[논문]온톨로지 구축 프로세스와 시스템

이인근; 서석태; 정해천; 황도삼; 권순학

doi:10.5391/jkiis.2006.16.6.721

[국내논문] 온톨로지 구축 프로세스와 시스템
Ontology Construction Process and System 원문보기

퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems, v.16 no.6, 2006년, pp.721 - 729

이인근 (영남대학교 전기공학과) , 서석태 (영남대학교 전기공학과) , 정해천 (영남대학교 전기공학과) , 황도삼 (영남대학교 전자정보공학부) , 권순학 (영남대학교 전기공학과)

초록
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컴퓨터를 활용한 지식과 정보 처리를 위해 온톨로지를 구축하고 활용하기 위한 연구가 이루어지고 있다. 그러나 현재까지의 온톨로지 개발 방법 및 온톨로지 구축 도구는 온톨로지 개발 목적에 따라 제한적인 부분에서 연구되어 사용되고 있다. 그러므로 개발하려는 온톨로지 특성에 따른 적절한 온톨로지 구축 프로세스와 도구가 필요하다. 본 논문에서는 특정 분야의 비전문가가 언어 자원으로부터 지식을 개념화하고, 개념을 형식화하여 온톨로지를 구축할 수 있는 온톨로지 구축 프로세스(OntoProcess)를 제안한다. 그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축 작업을 행할 경우 i)지식의 개념화 과정에서 동일한 개념을 중복 정의하거나 ii)개념의 형식화 과정에서 형식언어와 포구사용법의 이해 부족으로 인해 온톨로지 구축 능률이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 이런 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoProcess)를 제안한다. 제안한 프로세스에 기반한 온톨로지 구축 시스템 (OntoProcess)을 개발하고, 실제 온톨로지 구축 실험을 통하여 제안한 프로세스와 시스템의 효율성을 확인한다. 그리고 온톨로지 구축 과정에서 발견된 문제점 및 이에 대한 해결 방안을 제시한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Numbers of research on ontology construction and its application are being done for knowledge and information processing using computers. But, the current ontology development methods and ontology construction tools are using in restricted field on propose. Therefore, proper ontology development processes and ontology construction tools on ontology characteristic are needed. In this paper, we propose ontology construction process(OntoProcess) that non-experts in specific field are able to construct ontology through conceptualization of knowledge and formalization of concepts from language resource. Beside, some problems may be occurred while numbers of people are working together to construct ontology: i)duplicated concept definition in conceptualization process of knowledge and ii)decreasing efficiency of ontology construction by short understanding about formal language and tool operation in formalization process. To solve the problems, we propose an ontology construction process for multiple developers (OntoProcess) using meta ontology. We develop an ontology construction system(OntoCS) based on proposed processes, and we show the efficiency of proposed processes and system from ontology construction experiment.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 특정 분야의 전문가 또는 비전문가가 언어자원으로부터 지식을 개념화하고 개념을 형식화하여 온톨로지를 구축할 수 있는 온톨로지 구축 프로세스(OntoProcess) 를 제안한다. 그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축 작업을 행할 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess)를 제안한다.
제안한 프로세스에 기반 하여 온톨로지 구축 시스템 (OntoCS)을 개발하고, 실제 온톨로지 구축 실험을 통하여 제안한 프로세스와 시스템의 효율성을 확인한다. 그리고 온톨로지 구축 과정에서의 문제점 및 문제점에 대한 해결 방안을 제시한다.
온톨로지 구축 과정을 관리하기 위해서는 온톨로지 구축 과정에서 온 톨로지 구축 진행 상황과 온톨로지 구축자의 작업 능률에 대해 파악되어야 한다. 따라서 OntoCS와 연동한 온톨로지구축 관리 시스템을 개발하고 온톨로지 구축 과정을 관리할 수 있도록 하였다.
본 논문은 특정 분야의 언어 자원에 근거하여 온톨로지를 구축하는 온톨로지 구축 프로세스(OntoProcess)를 제안하였다. 그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축할 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess) 를 제안하였다.

