Τριπλζτων για τθ Δθμιουργία Στιγμιότυπων ςε ΒΔ
.

98

Σχιμα 5.19: Σφγκριςθ Χρονικισ Διάρκειασ για τθν Δθμιουργία Στιγμιότυπων με
και χωρίσ Ετικζτεσ με βάςθ τον ςυνολικό τουσ αρικμό (Αποκικευςθ
ςε Αρχείο)

................................
................................
..............................

100

Σχιμα 5.20: Σφγκριςθ Χρονικισ Διάρκειασ για τθν Δθμιουργία Στιγμιότυπων με
και χωρίσ Ετικζτεσ με βάςθ τον ςυνολικό αρικμό τριπλζτων
(Αποκικευςθ ςε Αρχείο)

................................
................................
.......

100

Σχιμα

5.21: Σφγκριςθ Χρονικισ Διάρκειασ για τθν Δθμιουργία Στιγμιότυπων με
και χωρίσ Ετικζτεσ με βάςθ τον ςυνολικό τουσ αρικμό (Αποκικευςθ
ςε ΒΔ)

................................
................................
................................
.....

101

Σχιμα 5.22: Σφγκριςθ Χρονικισ Διάρκειασ για τθν

Δθμιουργία Στιγμιότυπων με
και χωρίσ Ετικζτεσ με βάςθ τον ςυνολικό αρικμό
τριπλζτων(Αποκικευςθ ςε ΒΔ)

................................
.............................

101

Σχιμα 5.24: Διάγραμμα Χρονικισ Σφγκριςθσ Τριπλζτων μόνο Στιγμιότυπων και
Στιγμιότυπω
ν
-
Ιδιοτιτων (
Α
ποκικευςθ ςε ΒΔ)

................................
.....

103




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




12

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Σχιμα 5.25: Σφγκριςθ χρόνων Επεξεργαςίασ
R
. και
Iconomy

για αποκικευςθ ςε
ΒΔ

................................
................................
................................
...........

104







Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




13

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Λύςτα Πινϊκων

Πίνακασ 2.1: Σφγκριςθ Τεχνολογιϊν Σφνδεςθσ ΒΔ και Οντολογιϊν *18+

....................

32

Πίνακασ 4.1:
SQL

Τελεςτζσ που ζχουν ελεγχκεί

................................
...........................

49

Πίνακασ 4.2: Οι Συνθκζςτερεσ Κανονικζσ Εκφράςεισ

................................
..................

69

Πίνακασ 5.1: Πλθροφορίεσ Συςτιματοσ Δοκιμισ

................................
.........................

97

Πίνακασ 5.2: Σφγκριςθ Χρόνω
ν Απόκριςθσ για τθ Δθμιουργία Στιγμιότυπων

............

97

Πίνακασ 5.3: Σφγκριςθ Χρόνων Απόκριςθσ για τθν Δθμιουργία Στιγμιότυπων με
Ετικζτεσ

................................
................................
................................
....

99

Πίνακασ 5.4: Σφγκριςθ Χρόνων Απόκριςθσ για τθν Δθμιουργία Στιγμιότυπων και
Ιδιοτιτων

................................
................................
...............................

103








Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




14

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών


1

Ειςαγωγό






Το
Δ
ια
δίκτυο
ιδθ
μετράε
ι

περίπου
ςαράντα
χρόνια ηωισ. Μζςα ςε
αυτό το
διάςτθμα

με τθ βοικεια του
Παγκόςμιου
Ι
ςτοφ

(
World

Wide

Web
)

άλλαξε ο τρόποσ
με τον οποίο οι άνκρωποι δζχονται και διακινοφν τισ πλθροφορ
ίεσ. Αυτι θ αλλαγι
οδιγθ
ςε και ςε πολλζσ άλλεσ αλλαγζσ ςτουσ τομείσ
τθσ κακθμερινισ επικοι
νωνίασ,
οργάνωςθσ τθσ κοινωνίασ
, οργάνω
ςθσ τθσ εργαςίασ και γενικά επθρζαςε ςθμαντικά
τθν κακθμερινότθτα εκατομμυρίων ανκρϊπων ςε όλο τον κόςμο. Σταδιακά ο
Παγκόςμιοσ Ιςτόσ εξελίχκθκε ςε ζνα πολφ διαδραςτικό μζςο
κακιςτϊντασ κάκε
χριςτθ όχι μόνο αναγνϊςτθ αλλά και
εν δυνάμει ςυγγραφζα του
τεράςτιου
«βιβλίου» του Ιςτοφ.

Ιςτολόγια
, ςελίδεσ κοινωνικισ δικτφωςθσ
κακϊσ και π
ολλζσ άλλεσ παρόμοιεσ
εφαρμογζσ

είναι χαρακτθριςτικά του λεγόμενου
Web 2.0
, τθσ ςθμερινισ «
ζκδοςθσ»
του παγκόςμιου ιςτοφ.
Κάκε χριςτθσ με τθ βοικεια ενόσ προςωπικοφ υπολογι
ςτι
μπορεί να εναποκζτει τισ γνϊςεισ του,
τισ
απόψεισ του και οτιδιποτε άλλο επικυμεί
ςτον παγκόςμιο αυτό χϊρο και ταυτόχρονα να δζχεται τισ αντίςτοιχεσ άλλων
ανκρϊπων.

Είναι φανερό
, και κακϊσ θ πλθροφορία που περιζχεται ςτο διαδίκτυο ςυνεχίηει να
αυ
ξάνει με εκκετικοφσ ρυκμοφσ, ότι τθν ζλλειψθ
πλθροφορίασ
αντικατζςτθςε θ
υπερπλθροφόρθςθ. Η εφρεςθ πλθροφοριϊν ςταδιακά ξαναγίνεται μια επίπονθ
διαδικαςία όχι πια
λόγω
τθσ ζλλειψθσ πθγϊν αλλά εξαιτίασ τθσ φπαρξθσ
υπεράρικμων. Επιπλζον τίκε
νται ερωτιματα ςχετικά με τθν αξιοπιςτία των
πλθροφοριϊν κακιςτϊντασ αναγκαία τθ

ςφγκριςθ και πιςτοποίθςθ τθσ γνϊς
θσ που
ενυπάρχει ςτο διαδίκτυο.

Λφςθ ςε αυτά κακϊσ και ςε πολλά άλλα ηθτιματα
καλείται να δϊςει το
Web 3.0
,

θ νζα αναβάκμιςθ του διαδικτφου.
Κεντρικό
γνϊριςμα του
Web 3.0

είναι ο Σθμαςιολογικόσ Ιςτόσ, ο οποίοσ κα προςδϊςει τθν
απαραίτθτθ ςθμαςιολογία ςτθν πλθροφορία ϊςτε να είναι επεξεργάςιμθ και από
τισ μθχανζσ εκτόσ από τουσ ανκρϊπουσ
.

Ο Σθμαςιολογικόσ Ιςτόσ ςτθρίηεται
ςθμαντικά ςτισ Οντολογί
εσ

οι
οποίεσ οργανϊνουν τθν γνϊςθ με τρόπο που
αναδεικνφει τθ

ςθμαςιολογία τθσ.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




15

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

1.1

Οριςμόσ του Προβλόματοσ

Παρότι

ο Σθμαςιολογικόσ Ιςτόσ εμφανίςτθκε ωσ ιδζα πριν από μια δεκαετία
,

θ
πραγμάτωςθ το
υ
δεν ζχει γίνει ακόμα και

οφτε αναμζνετα
ι πολφ ςφντομα.
Ο λόγοσ
είναι ότι πρϊτα πρζπει να λυκοφν ςθμαντικά προβλιματα που ζχουν να κάνουν με
τθν ενςωμάτωςθ τθσ υπάρχουςασ πλθροφορίασ ςε δομζσ του Σθμαςιολογικοφ
Ιςτοφ
,

κυρίωσ δε ςε Οντολογίεσ.

Κακϊσ μεγάλο μζροσ
τθσ διακζςιμθσ

πλθροφορίασ

βρίςκεται ςε Σχεςιακζ
σ

Βάςεισ

Δεδομζνων
, θ φπαρξθ εργαλείων που κα επικουροφν
τθν διαδικ
αςία μετάβαςθσ είναι αναγκαία.


1.2

Στόχοι τησ
Δ
ιπλωματικόσ

Στόχοσ

τθσ διπλωματικισ αυτισ εργαςίασ είναι θ ανάπτυξθ ενόσ ςυςτιματοσ που κα
ςυνδζει Σχεςιακζσ Βάςεισ Δεδομζνων με Οντολογίεσ μζςω ενόσ εφχρθςτου
γραφικοφ περιβάλλοντοσ, κακϊσ και θ επίτευξθ τθσ μζγιςτθσ δυνατισ
εκφραςτικότθτασ για τθν διαδικαςία αντιςτοίχ
ι
ςθσ

χωρίσ να χρθςιμοποιείται
κάποια εξειδικευμζνθ ενδιάμεςθ γλϊςςα, ϊςτε το ςφςτθμα να είναι λειτουργικό
και εφχρθςτο.
Το ςφςτθμα, επίςθσ, πρζπει να είναι γενικισ χριςθσ,
ϊςτε να μπορεί
να χρθςιμοποιθκεί ςτθν πλειονότθτα των περιπτϊςεων όπου ηθτείται διαςφνδε
ςθ
μεταξφ των δφο δομϊν.
Τ
ζλοσ θ προτεινόμενθ λφςθ πρζπει να αξιοποιεί τθν
υπάρχουςα τεχνογνωςία ςτον τομ
ζα
,

ϊςτε να περιλαμβάνει νζεσ λειτουργίεσ που
κα επιτρζπουν
τθν καλφτερθ και πλθρζςτερθ διας
φνδεςθ μεταξφ Βάςεων
Δεδομζνων και Οντολογι
ϊν.


