[논문]X-TOP: 레거시 시스템상에서 온톨로지 구축을 위한 토픽맵 플랫폼의 설계와 구현

박여삼; 장옥배; 한성국

X-TOP: 레거시 시스템상에서 온톨로지 구축을 위한 토픽맵 플랫폼의 설계와 구현
X-TOP: Design and Implementation of TopicMaps Platform for Ontology Construction on Legacy Systems 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 컴퓨팅의 실제 및 레터, v.14 no.2, 2008년, pp.130 - 142

박여삼 (전북대학교 컴퓨터과학과) , 장옥배 (전북대학교 컴퓨터과학과) , 한성국 (원광대학교 컴퓨터공학)

초록
AI-Helper

토픽맵은 기존의 온톨로지 언어와는 달리 위치정보를 이용하여 형태를 변환하지 않고도 많은 양의 이종 정보 자원을 통합할 수 있는 온톨로지 언어이다. 지금까지 토픽맵 구축을 위한 여러 편집기등이 개발되어 있으나, 이들은 XTM 문서를 독자 방식으로 처리하고 있다. 따라서 대용량 자료를 처리하는 데 많은 시간이 소요되고, 현재 RDB 기반에서 운영되고 있는 레거시 시스템에 적용하여 실용화하기에는 많은 문제가 있다. 본 논문에서는 XTM 1.0 규격 기반의 대용량 토픽맵을 RDB 구조로 모델링하여, 처리시간을 최소화하고 레거시 시스템 상에서 온톨로지 구축이 가능하도록 하였다. 기존에 사용하고 있는 SQL 도구와 어플리케이션 개발 도구를 토픽맵 온톨로지 구축에 활용할 수 있도록 하여, 온톨로지 구축의 효율성을 높이고 XTM 문서와 데이타베이스간의 상호 호환이 가능한 토픽맵 플랫폼 X-TOP을 설계하고 구현하였다. X-TOP은 향후 사용자 인터페이스 변경과 다양한 DBMS를 지원할 수 있도록 3계층 구조를 갖고 있다. 헬스케어의 암 온톨로지 관리에 X-TOP을 적용하여 기존 시스템과의 성능 비교와 실무 응용의 유효성을 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Different from other ontology languages, TopicMap is capable of integrating numerous amount of heterogenous information resources using the locational information without any information transformation. Although many conventional editors have been developed for topic maps, they are standalone-type only for writing XTM documents. As a result, these tools request too much time for handling large-scale data and provoke practical problems to integrate with legacy systems which are mostly based on relational database. In this paper, we model a large-scale topic map structure based on XTM 1.0 into RDB structure to minimize the processing time and build up the ontology in legacy systems. We implement a topic map platform called X-TOP that can enhance the efficiency of ontology construction and provide interoperability between XTM documents and database. Moreover, we can use conventional SQL tools and other application development tools for topic map construction in X-TOP. The X-TOP is implemented to have 3-tier architecture to support flexible user interfaces and diverse DBMS. This paper shows the usability of X-TOP by means of the comparison with conventional tools and the application to healthcare cancer ontology management.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

이러한 방식은 XTM 문서만 처리할 수 있으나, XTM 문서 처리에 장시간이 요구되며 대용량 토픽맵 자료를 처리할 수 없는 문제점이 있다[8]. 또한 일부 데이타베이스를지 원하더 라도 데 이 타베 이 스에서 XTM 문서 를 생 성 하지 못하는 한계점이 있어, 본 논문에서 이를 위한 새로운 해결 방법을 제시한다.
그러나, 기존에 개발된 도구들은 편집기 수준에 머물고 있으며 실무에서 필요로 하는 대용량 토픽맵 구축에는 많은 어려움이 있다. 본 논문은 XTM 1.0 규격에 기반한 대규모 토픽맵를 관계 데이타베이스 모델로 변환하여 관리할 수 있는 방법을 개발하였다. — HDB 구조로 변환 후처리 할 수 있는 데이타베이스 구조를 모델링하여 기존에 사용하고 있는 SQL툴, 어플리케이션 개발 툴 등을 사용할 수 있게 하고, XTM 문서를 데이타베이스로, 데이타베이스에서 XTM 문서로 호환이 가능한 토픽맵 구축 툴을 개발하였다.
많은 온톨로지 언어가 제안되고 있지만, XTMe ISO 국제 표준으로 토픽간의 관계 중심 모델을 기반으로 하고 있기 때문에, 다른 온톨로지 언어에 비하여 활발하게 응용되고 있다. 본 논문의 목적은 토픽맵을 구축하는 툴을 개발함에 있어 기존의 문제점들을 해결하기 위한 방안을 제시하고자 한다. XTM 1.
대해서 설명한다. 본 논문의 핵심은 XTM 1.0 표준 규격에 최적화 된 데이타베이스 모델링을 구축하고 빠른 속도로 대용량 토픽맵을 데이타베이스에 임포트할 수 있으며, 역으로 데이타베이스에서 대용량 토픽맵 문서로 생성하는 것이다. 뿐만 아니라 그래픽 뷰어의 시각화 기능을 통해 사용자가 효과적이고 손쉽게 토픽 검색 및 관리를 하고 둥록된 모든 요소들에 대해서 통계정보를 제공받을 수 있도록 한다.