제안 방법

제안한다. 그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축 작업을 행할 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess)를 제안한다. 제안한 프로세스에 기반 하여 온톨로지 구축 시스템 (OntoCS)을 개발하고, 실제 온톨로지 구축 실험을 통하여 제안한 프로세스와 시스템의 효율성을 확인한다.
그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축 작업을 행할 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess)를 제안한다. 제안한 프로세스에 기반 하여 온톨로지 구축 시스템 (OntoCS)을 개발하고, 실제 온톨로지 구축 실험을 통하여 제안한 프로세스와 시스템의 효율성을 확인한다. 그리고 온톨로지 구축 과정에서의 문제점 및 문제점에 대한 해결 방안을 제시한다.
개발된 도구들 중 Prot6g&는 NSF(National Science Foundation), 국립의료도서관 (National L.ibrary of Medicine), DARPA(Defense Advanced Research Projects Agency)의 후원을 받아 스탠포드 의과대학의 의료정보학과에서 지식기반의 구조를 작성하기 위한 시스템으로 15년간의 연구 기간을 거쳐 개발되었다. 초기 Prot6g6는 1988년 경뮤센(Musen)에 의해 개발되었으며, 1999년 Protege-20000] 발표되었고, 그 후 Protege 3.
그림 1에 제시한 온톨로지 개발 프로세스 중 특정 분야의 언어 자원에 기반 하여 온톨로지 구축자가 전문 지식을 개념화하고, 개념화한 지식을 형식화하는 상세 과정으로서 언어자원에 근거한 온톨로지 구죽 프로세스(OntoProcess)를 제안한다.
용어 등록 절차가 필요하다. 또한 개념간의 관계 설정 단계에서도 전문가에 의해 이미 정의된 관계만을 사용하도록 되어 있다그러나 본 논문에서 제안하는 온토 프로세스는 온톨로지 구축 단계에서 온톨로지 구축자가 임의로 관계를 정의하고 개념간의 관계를 설정할 수 있도록 하였다. 그리고 개념의 상 .
그리고 개념의 상 . 하 관계에 대한 정보가 부족하여 계층을 형성할 수 없다 하더라도, 차후에 정확한 정보를 기반으로 계층을 형성할 수 있도록 하여 온톨로지 구축 능률을 높일 수 있도록 하였다.
온톨로지를 표 1과 같이 테이블 형태의 메타 온톨로지 (meta ontology)로 표현하고, 메타 온톨로지를 네트워크로 공유하여 온톨로지를 구축하는 다중 온톨로지 구축 프로서스 (OntoMProcess)를 제안한다.
그리고 다수의 온톨로지 구축 그룹에서 발생하는 동일 개념 표기 충돌 문제는 흔히 발생하는 온톨로지구축 과정에서의 문제라고 할 수 있다. 아래 온톨로지 구축과정에서 부각된 클래스 표기와 관계 정의, 그리고 계층 구조 형성에서의 문제점을 나열하고 각 문제점에 대한 해결 방법을 제시한다.
제안한 프로세스의 효율성을 확인 실험을 위해 두 개의 온톨로지 구축 그룹(A와 B)을 구성하였다. A그룹에서는 제안한 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하고-, B그룹에서는 기존 온톨로지 구축 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하였다.