1.3


Μεθοδολογύ
α

τησ
Δ
ιπλωματικόσ

Το

ςφςτθμα που αναπτφχκθκε δεν είναι εντελϊσ καινοφργιο αλλά ςτθρίχκθκε ςε
μια προγενζςτερθ υλοποίθςθ πάνω ςτο ίδιο κζμα τθν εφαρμογι
Iconomy
. To

Iconomy

αποτελεί βελτίωςθ τθσ εφαρμογισ Eikonomia

[20]
.

Η Eiko
nomia

είναι μια
εξειδικευμζνθ εφαρμογι που χρθςιμοποιικθκε για τθν Σθμαςιολογικι περιγραφι
δεδομζνων ζργων Βυηαντινισ τζχνθσ αντλϊντασ πλθροφορίεσ από ζνα υπάρχον
Σφςτθμα Διαχείριςθσ Βάςεων Δεδομζνων (ΣΔΒΔ).


Για να προκφψει μια εφχρθςτθ εφαρμογι γενικισ

χριςθσ ζπρεπε να ανα
κεωρθκοφν
ι να επαναςχεδιαςτοφν αρκετζσ από τισ λειτουργίεσ
του
Iconomy
.
Πιο
ςυγκεκριμζνα
οι κεντρικζσ διαφορζσ εντοπίηονται ςτουσ παρακάτω τομείσ:

1)

Υποςτόριξη

Πολλαπλών Βϊςεων Δεδομϋνων

Σε πολλζσ περιπτϊςεισ τα δεδομζνα που πρζπει ν
α αντιγραφοφν ςε μια οντολογία
δεν βρίςκονται ςε μια
ςυγκεκριμζνθ ΒΔ αλλά ςε πολλζσ.

Πρζπει
λοιπόν να μπορεί θ
εφαρμογι
να
αντλεί δεδομζνα ταυτόχρονα από
πολλζσ ΒΔ και όχι από μία μόνο.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




16

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

2)

Υποςτόριξη Πολλαπλών Οντολογιών

Πζρα από πολλαπλζσ ΒΔ θ νζα
εφαρμογι κα
πρζπει
να υποςτθρίηει και τθν φπαρξθ
πολλαπλϊν Οντολογιϊν ςτθν διαδικαςία διαςφνδεςθσ. Η νζα αυτι λειτουργία δίνει
μεγαλφτερθ ευελιξία ςτον χριςτθ τθσ εφαρμογισ για να επιτφχει τθν
αντιςτοίχιςθ

που επικυμεί.

3)
Δυνατότητα Χαρτογρϊφηςησ μ
ε Βϊςη Σχεςιακϊ Ερωτόματα

Η άντλθςθ δεδομζνων από τθν ΒΔ ϊςτε αυτά να αντιςτοιχθκοφν με τα ςτοιχεία τθσ
οντολογίασ μπορεί να γίνει μζςω του οριςμοφ ενόσ SQL

Ερωτιματοσ
. Η
προθγοφμενθ εφαρμογι υποςτιριηε ζνα ςυγκεκριμζνο ερϊτθμα
που επζλεγε
ολόκλθ
ρεσ ςτιλεσ

τθσ ΒΔ ϊςτε να επιτευχκεί θ χαρτογράφθςθ. Παρότι αυτι θ
προςζγγιςθ λειτουργεί ςε πολλζσ περιπτϊςεισ
,

ιδιαίτερα όταν θ οντολογία ζχει
καταςκευαςτεί ϊςτε να «ταιριάηει»
ςτα δεδομζνα τθσ Βάςθσ
,

δεν μπορεί να
εφαρμοςτεί ςε μια εφαρμογι γενικισ χριςθ
σ. Η δυνατότθτα υποβολισ και άλλων
ςχεςιακϊν ερωτθμάτων είναι
απαραίτθτθ
κακϊσ αυξάνει τθν εκφραςτικότθτα τθσ
χαρτογράφθςθσ δίνοντασ τθ δυνατότθτα οριςμοφ πολφ πιο ςφνκετων
αντιςτοιχιςεων. Ζπρεπε λοιπόν θ νζα εφαρμογι να υποςτθρίηει χαρτογραφιςε
ισ
που κα ςτθρίηονταν ςε ςχεδόν οποιοδι
ποτε ςχεςιακό ερϊτθμα επιλογισ.

Η
διαφορά αυτι είναι και θ ςθμαντικότερθ ςε ςχζςθ με το
Iconomy

κακϊσ για τθν
ενςωμάτωςθ τθσ χρειάςτθκε θ εκ νζου ςχεδίαςθ και υλοποίθςθ ολόκλθρθσ τθσ
διαδικαςίασ δθμιουργίασ τθσ τελικι
σ οντολογίασ.
Ταυτόχρονα
όμωσ είναι και το
ςτοιχείο που κακιςτά τθ νζα εφαρμογι πολφ πιο γενικι από τον
πρόγονό
τθσ.

4)
Δυνατότητα Επεξεργαςύασ των Δεδομϋνων πριν την Ενςωμϊτωςη

Πολλζσ φορζσ τα δεδομζνα που υπάρχουν ςε μια ΒΔ παρότι πε
ριζχουν τθν
πλθροφορία που κζλουμε να ενςωματϊςουμε ςτθν οντολογία χρειάηεται πρϊτα να
υποςτοφν κάποια επεξεργαςία.
Η επεξεργαςία αυτι μπορεί να γίνει για λόγουσ
ευκολότερθσ ανάγνωςθσ θ για να αναδείξει πλθροφορία που δεν είναι εκ των
προτζρων ευκρινισ. Κά
ποια παρόμοια λειτουργία δεν υ
πιρχε ςτθν προθγουμζνθ
εφαρμογι
.

5)
Αναθεώρηςη Γραφικού Περιβϊλλοντοσ

Παρότι το γραφικό περιβάλλον του
Iconomy

είναι ιδιαίτερα εφχρθςτο
, για αυτό και
θ βαςικι δομι του διατθρικθκε, ζπρεπε να ανακεωρθκεί ϊςτε να ςυμπεριλάβει
τ
ι
σ
νζεσ λειτουργί
εσ τθσ εφαρμογισ.
Κακϊσ οι αλλαγζσ ςτθν διαδικαςία
χαρτογράφθςθσ
είναι

ςθμαντικζσ
,
αναγκαία

κρίκθκε θ ανάπτυξθ ε
νόσ νζου
γραφικοφ περιβάλλοντοσ
, φιλικοφ προσ το χριςτθ που κα
ςυνενϊνει
κάποιεσ από
τισ διεπαφζσ του
Iconomy

με αρκετζσ καινοφργιεσ.

6)
Παρουςύαςη Οντολογιών και ΒΔ

Σε αυτόν τον τομζα αποφαςίςτθκε να διατθρθκεί θ προςζγγιςθ τθσ προθγοφμενθσ
εφαρμογισ με τθν ενςωμάτωςθ όμωσ κ
αι οριςμζνων νζων ςτοιχείων.
Πρζπει
λοιπόν, να προςτεκοφν λειτουργίεσ που κα
παρουςιάηουν

και
άλλα ςτοιχεία μιασ
οντολογίασ (
πχ. τα ςτιγμιότυπα κάκε κλάςθσ)
ι

μιασ ΒΔ (πχ. τα δεδομζνα ενόσ
πίνακα)

για τθν
λειτουργικότερθ
παρουςίαςθ τουσ.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




17

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

7)
Βοηθητικϊ Εργαλεύα

Η
ενςωμάτωςθ νζων λειτουργιϊν απαίτθςε και τθν δθμιουργία ν
ζων βοθκθτικϊν
εργαλείων για τθν υποβοικθςθ τθσ διαδικαςίασ. Σε αυτά περιλαμβάνονται οι
δυνατότθτεσ αποκικευςθσ ολόκλθρθσ εργαςίασ ι μζρουσ αυτισ, γραφικά εργαλεία
για τθν ευκολότερθ χαρτογράφθςθ κ.α.

Τα υπόλοιπα ςτοιχεία του
Iconomy

που δεν αναφζρονται
παραπάνω, όπωσ θ
δυνατότθτα αποκικευςθσ τθσ παραγόμενθσ οντολογίασ τόςο ςε αρχείο όςο και ςε
ΒΔ, διατθρικθκαν και ςτθν νζα εφαρμογι πάντα βζβαια με οριςμζνεσ
τροποποιιςεισ ϊςτε να υποςτθρίηουν όλα τα νζα ςτοιχεία.

Η
διαδικαςία λοιπόν

ανάπτυξθ
τθσ
νζασ εφαρμογισ μπορεί να διαιρεκεί ςτισ
παρακάτω ςυνιςτϊςεσ:



Σχεδίαςθ και
υλοποίθςθ

μια
σ

διαδικαςίασ για τθν δθμιουργία
ς
τιγμιότυπων
κλάςεων με βάςθ δεδομζνα που προζρχονται από ζνα SQL

ερϊτθμα

αφοφ
πρϊτα αυτά υποςτοφν επεξεργαςία
από τον χριςτθ.



Σχεδίαςθ και υλοποίθςθ μιασ διαδικαςίασ για τθν ςφνδεςθ ςτιγμιότυπων με
ιδιότ
θτεσ τθσ οντολογίεσ θ οποία να
υποςτθρίηει τθν ζνωςθ ςχεςιακϊν
ερωτθμάτων ϊςτε να εξαςφαλίηεται θ ορκότθτα τθσ
αντιςτοίχιςθ
σ.




Σχεδίαςθ και υλοποίθςθ μιασ διαδικας
ίασ χαρτογράφθςθσ θ οποία να
ενςωματϊνει όλεσ τισ απαραίτθτεσ πλθροφορίεσ παρζχοντασ τθν
μεγαλφτερθ δυνατι εκφραςτικότθτα. Η διαδικαςία χαρτογράφθςθσ κα
πρζπει επίςθσ να υποςτθρίηει τθν διλωςθ διαφορετικϊν ΒΔ και οντολογιϊν
ςε κάκε μζροσ τθσ.



Δθμιουργία ό
λων των μεκόδων για τθν δθμιουργία τθσ τελικισ οντολογίασ
και τθν
αποκικευςι
τθσ είτε ςε αρχεία τθσ μορφισ
owl

είτε ςε Βάςθ
Δεδομζνων



Δθμιουργία όλων των μεκόδων για τθν αποκικευςθ και
επανάκτθςθ
εργαςιϊν είτε ενιαία
,

είτε εν μζρει.



Ανάπτυξθ εν
όσ γραφικοφ περιβάλλοντοσ που κα επιτρζπει τθν εφκολθ
περάτωςθ όλων των λειτουργιϊν που ενςωματϊνει θ εφαρμογι κακϊσ και
εργαλείων για τθν αποτελεςματικι παρουςίαςθ των οντολογιϊν και των
Σχεςιακϊν Βάςεων Δεδομζνων.


1.4

Συνοπτικό Παρουςύαςη τησ Εφαρμογόσ

Στ
α πλαίςια τθσ παροφςασ διπ
λωματικισ εργαςίασ αναπτφχκθκε
θ εφαρμογι

R

DOTE

ι εν ςυντομία

R.


(
Relational

Databases

to

Ontology

Transformation

Engine
).
H

αναπτυχκείςα

εφαρμογι

απαντάει

ςε

όλα τα προβλιματα που τζκθκα
ν
ςτθν προθγοφμενθ παράγραφο.
Το
R.

παράγει μια οντολογία
ςτθν οποία ζχει
ενςωματϊςει όλεσ τισ πλθροφορίεσ που επικυμεί ο χριςτθσ με τθν
μορφι
ςτιγμιότυπων κλάςεων και
ςφνδεςισ
τουσ με ιδιότθτεσ. Η οντολογία εξάγεται από
τθν εφαρμογι είτε ωσ αρχείο είτε αποκ
θκευμζνθ ςε μια Βάςθ Δ
εδομζνων.

Η



Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




18

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

οντολογία προβάλλεται από τθν εφαρμογι ςε μορφι ιεραρχικοφ δζνδρου όπου
φαίνονται οι κλάςεισ και οι
ιδιότθτζσ
τθσ. Επιπλζον προβάλλονται τα πεδία οριςμοφ
και τιμϊν των ιδιοτιτων και εφόςον το επιλζξει ο χριςτθσ και οι
χριςεισ

τουσ
κακ
ϊσ και τα ςτιγμιότυπα των κλάςεων. Για κάκε βάςθ δεδομζνων προβάλλονται οι
πίνακεσ κάκε ςχιματοσ, οι ςτιλεσ κάκε πίνακα μαηί με τον τφπο δεδομζνων τουσ
και εφόςον το
επικυμεί
ο χριςτθσ και τα δεδομζνα κάκε πίνακα. Τα SQL

Ερωτιματα
γράφονται ςε ζ
ναν εφχρθςτο κειμενογράφο και παρζχονται οι δυνατότθτεσ τθσ
εκτζλεςθσ και ανάγνωςθσ των αποτελεςμάτων κακϊσ και
τθσ αυτόματθσ εφρεςθσ
των πρωτευόντων κλειδιϊν όλων των πινάκων που περιζχει ζνα ερϊτθμα. Σε άλλεσ
διεπαφζσ τθσ εφαρμογισ μποροφν να δθλωκοφν επ
ιλογζσ μετονομαςίασ
δεδομζνων κακϊσ και ςυμβολοςειρζσ ςφνδεςθσ ϊςτε να χρθςιμοποιθκοφν ςτθν
επεξεργαςία των δεδομζνων πριν τθν
ενςωμάτωςι
τουσ ςτθν οντολογία.
Η τελικι
χαρτογράφθςθ τόςο για τα ςτιγμιότυπα όςο και για τθν ςφνδεςθ τουσ με ιδιότθτε
σ
γίνεται μζςω εφχρθςτων γραφικϊν εργαλείων όπωσ

δυναμικοί

πίνακεσ
, πλαίςια
επιλογισ
, δυναμικζσ καρτζλεσ, πλαίςια κειμζνου με υποςτιριξθ αυτόματων
μ
ορφοποιιςεων ςτα δεδομζνα κ.α.
Τζλοσ το ςφςτθμα παρζχει τθν δυνατότθτα να
αποκθκεφονται και να α
νακτϊνται τα

ςχεςιακά ερωτιματα
, οι επιλογζσ
μετονομαςίασ και οι ςυμβολοςειρζσ ςφνδεςθσ ανεξάρτθτα
αλλά

και μια ολόκλθρθ
εργαςία, δθλαδι όλα τα προθγοφ
μενα μαηί με τισ χαρτογραφιςεισ
, τισ οντολογίεσ
και τισ

επιλογζσ ςφνδεςθσ ςτισ

Βάςεισ Δεδομζνων.


1.5

Οργϊνωςη Κεφαλαύων

Το παρόν ζγγραφο επιχειρεί να παρουςιάςει με ςαφι και περιεκτικό τρόπο κάκε
πτυχι τθσ ανάπτυξθσ του ςυςτιματοσ και των δυνατοτιτων του. Η δομι που
ακολουκείται ζχει ωσ εξισ:




Κεφάλαιο 2
-

Μεκοδολογία και Ζρευνα

:

Τθσ ανάπτυξθσ του ςυςτιματοσ
προθγικθκε εν
δελεχι
σ

μελζτθ των τεχνολογιϊν του ςθμαςιολ
ογικοφ ιςτοφ ,
άλλων εφαρμογϊν
που επιχειροφν να απαντιςουν το ίδιο πρόβλθμα
κακϊσ
και εργαλείων που κα βοθκοφςαν ςτθν υλοποίθςθ του ςυςτιματοσ. Τα
αποτελζςματα παρουςιάηονται ςε αυτό το κεφάλαιο. Πιο ςυγκεκριμζνα

αναλφονται οι ζννοια τθσ οντολογίασ *
2.2
+, οι τεχνολογίεσ και θ οργάνωςθ
του ςθμαςιολογικοφ ιςτοφ

[
2.3
]
κακϊσ και τα ςθμαςιολογικά ερωτιματα
[
2.4
+. Επιπλζον παρουςιάηετ
αι μια αναλυτικι ανα
φορά για τισ υπάρχουςεσ
λφςεισ
ςτθν διαςφνδεςθ Βάςεων Δεδομζνων και οντολογιϊν

[
2.5
]

και τζλοσ
τα εργαλεία που χρθςιμ
οποιικθκαν για τθν ανάπτυξθ του

R.

[
2.6
]
.




Κεφάλαιο 3

-

Ανά
λυςθ Απαιτιςεων και Αρχιτεκτονικισ του
R.

:
Στο
κεφάλαιο αυτό παρουςιάηονται οι ομάδεσ χρθςτϊν

[
3.1
]
, οι απαιτιςεισ

[
3.2
]
το διαγράμματα αρχιτεκτονικισ

[
3.3.1
+ και το
διάγραμμα χριςθσ του
ςυςτιματοσ

[
3.3.2
].



Κεφάλαιο 4
-

Αναλυτικι Περιγραφι του Συςτιματοσ
:

Στο τζταρτο
κεφάλαιο
γίνεται θ αναλυτικι περιγραφι του
R.

.
Παρουςιάηεται ο τρόποσ



Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




19

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

με τον οποίο θ εφαρμογι χειρίηεται τα Σχεςιακά Ερω
τιματα

[
4.1
+, κακϊσ και
ο τρόποσ με τον οποίο δθμιουργοφνται τα ςτιγμιότυπα

[
4.2
+ και γίνεται θ
ςφνδεςι
τουσ με ιδιότθτεσ

[
4.3
].