구축 그룹(A와 B)을 구성하였다. A그룹에서는 제안한 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하고-, B그룹에서는 기존 온톨로지 구축 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하였다. M리고 각 그룹의 온톨로지 구축 결과를 분석하여 제안한 프W세스의 효율성을 확인한다.
A그룹에서는 제안한 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하고-, B그룹에서는 기존 온톨로지 구축 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하였다. M리고 각 그룹의 온톨로지 구축 결과를 분석하여 제안한 프W세스의 효율성을 확인한다. 실험에서는 표 1(a) 의 클래스를 정의하고 표 1(b)의 클래스 관계를 설정하는 것으로 메타 온톨로지를 구축하였다.
OntoCS를 사용하여 "디지털 TV 및 방송” 분야의 온톨로지를 구축하였다. 구축하려는 온톨로지 분야와 무관한 전공의 대학생 17명으로 온톨로지 구축 A그룹을 구성하였다.
구축하려는 온톨로지 분야와 무관한 전공의 대학생 17명으로 온톨로지 구축 A그룹을 구성하였다. 온톨로지 구축자에게는 온톨로지의 개념과 온톨로지 구축 프로세스, OntoCS의 사용법에 대한 기본 교육을 실시하고, 각 개인별로 한 달 동안 20회~30회의 온톨로지 구축 연습을 하도록 하였다.
실험에 앞서 A그룹에서 5명을 피실험자로 선별하고, 10회의 온톨로지 구축 실험에서 피실험자의 온톨로지 구축량과 온톨로지 구축 소요시간을 측정하고 분석하였다. 온톨로지구축량과 온톨로지 구축 소요시간은 그림 8과 그림 9의 온톨로지 구축 관리 시스템의 통계 자료를 참조하였다.
제안한 다중 온토 프로세스의 타당성을 검증하기 위해 온톨로지 구축 B그룹을 구성하고, 기존의 온톨로지 구축 프로세스에 기반 하여 온톨로지를 구축하였다. 4명의 온톨로지구죽자로 온톨로지 구죽 그룹을 구성하고, Prot6g6를 사용하여 각기 다른 방법으로 온톨로지를 구축하도록 하였다.
기반 하여 온톨로지를 구축하였다. 4명의 온톨로지구죽자로 온톨로지 구죽 그룹을 구성하고, Prot6g6를 사용하여 각기 다른 방법으로 온톨로지를 구축하도록 하였다. 실험에서 구축한 온톨로지는 클래스간의 계층구조와 클래스만으로 구성되었다.
그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축할 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess) 를 제안하였다. 또한 제안한 프로세스를 이용하여 비전문가도 쉽게 사용할 수 있는 온톨로지 구축 시스템을 개발 (OntoCS)하였다.
그리고 다수의 온톨로지 구축자가 동시에 온톨로지 구축할 경우 발생할 수 있는 문제를 해결하기 위해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온톨로지 구축 프로세스(OntoMProcess) 를 제안하였다. 또한 제안한 프로세스를 이용하여 비전문가도 쉽게 사용할 수 있는 온톨로지 구축 시스템을 개발 (OntoCS)하였다. 개발한 시스템을 이용한 온톨로지 구축실험을 통해 온톨로지 구축 프로세스와 온톨로지 구축 시스템의 효율성을 확인하였고, 실험 과정에서 온톨로지 구축 시 발생할 수 있는 문제점과 해결 방안을 제시하였다.
또한 제안한 프로세스를 이용하여 비전문가도 쉽게 사용할 수 있는 온톨로지 구축 시스템을 개발 (OntoCS)하였다. 개발한 시스템을 이용한 온톨로지 구축실험을 통해 온톨로지 구축 프로세스와 온톨로지 구축 시스템의 효율성을 확인하였고, 실험 과정에서 온톨로지 구축 시 발생할 수 있는 문제점과 해결 방안을 제시하였다.