Αναλφεται επίςθσ και θ διαδικαςί
α που
ακολουκεί το ςφςτθμα για τθν αυτόματθ εφρεςθ ςυνδζςεων μεταξφ
ςχεςιακϊν ερωτθμάτων *
4.4
].

Επιπλζον γίνεται μια αναλυτικι περιγραφι
των διεπαφϊν του ςυςτιματοσ *
4.5
+ και των λειτουργιϊν που αυτ
ζσ
επιτελοφν
.



Κεφάλαιο 5
-
Επικφρωςθ Καλισ Λειτουργίασ του Συςτιματοσ
:
Στο κεφάλαιο
αυτό επιβεβαιϊνεται θ ορκι λειτουργία του ςυςτιματοσ μζςω ενόσ
αναλυτικοφ και ςφνκετου παραδείγματοσ χριςθσ

[
5.1
]
Στο δεφτερο μζροσ
του κεφαλαίου παρατίκενται και ςχολιάηονται τα αποτελζςματα

πειραματικϊν μετριςεων του χρόνου απόκριςθσ τθσ εφαρμογισ

για
διαφορετικά ςφνολα δεδο
μ
ζνων και ςενάρια χριςθσ

[
5.2
].



Κεφάλαιο 6
-

Συμπεράςματα


Μελλοντικι Εργαςία
:

Σ
το τελευταίο αυτό
κεφάλαιο περιλαμβάνονται θ ςφνοψθ τθσ διπλωματικισ εργαςίασ *
6.1
]
, τα
ςυμπεράςματα του ςυγγραφζα *
6.2
+ κακϊσ και κάποιεσ προτάςεισ για
μελλοντικι επζκταςθ του ςυςτιματοσ

[
6.3
].

















Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




20

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών


2

Μεθοδολογύα και Έρευνα





2.1

Ειςαγωγό

Το Διαδίκτυο ςτθν ςθμερινι του μορφι είναι ζνασ χϊροσ πλθροφοριϊν που
απευκφνεται ςχεδόν αποκλειςτικά ςε ανκρϊπουσ.
Οι π
λθροφορίεσ είναι
κατανοθτζσ και αναγνϊςιμεσ από ανκρϊπουσ κ
αι όχι από μθχ
ανζσ
,

κζτον
τασ
περιοριςμοφσ ςτθν αναηιτθςθ
,

ανταλλαγι

και επεξεργαςία

τουσ
.

Κακϊσ θ
ποςότθτα τθσ πλθροφορίασ ςτο διαδίκτυο ολοζνα και αυξάνεται
,

κακίςταται

αναγκαία θ ανάπτυξθ νζων τεχνολογιϊν που κα αυτοματοποιοφν ςε μεγάλο βακμό
τισ

διαδικαςίεσ αυτζσ. Κεντρικόσ άξονασ των τεχνολογιϊν αυτϊν είναι θ δυνατότθτα
κατανόθςθσ των πλθροφοριϊν από τουσ
υ
πολογιςτζσ.

Ο Σθμαςιολογικόσ Ιςτόσ (
Semantic

Web
)
, ο οποίοσ αποτελεί επζκταςθ του
ςθμερινοφ διαδικτφου
,

καλείται να δϊςει τθν

λφςθ ςτο ηιτθμα τθσ
αναγνωςιμότθτασ των πλθροφοριϊν από τουσ υπολογιςτζσ. Προτάκθκε για πρϊτθ
φορά το 1998 από τον
Tim

Burners
-
Lee

δθμιουργοφ μεταξφ άλλων, του π
ρϊτου
φυλλομετρθτι Ιςτοςελίδων
και τθσ γλϊςςασ
HTML
. Στον πυρινα του
Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ βρίς
κονται οι Οντολογίεσ
.


2.2

Οντολογύα


Ο όροσ οντολογία προζρχεται από τθν φιλοςοφία και αναφζρεται ςτθν μελζτθ του
υπαρκτοφ. Ανάλογα με το πεδίο εφαρμογισ ζχουν δοκεί αρκετοί οριςμοί για το τι
είναι οντολογία. Στο πεδίο τθσ επιςτιμθσ των υπολογιςτϊν και τθσ πλ
θροφορικισ
δυο
διαδεδομζνοι

οριςμοί είναι :


«Μια Οντολογία ορίηει ζνα ςφνολο πρωταρχικϊν αναπαραςτάςεων με τισ
οποίεσ μοντελοποιεί ζνα πεδίο γνϊςθσ ι λόγου»


Tomas

Gruber

20
08

[9]




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




21

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

«Οντολογία είναι ζνα μοντζλο δεδομζνων που αν
απαριςτά ζνα πεδίο
γνϊςθσ και

χρθςιμοποιείται για να εξαχκοφν λογικά ςυμπεράςματα ςχετικά
με τισ ζννοιεσ του ςυγκεκριμζνου πεδίου και τισ ςχζςεισ μεταξφ τουσ»

Wikipedia

[34]

Κφρια δομικά ςτοιχεία των Οντολογιϊν είναι οι κλά
ςεισ (
Class
) και θ
ιεραρχία τουσ
(
Class

Hierarchy
), οι ςχζςεισ (
relations
) και οι ιδιότθτεσ

(
properties
) μεταξφ των
κλάςεων
κακϊσ και τα ςτιγμιότυπα τουσ (
instances
,
individuals
)
.

Μια κλάςθ περιγράφει ζνα ςφνολο αντικειμζνων
με κοινά χαρακτθριςτικά
.

Μ
πο
ρ
εί

να είναι γενικι (
πχ.
Αντικείμενο
, Όχθμα
) ι αρκετά ειδικ
ι

(πχ Ευρωπαϊκ
ό
Αυτοκίνθτ
ο).

Οι κλάςεισ
υποςτθρίηουν κλθρονομικότθτα, περιοριςμοφσ ςτα
δεδομζνα ι άλλεσ ςχζςεισ

(πχ
.

μθ αλλθλοεπικάλυψθ)
. Τα ςτιγμιότυπα των κλάςεων
ανικουν ςτο χαμθλότερο επίπεδο μ
ια
σ

οντολογίασ και περιγράφουν κάτι
ςυγκεκριμζνο. Συνεχίηοντασ το προθγοφμενο παράδειγμα
, το οποίο
φαίνεται

γραφικά ςτο
Σχιμα
2
.
1
,

κα μποροφςαμε να ποφμε ότι το αντικείμενο
Opel

Corsa

είναι ςτιγμιότυπο τθσ κλάςθσ
Ευρωπαϊκ
ό Αυτοκίνθτο
.


Σχιμα
2
.
1
:
Παράδειγμα Ιεραρχίασ Κλάςεων

Οι οντολογίεσ μποροφν να χωριςτοφν ςε δυο βαςικζσ κατ
θγορίεσ, τισ οντολογίεσ
τομζα (
domain

Ontology
) κ
αι τισ
ανϊτερεσ

οντολογίεσ (
upper

Ontology
). Μια
οντολογία τομζα περιορίηεται ςε
ζνα

ςυγκεκριμζνο

κεματικό ςφνολο
περιγράφοντασ τισ ζννοιεσ μζςα ςε αυτό.

Η αναλυτικότθτα μιασ τζτοιασ οντολογίασ
εξαρτάται ςε μεγάλο βακμό από τισ ανάγκεσ τθσ εφαρμογισ ςτθν
οποία κα
χρθςιμοποιθκεί. Οι
ανϊτερεσ

οντολογίεσ αντίκετα προςεγγίηουν πολλά κεματικά
Πράγμα
Όχθμα
Αυτοκίνθτο
Ευρωπαϊκό
Αυτοκίνθτο
Ο
pel Corsa
Αμερικάνικο
Αυτοκίνθτο
Αςιατικό
Αυτοκίνθτο
Μοτοςυκλζτα



Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




22

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

ςφνολα ι και ολόκλθρο τον κόςμο και ενϊνουν πολλζσ τοπικζσ οντολογί
εσ

διαχωρίηοντασ με ςαφι τρόπο πικανζσ επικαλφψεισ μεταξφ των ςυνιςτωςϊν τουσ.

Μζχρι ςιμερα αρκετζσ οντο
λογίεσ

ζχουν

δθμοςιευκεί από διάφορουσ φορείσ
μοντελοποιϊντασ αρκετά γνωςτικά πεδία. Η ανάπτυξθ μιασ

κακολικισ

οντολογίασ
είναι μια επίπονθ διαδικαςία κα
κϊσ προχποκζτει τθν ςυνεργαςία
ανκρϊπων τθσ
πλθροφορικισ και ειδικϊν από
πο
λλοφσ τομείσ κακϊσ και κεωρθ
τικϊν
επιςτθμόνων
.



2.3


Σημαςιολογικόσ Ιςτόσ: Δομό και Τεχνολογύεσ


«Ζχω ζνα όνειρο για τον Παγκόςμιο Ιςτό, οι υπολογιςτζσ να καταςτοφν ικανοί να
αναλφουν όλα τα δεδομζνα που υπάρχουν ςτον Ιςτό


περιεχόμενο, ςυνδζςεισ, και
ςυναλλαγζσ μεταξφ ανκρϊπων και υπολ
ογιςτϊν. Ζνα
σ

«Σθμαςιολογικό
σ

Ιςτό
σ
», ο
οποίοσ κα το κάνει
αυτό δυνατόν , κα αργιςει να εμφανιςτεί, αλλά όταν το κάνει οι
κακθμερινοί μθχανιςμοί του εμπορίου, τθσ γραφειοκρατίασ και θ κακθμερινότθτα
μασ κα διαχειρίηονται από μθχανζσ που κα μιλάνε ςε μθχαν
ζσ. Οι «
Ευφυ
εί
σ
πράκτορεσ»

τουσ οποίουσ οι άνκρωποι ονειρεφονται για αιϊνεσ κα γίνουν
πραγματικότθτα.»








Tim

Berners
-
Lee
, 1999
[5]

Όπωσ αναφζρκθκε βαςικόσ ςτόχοσ του Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ είναι θ ανάπτυξθ
προτφπων κα
ι τεχνολογιϊν που κα βοθκιςουν τισ μθχανζσ να καταλαβαίνουν
περιςςότερεσ πλθροφορίεσ
από το

διαδίκτυο με ςκοπό τθν πλουςιότερθ
υποςτιριξθ τθσ αναηιτθςθσ και ενςωμάτωςθσ των πλθροφοριϊν
, τθν ευκολότερθ
πλοιγθςθ και τθν αυτοματοποίθςθ των εργαςιϊν.

Στο
Σχιμα
2
.
2

απεικονίηεται

ο
τρόποσ με τον οποίο οι υπολογιςτζσ
αντιλαμβάνονται

το διαδίκτυο. Στθν ςθμερινι
του μορφι ο παγκόςμιοσ ιςτόσ αποτελεί
ται από δεδομζνα και ςυνδζςεισ
, ενϊ ο
ςθμαςιολογικόσ ιςτόσ παρότι διατθρεί τα ίδια

δομικά ςτοιχεία προςδιορίηει
,

ςε
γλϊςςα κατανοθτι από τισ μθχανζσ
,

τόςο τα δεδομζ
να όςο και τισ ςυνδζςεισ τουσ.

Η Κεντρικι ιδζα είναι θ φπαρξθ μεταδεδομζνων (
meta
data
) τα οποία κα
ςυνοδεφουν τα δεδομζνα αλλά δεν κα είναι άμεςα ορατά ςτον χριςτθ. Τα
μετα
δεδομζνα κα ορίηουν με ςαφινεια τισ ζννοιεσ που αντιπροςωπεφουν τα
δεδομζνα κακϊσ και τισ ςυςχετίςεισ μεταξφ τουσ. Μ
ε αυτό τον τρόπο οι
υπολογιςτζσ
,

γνωρίηοντασ τθν ςθμαςιολογία τθσ πλθροφορίασ, κα είναι ςε κζςθ να
ςυνδυάηουν τισ πθγζσ τουσ και να αξιοποιο
φν καλφτερα τα δεδομζνα ανεξάρτθτα
από τθν εκάςτοτε εφαρμογι.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




23

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Resource
Resource
Resource
Resource
Resource
Resource
Resource
Resource
Resource
href
href
href
href
href
href
href
href
href
Software
Place
Document
Person
Subject
Document
Software
Software
Document
generates
href
href
dependsOn
dependsOn
locate dln
creator
subject
Is VersionOf
Software
URI
type
detailed model
:
A
)
Current Web
B
)
Semantic Web

Σχιμα
2
.
2
:

Πωσ βλζπουν οι υπολογιςτζσ το Διαδίκτυο

Η αρχιτεκτονικι τ
ου Σθμαςιολογικοφ
Ιςτοφ

ςφμφωνα με τθν προςζγγιςθ του
World

Wide

Web

Consortium

(
W
3
C
)

[13]

βαςίηεται ςε επίπεδα και απεικονίηεται ςτο
Σχιμα
2
.
3
. Κάκε επίπεδο είναι ςυμβατό με τα κατϊτερα

του

ε
πίπεδα και μπορεί εν
μζρει να κατανοιςει και να χρθςιμοποιιςει τα ανϊτερα

του
.


Σχιμα
2
.
3
:
Αρχιτεκτονικι του Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ

Εκτόσ από τα τρί
α ανϊτερα επ
ίπεδα τθσ Λογικισ (
Logic
)
, Απόδειξθσ (
Proof
) και
Αξιοπιςτίασ (
Trust
), τα οποία είναι υπό διερεφνθςθ ι ζχουν αναπτυχκεί μερικϊσ
ςε
διάφορεσ εφαρμογζσ, τα υπόλοιπα επίπεδα ζχουν ςε μεγάλο βακμό τυποποιθκεί

και αναλφονται εκτενζςτερα ςτθ ςυνζχεια.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




24

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

2.3.1


Unicode

Τ
ο
Unicode

[30]

αποτελεί ζνα διεκνζσ βιομθχανικό πρότυπο με ςκοπό τθν
κωδικοποίθςθ όλων των χαρακτιρων που χρθςιμοποιοφνται παγκόςμια. Πζρα από
τθν κωδικοποίθςθ όλων των αλφαβιτων το
Unicode

ενςωματϊνει και άλλα
ςφμβολα που
χρθςιμοποιοφνται ςτισ επιςτιμεσ.

2.3.2


URI



Uniform

Resource

Identifier

Το
URI


είναι ςυντομογραφία του
Uniform

Resource

Identifier

και είναι μια
ςυμβολοςειρά χαρακτιρων που χρθςιμοποιείται για τθν ονομαςία
και

τον
προςδιοριςμό ενόσ δεδομζνου ςτο διαδίκτυο. Το

URI

κάκε
πόρου

είναι μοναδικό
και επιτρζπει τθν ςυνεργαςία
μεταξφ
τουσ
[4]
.

2.3.3


XML



Extensible


Markup

Language


H

Extensive

Markup

Language
, ι
XML

ςε ςυντομογραφία
,

είναι μια μεταγλϊςςα για
τθν κωδικοποίθςθ και αναπαράςτα
ςθ εγγράφων ςτο διαδίκτυο

[7]
. Η
XML

προζρχεται από τθν
SGML

(
Standard

Generalized

Markup

Language
) και θ χριςθ τθσ

επεκτάκθκε και ςε άλλεσ

εφαρμογζσ

πζρα από τον

Παγκόςμιο Ιςτό. Πρόκειται για
μια εξαιρετικά ευζλικτθ γλϊςςα που

χρθςιμοποίει λεξιλόγιο οριηόμενο από τον
χριςτθ για να περιγράφει τα δεδομζνα. Πζρα από ςυντακτικοφσ κανόνεσ θ
XML

ορίηει μερικϊσ και τθν ςυμπεριφορά των υπολογιςτϊν που αναλφουν τα
XML

ζγγραφα. Η
XML

χρθςιμοποίει ετικζτεσ (
tags
) για να ορίηει τα δεδομζνα

όπωσ
φαίνεται και ςτο παράδειγμα

που ακολουκεί

(
Πλαίςιο Κϊδικα 2.1
)
.

<?XML Version= “1.0”?>

<Contact_Book>

<Contact>

<Name> Fanis Grollios </Name>

<Institute> Aristotle University of Thessaloniki </Institute>

<Email> fg
roll@auth.gr </Email>

</Contact>

</Contact_Book>

Πλαίςιο

Κϊδικα

2
.
1
:
Παράδειγμα ςφνταξθσ
XML

Σε αντίκεςθ με τθν
HTML

θ οποία χρθςιμοποίει τισ ετικζτεσ μονάχα για να ορίηει τθ
μορφοποίθςθ των δεδομζνων ςε μια Ιςτοςελίδα, θ
XML

περιγράφει και το είδοσ
των δεδομζνων. Στο παράδειγμα του ςχιματοσ ζνασ
υπολογιςτισ που διαβάηει το
ςυγκεκριμζνο
ζγγραφο

γνωρίηει ότι
το περιεχόμενο μεταξφ των ετικετϊν <
Email
>
είναι μια διεφκυνςθ θλεκτρονικοφ ταχυδρομείου τθν οποία μπ
ορεί να αξιοποιιςει
κατάλλθλα.
Παρόλα αυτά θ μοντελοποίθςθ που προςφζρει θ
XML

είναι πολφ
χαμθλοφ επιπζδου και δεν μπορεί να χρθςιμοποιθκεί για τθν ςυγγραφ
ι
οντολογιϊν.

2.3.4


RDF

/
RDF

Schema

Το
Resource

Description

Framework

(
RDF
) αποτελεί

ζνα πρότυπο για τθν
ενςωμάτωςθ

πλθροφοριϊν
ςε
διαδικτυακοφσ

πόρ
ουσ

και αποτελε
ί τθν βάςθ για
τθν κωδικοποίθςθ
, επεξεργαςία και διακίνθςθ μεταδεδομζνων

[8]
. Γενικεφοντασ



Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




25

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

τθν
ζννοια των διαδικτυακϊν πόρων
, το
RDF

μπορεί να
χρθςιμοποιθκεί

για τθν
αναπαράςταςθ πλθροφοριϊν για οποιοδιποτε πόρο ορίηεται ςτο διαδίκτυο χωρί
σ
απαραίτθτα να είναι δυνατι θ
εφρες
ι

του

ςτο
αυτό.
Προορίηεται δε για τισ
περ
ιπτϊςεισ όπου οι πλθροφορίεσ χρειάηεται να επεξεργαςτοφν από εφαρμογζσ και
όχι α
πλά να προβλθκοφν ςε ανκρϊπουσ.