대상 데이터

[setp 2] 문서 . 문장으로부터 온톨로지 구축자의 주관에 의해온 톨로지 구축 분야의 분야용어4 후보를 선정.
구축하였다. 구축하려는 온톨로지 분야와 무관한 전공의 대학생 17명으로 온톨로지 구축 A그룹을 구성하였다. 온톨로지 구축자에게는 온톨로지의 개념과 온톨로지 구축 프로세스, OntoCS의 사용법에 대한 기본 교육을 실시하고, 각 개인별로 한 달 동안 20회~30회의 온톨로지 구축 연습을 하도록 하였다.
온톨로지구축량과 온톨로지 구축 소요시간은 그림 8과 그림 9의 온톨로지 구축 관리 시스템의 통계 자료를 참조하였다. 표 2는 실험 종료 후 온톨로지 총 구축량과 전체 실험시간을 보인다.
4명의 온톨로지구죽자로 온톨로지 구죽 그룹을 구성하고, Prot6g6를 사용하여 각기 다른 방법으로 온톨로지를 구축하도록 하였다. 실험에서 구축한 온톨로지는 클래스간의 계층구조와 클래스만으로 구성되었다. 온톨로지 구축 결과 4개의 CWVL 파일이 생성되 었다.

성능/효과

속도가 빨라졌다고 판단하기는 어렵다. 전반적으로 온톨로지 평균 등록 시간이 단축되기는 하였으나, 피실험자 A의 경우에는 오히려 증가한 경우를 볼 수 있었다. 따라서 5명의 피실험자의 실험결과 중 상반되는 두 개의 실험결과를 표 3 과 표 4에 보이고 그 차이점을 분석한다.
두 피실험자의 실험결과를 볼 때, 피실험자 A의 경우는 실험 회차를 거듭할수록 클래스의 등록 비중이 높아진 반면, 피실험자 B의 경우는 클래스의 관계 설정 비중이 높아진 것을 알 수 있다. 클래스 관계 설정 비중이 높아짐에 따라 평균 등록 시간이 단축되는 원인은 피실험자의 인터뷰를 통해 알 수 있었다.
즉, 표 1에서와 같이 클래스를 등록하기 위해서는 많은 정보를 입력해야 하지만 클래스 관계 설정은 이미 등록된 클래스를 참조만 하므로 클래스 관계 설정 시간이 클래스 등록 시간보다 더 짧다. 그리고 온톨로지로 표현할 수 있는 개념의 수가 제한되어 있으므로 실험이 진행됨에 따라 등록할 클래스의 수가 줄어드는 반면, 이미 등록된 클래스를 참조하는 클래스 관계 설정 개수는 늘어난다는 것을 알 수 있었다.
비교 실험을 통해 메타 온톨로지를 이용한 다중 온토 프로세스가 클래스의 중복 등록을 방지하고, 다른 구축자에 의해 등록된 클래스를 재사용함으로써 온톨로지 구축 능률이 향상됨을 알 수 있다.

후속연구

본 논문에서 제안한 온톨로지 구축 프로세스는 온톨로지 개발 과정에서 지식을 개념화하고, 개념을 형식화 하는 단계에서 활용될 수 있다. 제안한 프로세스에 의해 구축한 온톨로지는 상위 온톨로지로 활용될 수 있으나, 실제 응용 분야에 사용되기 위해서는 온톨로지 개발 계획 단계에서 온톨로지의 사용 목적과 방법 등 구체적인 온톨로지 설계가 이루어져야 한다.
수 있다. 제안한 프로세스에 의해 구축한 온톨로지는 상위 온톨로지로 활용될 수 있으나, 실제 응용 분야에 사용되기 위해서는 온톨로지 개발 계획 단계에서 온톨로지의 사용 목적과 방법 등 구체적인 온톨로지 설계가 이루어져야 한다. 또한 그 설계에 따라 온톨로지 구축 범위와 수준이 정해지며, 온톨로지 검사 및 검증 과정에서 온톨로지가 수정되어야 할 것이다.
제안한 프로세스에 의해 구축한 온톨로지는 상위 온톨로지로 활용될 수 있으나, 실제 응용 분야에 사용되기 위해서는 온톨로지 개발 계획 단계에서 온톨로지의 사용 목적과 방법 등 구체적인 온톨로지 설계가 이루어져야 한다. 또한 그 설계에 따라 온톨로지 구축 범위와 수준이 정해지며, 온톨로지 검사 및 검증 과정에서 온톨로지가 수정되어야 할 것이다. 그러므로 완전한 온톨로지를 개발하기 위한 온톨로지검증, 평가, 통합에 관한 구체적인 연구도 필요하다

참고문헌 (11)

이인근, 황도삼, 권순학, '씨앗 용어 피드백 관련 검색에 근거한 온롤로지 구축,' 제18회 한글 및 한국어 정보처리 학술대회 , pp.81-88, 2006
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상세보기
'웹 온톨로지 개발지침 연구', 한국전산원, NCA IV-RER-04059, 2004
김은경, 남영준, '시맨틱 웹을 위한 온톨로지 구축 방법에 관한 비교 연구,' 정보관리연구, vol.35, no.2, pp.57-85, 2004

원문보기 상세보기
Hai Wang, Matthew Horridge, Alan L. Rector, Nick Drummond, Julian Seidenberg, 'Debugging OWL-DL Ontologies: A Heuristic Approach,' International Semantic Web Conference 2005, pp.745-757, 2005

상세보기
Protege, http//protege.stanford.edu, July 2006
Protege OWL API Programmer's Guide, http://protege.stanford.edu/plugins/owl/ api/guide.html, July 2006
OWL Web Ontology Language Guide, http://www.w3.org/TR/owl-guide, July 2006
Prompt plug in, http//protege.stanford.edu/plugins/prompt/prompt.html, July 2006
Michael Denny, 'Ontology editor survey results,' http://xml.com/2002/11/06/Ontology_Editor_Survey.html, June 2002

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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