Το
RDF

παρζχει ζνα κοινό πλαίςιο για τθν
ζκφραςθ αυτϊν των πλθροφοριϊν ϊςτε να ανταλλάςςονται μεταξφ εφαρμογϊν
χωρίσ απϊλειεσ. Κεντρικι ιδζα είν
αι θ ταυτοποίθςθ όλων των πραγμάτων
χρθςιμοποιϊντασ τα
URI

και θ περιγραφι των πόρων με βάςθ απλζσ ςχζςεισ και
ιδιότθτεσ. Κφριο δομικ
ό ςτοιχείο είναι οι τριπλζτεσ (
triple
) οι

οποίεσ κα μποροφςαν
να παρομοιαςτοφν με το υποκείμενο


κατθγόρθμα

-

αντικείμενο
μια
σ

πολφ απλισ
πρόταςθσ και θ οποία μπορεί να κωδικοποιθκεί με τθ χριςθ
XML

ετικετϊν. Ζνα
παράδειγμα διλωςθσ ενόσ πόρου ςε
RDF

φαίνεται

ςτο
Πλαίςιο

Κϊδικα

2
.
2

και κα
μποροφςε να είναι θ κωδικοπ
οίθςθ τθσ εξισ πρόταςθσ:


Υπάπσει

έναρ άνθπωπορ πος ηα
ς
ηοποιείηαι από ηο
URI:
«
http://www.w3.org/People/EM/contact#me
»
, ηος οποίος ηο
όνομα είναι
«
Fanis Grollios
»
, ηο email ηος είναι
«
fgroll@auth.gr
»

και ηο Ινζηιηούηο ζηο οποίο ανήκει είναι
ηο
«
Aristotle U
niversity

of

Thessaloniki
»
.


Γίνεται εφκολα κατανοθτό

ότι θ παραπάνω πρόταςθ μπορεί να χωριςτεί ςε
τριπλζτεσ με βάςθ τθσ οποίεσ ζγινε και θ κωδικοποίθςθ πχ.
(
Φάνθσ Γρόλλιοσ, ζχει
Email
,
fgroll@auth.gr
)

<?
xml

version
="1.0"?>

<
rdf
:
RDF

xmlns
:
rdf
=
http
://
www
.
w
3
.
org
/1999/02/22
-
rdf
-
syntaxns
#>


xmlns:contact="http://www.w3.org/2000/10/swap/pim/contact#">



<contact:Person
rdf:about="http://www.w3.org/People/EM/contact#me">


<contact:fullName>Fanis Grollios</contact:fullName>


<contact:mailbox rdf
:resource="mailto:fgroll@auth.gr"/>


<contact:Institute>Aristotle



University

of Thessaloniki
</contact:Institute>


</contact:Person>


</rdf:RDF>

Πλαίςιο

Κϊδικα

2
.
2
: Παράδειγμα ςφνταξθσ
RDF

Επζκταςθ του
RDF

αποτελεί το
RDF

Schema

(
RDF
S
)
.
To

RDF
S

είναι μι
α γλϊςςα που
δεν περιορίηεται ςτθν περιγραφι
μεμονωμζνων

πόρων αλλά δίνει τθν δυνατότθτα
να περιγράφονται ολόκλθρεσ
ομάδεσ

πόρων με κοινά χαρακτθριςτικά κακϊ
σ και οι
ςχζςεισ μεταξφ τουσ.
Γίνεται
, δθλαδι, εφικτόσ ο οριςμόσ κλάςεων και

των ιδιοτιτων
τουσ

και κατ’ επζκταςθ τθσ
βαςικισ δομισ μιασ οντολογίασ.
Μζςω τθσ μοναδικισ
ταυτοποίθςθσ που προςφζρεται από ζνα
URI

οι πλθροφορίεσ ενόσ ςχιματοσ
μποροφν να επαναχρθςιμοποιθκοφν από άλλεσ εφαρμογζσ πζρα από αυτιν που τισ
δθμιοφργθςε.





Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




26

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

2.3.5


OWL

Ό
πωσ γ
ίνεται φανερό και από το
Σχιμα
2
.
3

οι

γλϊςςεσ ΧΜ
L

και
RDF
/
RDF
S

ζχουν
κεμελιϊδθ ρόλο ςτθν ανάπτυξθ του Σθμαςιολογικοφ Ιςτοφ. Η γλϊςςα
XML

όμωσ
παρζχει απλά ζνα ςυντακτικό για τθν ςυγγραφι δομθμζνων εγγράφων και δεν
ςυμπεριλαμβάνει ςθμας
ιολογικοφσ περιοριςμοφσ
ενϊ

το
RDF

περιγράφει
ςθμαςιολογ
ικά μεμονωμζνουσ
διαδικτυακοφσ

«πόρουσ». Το
RDF
S

προχωράει ζνα
βιμα περιςςότερο και επιτρζπει τον οριςμό κλάςεων και απλϊν ιδιοτιτων
,

δθλαδι

των βαςικϊν ςτοιχείων μιασ οντολο
γίασ
.

Το
RDFs

όμωσ δεν μπορεί

να ορίςει άλλα
ςτοιχεία που είναι απαραίτθτα για μια πλιρθ οντολογία όπωσ ςχζςεισ μεταξφ
κλάςεων, πλθκικότθτα (πχ. «ακριβϊσ ζνα
»
), ιςότθτεσ, κατθγοριοποίθςθ και

χαρακτθριςτικά των ιδιοτιτων (
πχ. ςυμμετρία).

Για να μπορζςουν τα

υπολογιςτικά
ςυςτιματα να εκτελζςουν χριςιμεσ ςυλλογιςτικζσ διεργαςίεσ πάνω ςτα ζγγραφα
του διαδικτφου κα πρζπει να προςτεκεί ζνα ακόμα επίπεδο πάνω από το
RDF
,
ς
το
επίπεδο αυτό
βρίςκεται

θ ςθμαςιολογικι γλϊςςα Ο
WL
.

H

Web

Ontology

Language

(
Ο
WL
) αποτελεί

εξζλιξθ τθσ γλϊςςασ
DAM
+
OIL

και ζχει
οριςτεί και προτακεί από το
W
3
C

[15]
.
H

Ο
WL

διακζτει περιςςότερα εργαλεία για
τθν διατφπωςθ νοιματοσ και ςθμαςιολογίασ από τισ
προαναφερκ
είςεσ

γλϊςςεσ και
για αυτό τισ υπερβ
αίνει ςτθν ικανότθτα να αναπαριςτά επεξεργάςιμα από μθχανζσ
δεδομζνα ςτον Παγκόςμιο Ιςτό. Με τθν
OWL

μπορεί να οριςτεί με τυπικό τρόπο θ
ςθμαςιολογία των διαδικτυακϊν εγγράφων και να εκφραςτοφν
τα περιςςότερα από
τα

ςτοιχεία που ςυνκζ
τουν μια οντολογία. Χω
ρίηεται
ςε τρείσ υπογλϊςςεσ
αυξανόμενθσ εκφραςτικότθτασ τθν Ο
WL

Lite
,
OWL

DL

και
OWL

Full

(
Σχιμα
2
.
4

):



Η Ο
WL

Lite

υποςτθρίηει εφαρμογζσ που χρειάηονται κυρίωσ μια ιεραρχία
ταξινόμθςθσ και απλοφσ περιοριςμοφσ. Για παράδει
γμα, ενϊ υποςτθρίηει
περιοριςμοφσ πλ
θκικότθτασ, επιτρζπει μόνο τισ
τιμζσ 0 ι 1. Ζχει χαμθλι
πολυπλοκότθτα και παρζχει εφκολουσ και γριγορουσ τρόπουσ για τον
οριςμό κθςαυρϊν και ταξινομιϊν.



Η Ο
WL

DL

υποςτθρίηει εφαρμογζσ που χρειάηονται μζγιςτθ εκφραςτικότ
θτα
και ταυτόχρονα διατιρθςθ

τθσ υπολογιςτικισ πλθρότθτασ (
όλα τα
ςυμπεράςματα είναι υπολογίςιμα) και τθσ
εγγφθςθσ

ότι όλοι οι υπολογιςμοί
κα πραγματοποιθκοφν ςε πεπεραςμζνο χρόνο
. Η Ο
WL

DL

περιλαμβά
νει όλα
τα ςτοιχεία τθσ γλϊςςασ
, τα
χρθςιμο
πο
ιεί

όμωσ κάτω από οριςμζνουσ
περιοριςμοφσ. Οφείλει το όνομα τθσ ςτθν αντιςτοιχία
τθσ με τθν
Περιγραφικι Λογικι (
Description

Logics
) ζναν τομζα ζρευνασ που μελετά τθν
λογικι πάνω ςτθν οποία οικοδομικθκε θ γλϊςςα Ο
WL
.



H

OWL

Full

παρζχει τθν μζγιςτθ δυνατι

εκφραςτικότθτα και τθν ςυντακτικι
ελευκερία του
RDF

χωρίσ όμωσ να παρζχει υπολογιςτικζσ εγγυιςεισ. Είναι
πρακτικά

αδφνατο οποιοδιποτε λογιςμικό ςυμπεραςματολογί
ασ (
reasoning
)
να καταφζρει να εξάγει ςυμπεράςματα από όλα τα χαρακτθριςτικά τθσ
OWL

Full
.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




27

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Κ
άκε

μια από τισ παραπάνω υπογλϊςςεσ
αποτελεί

επζκταςθ

τθσ απλοφςτερθσ
προκατόχου τθσ τόςο με τθν ζννοια του τι μπορεί να εκφραςτεί όςο και με τθν
ζννοια του τι μπορεί να υπολογιςτεί.





Σχιμα
2
.
4
: Τα υποςφνολα τθσ γλϊςςασ Ο
W
L

2.3.6

OWL 2

Η ανάπτυξθ και θ χριςθ τθσ γλϊςςασ ΟWL

αποτζλεςε ςθμαντικό βιμα για τθν
εξζλιξθ των ςθμαςιολογικϊν τεχνολογιϊν κακϊσ προςζφερε τα απαραίτθτα
εργαλεία για τθν ςφνταξθ ολοκλθρωμζνων οντο
λογιϊν. Κακϊσ όμωσ οι
ςθμαςιολογικζσ εφαρμογζσ εξελίςςονται και γίνονται ολοζνα και πιο ςφνκετεσ
,

οι
ανάγκεσ για μεγαλφτερθ εκφραςτικότθτα και πιο πλοφςιεσ ςυντακτικζσ δομζσ
υπερκαλφπτουν τισ δυνατότθτεσ τθσ OWL
.
Οι λόγοι αυτοί ϊκθςαν το W
3
C

ςτθν
ανάπτυξθ
μια καινοφργιασ ςθμαςιολογικισ γλϊςςασ
,

τθσ OWL

2
,

θ οποία επεκτείνει
και βελτιϊνει τθν OWL
.
Η ΟWL

2
δεν αποτελεί ακόμθ επίςθμθ πρόταςθ του W
3
C

αλλά αυτό αναμζνεται να ςυμβεί ςφντομα κακϊσ θ ανάπτυξθ και προτυποποίθςθ
τθσ

ζχουν ςχεδόν ολοκλθρωκεί

[16]
.

Οι βαςικζσ δομζσ τθσ OWL

διατθροφνται ανζπαφεσ και ςτθν ΟWL

2
κακιςτϊντασ τισ
οντολογίεσ που ζχουν αναπτυχκεί ςτθν OWL

πλιρωσ ςυμβατζσ με τθν διάδοχο τθσ.
Πζρα από
τθν ενςωμάτωςθ περιςςότερων ςυντακτικϊν

δομ
ϊν

θ νζα γλϊςςα
επιτρζπ
ει τθν ζκφραςθ
επιπλζον ςτοιχείων μιασ οντολογίασ
όπωσ

[9]

:



Κλειδιά
για τον μοναδικό προςδιοριςμό κάκε ςτιγμιότυπου μιασ κλάςθσ.
Κάκε κλειδί ορίηει μια ιδιότθτα (μπορεί να είναι και ςφνολο ιδιοτιτων) θ
οποία λαμβάνει μοναδικι
τιμι για κάκε ςτιγμιότυπο.



Αλυςίδεσ ιδιοτιτων

οι
οποίεσ επιτρζπουν τον οριςμό ιδιοτιτων ωσ
ςυνζνωςθ άλλων ιδιοτιτων.



Πλουςιότερουσ τφπο
υ
σ δεδομζνων και πεδίων τιμών
,

δεκαδικοφσ, κετικοφσ
ακζραιουσ, ςυμβολοςειρζσ με ετικζτα γλϊςςασ, δυαδικά δεδομζνα,

χρονικά
ςτιγμιότυπα

κ.α.



Ειδικοφσ περιοριςμοφσ πλθκικότθτασ
,

οι οποίοι μποροφν να ορίςουν πιο
ςυγκεκριμζνουσ αρικμθτικοφσ περιοριςμοφσ λαμβάνοντασ υπόψθ και το
εφροσ τιμϊν των ςτοιχείων που μετρϊνται (πχ.
ζχει τουλάχιςτον τρία παιδιά
τα οποία είναι κορίτ
ςια
).





Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




28

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών



Αςφμμετρεσ

(asymmetric
)
,
αντανακλώμενεσ

(
reflexive
)
και

αςυνεχ
εί
σ

(disjoint
)
ιδιότθτεσ



Ενιςχυμζνεσ δυνατότθτεσ ςχολιαςμοφ
,

όπωσ για παράδειγμα ςχολιαςμό
αξιωμάτων ι ακόμα και των ίδιων των ετικετϊν ι των ςχολίων.

Επιπλζον θ OWL

2
ορίηει
τρείσ νζεσ υπογλϊςςεσ

τισ ΟWL

EL
,
OWL

QL και OWL

RL

οι
οποίεσ και ονομάηονται πλζον «προφίλ τθσ OWL

2
»
. Τα προφίλ
αποτελοφν
ανεξάρτθτεσ εκδόςεισ τθσ γλϊςςασ που δίνουν βαρφτθτα είτε ςτθν εκφραςτικότθτα
είτε ςτθν αποτελεςματικότθτα τθσ ςυμπεραςματολογίασ. Λ
όγω ςυμβατότθτασ
,

προφίλ τθσ γλϊςςασ OWL 2 κα μποροφςαν να κεωρθκοφν και οι ΟWL

Lite

και ΟWL

DL

που περιγράφθκαν παραπάνω.

Τ
ο
Σχιμα
2
.
5

δείχνει ςχθματικά τθν δομι τθσ OWL

2
παρουςιάηοντασ τα βαςικά
δομικά ςτοιχεία τθσ γλϊ
ςςασ και τισ μεταξφ τουσ ςυςχετίςεισ. Η ζλλειψθ ςτο κζντρο
αναπαριςτά τθν αφθρθμζνθ ζννοια τθσ οντολογίασ θ οποία μπορεί να κεωρθκεί
είτε ωσ ζνα αφθρθμζνο γράφθμα είτε ωσ ζνα γράφθμα RDF
.
Στο επάνω μζροσ
βρίςκονται διάφορα ςυμπαγι ςυντακτικά ςχιματα τα οπο
ία μποροφν να
χρθςιμοποιθκοφν για τθν ανταλλαγι οντολογιϊν. Τζλοσ ςτο κάτω μζροσ του
ςχιματοσ βρίςκονται δυο ςθμαςιολογικά πρότυπα που χρθςιμοποιοφνται από τισ
οντολογίεσ τθσ OWL

2.

H

OWL

2
αναμζνεται να διαδραματίςει κεντρικό ρόλο ςτο μζλλον ςτθν ανάπτυξ
θ
οντολογιϊν και κατ’ επζκταςθ ςτθν
οικοδόμθςθ

του ςθμαςιολογικοφ ιςτοφ.
Προσ το
παρόν
πάντωσ, κακότι βρίςκεται ςε πρϊιμο ςτάδιο, δεν χρθςιμοποιείται ςτθν
ανάπτυξθ εφαρμογϊν όπου παραμζνει κυρίαρχθ θ OWL
.


Σχιμα
2
.
5
: Η δομι τθσ ΟWL

2

[
16]




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




29

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

2.4

Σημαςιολογικϊ Ερωτόματα

Για τθν εξαγωγι γνϊςθσ από οντολογίεσ και τθ

ςθμαςιολογικι αναηιτθςθ ςε αυτζσ
ζχουν αναπτυχκεί διάφορεσ γλϊςςεσ ερ
ωτθμάτων

(
RQL
,
SquishQL
,
RDFQL
,

SPARQL
,
VERSA
,
TRIPLE
)
. Η επικρατζςτερθ αυτϊν είναι θ
SPARQL

θ οποία αποτελεί και τθν
επίςθμθ πρόταςθ του
W
3
C

[17]

και μοιάηει ςυντακτικά με τθν γλϊςςα ςχεςιακϊν
ερωτθμάτων
SQL
. Η γλϊςςα αναηιτθς
θσ

SPARQL

παρζχει μεκόδουσ για τθν
υποβολι και απάντθςθ ςθμαςιολογικϊν ερωτθμάτων πάνω ςε γραφιματα
RDF
. Τα
ερωτιματα ακολουκοφν ςυγκεκριμζνθ ςφνταξθ και μποροφν να περιλαμβάνουν
τριπλζτεσ, ςυνδζςεισ, ενϊςεισ, διαχωριςμοφσ

κακϊσ

και άλλα προαιρετικά πλαίςι
α.

Τα αποτελζςματα των ερωτθμάτων υποςτθρίηουν ταξινόμθςθ, περιοριςμοφσ και
όρια ςτα δεδομζνα και μποροφν να αναπαραςτακοφν ςε διάφορεσ μορφζσ.

Ζνα παράδειγμα ςφνταξθσ ερωτιματοσ ςε SPARQL παρουςιάηεται ςτο

Πλαίςιο
Κϊδικα 2.3
.


Ζχοντασ

αποκθκευμζνα

τα δεδομζνα
που εμφανίηονται ςτο
Πλαίςιο Κϊδικα 2.3
-
α

ζν
α

ερϊτθμα SPARQL που απαντάει ςτθν ερϊτθςθ:

Εμθάνιζε ηα ονόμαηα όλων ηων ςποκειμένων
πος έσοςν ωρ
σαϊδ
εςηικό «Fanis»

ςυντάςςεται όπωσ φαίνεται ςτο
Πλαίςιο Κϊδικα 2.3
-
β

και το αποτζλεςμα που
επιςτρζφεται είναι αυτό
ςτο

Πλαίςιο Κϊδικα 2.3
-
γ

@prefix foaf:
<http://xmlns.com/foaf/0.1/> .


_:a foaf:name “
Τ
heofanis” .

_:a foaf:nick “Fanis” .

_:a foaf:mbox <mailto:fgroll@auth.gr> .



_:b foaf:name “Kwstas”
.

(
α
)
Δεδομζνα

PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>

SELECT ?name

WHERE {


?person foaf:nicK
“Fanis” .


?person foaf:name ?name .

}


(
β
)
Σφνταξθ

Ερωτιματοσ

--------------

| name |

==============

|“Theofanis” |

--------------

(γ) Αποτελζςματα


Πλαίςιο Κϊδικα
2
.
3
:

Παράδειγμα υποβολ
ισ απλοφ ερωτιματοσ

ςε
SPARQL




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




30

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Το ερϊτθμα αυτό είναι μια
απλι περίπτωςθ αναηιτθςθσ
.
Η

SPARQ
L

περιζχει επίςθσ
ιςχυροφσ τελεςτζσ για το «φιλτράριςμα» τ
ων αποτελεςμάτων ι τθν πιο
εξειδικευμζνθ αναηιτθςθ.

Ζνα πιο ςφνκετο παράδειγμα παρουςιάηεται ςτο
Πλαίςιο
Κϊδικα 2.4
.


@prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> .

@
prefix

stock
: <
http
://
example
.
org
/
stock
#> .

@
prefix

inv
: <
http
://
example.org/inventory#> .



stock:book1 dc:title "SPARQL Query Language Tutorial" .

stock:book1 inv:price 10 .

stock:book1 inv:quantity 3 .


stock:book2 dc:title "SPARQL Query Language (2nd ed)" .

stock:book
2 inv:price 14 ; inv:quantity 5 .

sto
ck:book2 dc:previousEd "SPARQL
"


stock:book3 dc:title "Moving from SQL to SPARQL" .

stock:book3 inv:price 5 ; inv:quantity 0 .


stock:book4 dc:title "Applying XQuery" .

stock:book4 inv:price 20 ; inv:quant
ity 8 .

(α) Δεδομζνα

PREFIX dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/>

PREFIX stock: <http://example.org/stock#>

PREFIX inv: <http://example.org/inventory#>


SELECT ?book ?title ?previousEd

WHERE {


?book dc:title ?title .


?b
ook inv:price ?price . FILTER ?price < 15 .


?book inv:quantity ?num . FILTER ?num > 0 .


OPTIONAL {?book dc:previousEd ?previousEd }

}

(
β
)
Σφνταξθ

Ερωτιματοσ

(γ) Αποτελζςματα

Πλαίςιο Κϊδικα
2
.
4
:

Παράδειγμα υποβολισ ςφνκετου ερωτιματοσ ςε
SPARQL

Το παραπάνω παράδειγμα απαντά ςτθν ερϊτθςθ:

Εμθάνιζε όλα ηα βιβλία
,
ηοςρ ηίηλοςρ ηοςρ και
η
ι
ρ
πποηγούμενερ εκδόζειρ
ηοςρ,

όπος αςηέρ ςπάπσοςν
,

όηαν η
ηιμή ηοςρ είναι μικπόηεπη από 15 και η ποζόηηηα
μεγαλύηεπη από 0.

-------------------------------------------------------------

| book

| t
itle

| previousEd

=============================================================

|stock:book1

|

"SPARQL Query Languag
e Tutorial" |

-------------------------------------------------------------

|stock:book2

|

"SPARQL Query L
anguage (2nd ed)"

|"SPARQL
" |





Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




31

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

Ο Τελεςτισ
FILTER

ςτο παραπάνω παράδειγμα κζτει τα κριτιρια τα οποία πρζπει να
ικανοποιοφνται ενϊ ο τελε
ςτισ
OPTIONAL

επεκτείνει το ερϊτθμα και μπορεί να
επιςτρζφει
null

τιμζσ. Όπωσ φαίνεται και ςτα αποτελζςματα του παραδείγματοσ
,

θ
πρϊτθ εγγραφι ζχει κενό το πεδίο των προθγοφμενων εκδόςεων κακϊσ δεν
υπάρχει ςτα δεδομζνα τριπλζτα που να ορίηει προθγοφμενθ ζκ
δοςθ

για

το
ςυγκεκριμζνο βιβλίο.
Οι δυνατότθτεσ τθσ
SPARQL

ςτθν αναηιτθςθ και παρουςίαςθ
των αποτελεςμάτων είναι μεγάλεσ και τα προθγοφμενα παραδείγματα δείχνουν ζνα
μικρό

αλλά αντιπροςωπευτικό κομμάτι αυτϊν
.


2.5

Διαςύνδεςη Οντολογιών και Σχεςιακών Βϊςεων

Δεδομϋνων

2.5.1



Σκοπόσ

Απαραίτθτθ προχπόκεςθ για τθν
δθμιουργία ενόσ παγκόςμιου ιςτοφ δεδομζνων
είναι θ ενςωμάτωςθ τθσ τεράςτιασ ποςότθτασ
πλθ
ροφοριϊν

που βρίςκονται ςτισ
Σχεςιακζσ Βάςεισ

Δεδομζνων (ΣΒΔ)
. Η αντιςτοίχιςθ και χαρτογράφθςθ

(
mapping
)

των πολυάρι
κμων αυτϊν δεδομζνων ςε οντολογίεσ

κακϊσ

και θ εξαγωγι γνϊςθσ
από αυτζσ

είναι αντικείμενο εκτεταμζνθσ ζρευνασ τόςο ςε ακαδθμαϊκό επίπ
εδο όςο
και από
τθν βιομθχανία.

Οι προτεινόμενεσ λφςεισ γενικά ακολουκοφν δυο
διαφορετικζσ
προςεγγίςεισ:

i.

Όλα τα ςχεςιακά δε
δομζνα μετατρζπονται ςε μια δομι του Σθμαςιολογικοφ
Ιςτοφ (
RDF
,
OWL
) κακιςτϊντασ μθ αναγκαία τθν φπαρξθ τθσ αρχικισ βάςθσ.

ii.

Η αρχικι βάςθ διατθρείται και
θ άντλθςθ ςθμαςιολογικϊν δεδομζνων
γίνεται από ζνα ενδιάμεςο επίπεδο το οποίο μεταφρά
ηει τα ςθμαςιολογ
ικά
ερωτιματα
ςε ςχεςιακά (
SQL
)

Καμία από τισ δφο προςεγγίςεισ δεν ζχει αντιμετωπίςει κακολικι αποδοχι και θ
απόδοςθ τουσ εξαρτάται ςε μεγάλο βακμό από τθν εκάςτοτε εφαρμογι και τισ
ανάγκεσ για ταχφτθτα, εκφραςτικότθτα και οικονομία ςτο χϊρο αποκικευςθσ.

Ο
Πίνακασ
2
.
1

παρουςιάη
ει
ςυνοπτικά και ςυγκρίν
ει

τισ

πιο διαδεδομζνεσ
τεχνολογίεσ πάνω ςε αυτό το κζμα όπωσ προζκυψαν από ζρευνα που
ζκαν
ε

το
W
3
C

τον Ιανουάριο του 2009

[18]
.
Η ςφγκρ
ιςθ γίνεται με βάςθ τα εξισ χαρακτθριςτικά:



Π
ϊ
σ
γίνεται θ Χαρτογράφθςθ
,




Π
ϊ
σ
αναπαρίςταται θ χαρτογράφθςθ
,




Π
ϊ
σ
τίκενται τα ερωτιματα
,




Σε ποιο πεδίο γνϊςθσ ζχουν εφαρμοςτεί
,



Αν επιτρζπεται θ ενοποίθςθ δεδομζνων.

Κάποιεσ από αυτζσ τισ τεχνολο
γίεσ κατζλθξαν ςτθν δθμιουργία εργαλείων που είτε
είναι
πλιρ
ει
σ
εφαρμογζσ, είτε διανζμονται ωσ
API

s
. Τα ςθμαντικότερα από αυτά
αναλφονται παρακάτω.




Διπλωματικό Εργαςύα

Γρόλλιοσ Θεοφϊνησ

ΣΗΜΜ
Τ



ΑΠΘ




32

R .
-

Μηχανή Διασύνδεσης Σχεσιακών Βάσεων Δεδομένων και Οντολογιών

PROJECTS
MAPPING
CREATION
MAPPING
IMPLEMENTATION
QUERY
IMPLEMENTATION
APPLICATION
DOMAIN
Automatic
(tabl e-to-
cl ass) or
Manual/Semi-
Automatic
(Domai n
Semanti cs-
Dri ven)
Representation