제안 방법

X-TOPe XTM 1.0 명세서 기반으로 설계 되었으며, 관계 형 데 이 타베 이 스로 구현하였다. 데이타베이스관리시스템(DBMS)은 Ora시e을 활용함으로써 안정성과 대용량 처리에 있어서 보장받을 수 있는 기반을 마련하였으며 관계형 데이타베이스로 구축함으로써 어플리케이션 개발자와 사용자의 사용 편리성을 동시에 만족 시킬 수 있도록 설계하였다.
본 논문의 목적은 토픽맵을 구축하는 툴을 개발함에 있어 기존의 문제점들을 해결하기 위한 방안을 제시하고자 한다. XTM 1.0 DTD의 개념 모델을 관계형 데이타베이스 스키마로_구성하고, 토픽맵 온톨로지 모델을 관계형 데이타베이스 내 각 테이블로 저장하여, XTM 문서를 효과적으로 데이타베이스화 하는 방법을 개발하였다. 데이타베이스에서 기존 데이타와 XTM 문서가 상호 호환이 가능하고, RDB의 SQL을 XTM 문서에서 그대로 활용하는 방법을 보였다.
0 규격에 기반한 대규모 토픽맵를 관계 데이타베이스 모델로 변환하여 관리할 수 있는 방법을 개발하였다. — HDB 구조로 변환 후처리 할 수 있는 데이타베이스 구조를 모델링하여 기존에 사용하고 있는 SQL툴, 어플리케이션 개발 툴 등을 사용할 수 있게 하고, XTM 문서를 데이타베이스로, 데이타베이스에서 XTM 문서로 호환이 가능한 토픽맵 구축 툴을 개발하였다.
각 기능을 보면 XTM 기반 웅용은 본 연구에서 개발한 XTM Parsing API Adapter 모듈이 XTM 문서를 읽어 레코드 단위로 구문 해석하여 'TopicMap Onto- logy'에 저장하고, XTM File Generator는 레코드 단위로 저장된 토픽맵을 XTM File Generator 모듈을 통해 XTM 규격에 맞춰 XTM 파일을 생성한다. 데이타베이스 응용은 DBMS에 직접 접속하여 'TopicMap Onto- logy'의 신규 토픽맵을 레코드 단위로 생성 및 저작할 수 있고, GUI 기반으로 토픽의 추가, 삭제, 수정, 조회기능 등 일반 SQL문을 통해서 토픽맵을 저작할 수 있는 기능을 제공한다.
0 명세서 기반으로 설계 되었으며, 관계 형 데 이 타베 이 스로 구현하였다. 데이타베이스관리시스템(DBMS)은 Ora시e을 활용함으로써 안정성과 대용량 처리에 있어서 보장받을 수 있는 기반을 마련하였으며 관계형 데이타베이스로 구축함으로써 어플리케이션 개발자와 사용자의 사용 편리성을 동시에 만족 시킬 수 있도록 설계하였다.
구현한 사례에 대하여 기술한다. 또한, 기존 토픽맵 시스템에서 발생하는 저장용량, 속도 등 여러 성능평가 요소를 비교하여, X-TOP의 유효성을 실증한다.
변경과 다양한 DBMS를 지원하기 위해 유연한 구조를 갖는 3-계층 구조로 개발 하였다. 먼저 사용자 인터페이스을 담당하는 부분과 중간의 미들웨어 역할을 담당하는 부분, 마지막으로 데이타베이스를 직접 처리하기 위해 SQL을 담당하는 부분으로 나뉘어 개발 하였으며, 전체 시스템의 주요 모듈과 함수는 표 3과 같다.표 3 X-TOP 주요 모듈과 함수
본 논문에서 구현한 X-TOP의 시스템 설계는 향후 UI 변경과 다양한 DBMS를 지원하기 위해 유연한 구조를 갖는 3-계층 구조로 개발 하였다. 먼저 사용자 인터페이스을 담당하는 부분과 중간의 미들웨어 역할을 담당하는 부분, 마지막으로 데이타베이스를 직접 처리하기 위해 SQL을 담당하는 부분으로 나뉘어 개발 하였으며, 전체 시스템의 주요 모듈과 함수는 표 3과 같다.
본 논문에서 제안하는 토픽맵 플랫폼 X-TOPe RDB 구조에서 직접 기존의 토픽맵 편집기들이 제공하는 기본적인 편집기능과 토픽에 대한 정보를 시각적으로 보여줄 수 있도록 사용자 친화적인 시각화 기능과 멀티유저를 위한 Lock과 Unlock 기능을 제공하고 있으며, XTM 문서를 데이타베이스로 임포트(import)할 수 있는 파서 기능과 데이타베이스에서 XTM 문서로 익스포트(export) 할 수 있는 생성기능도 구현하였다. 헬스케어 암 관리 온톨로지를 구축하여 구현된 시스템의 유효성을 보였다.
하지만 X-TOPe XTM 파일을 RDB 구조에 맞게 관리함으로서 접근 시간이 빨라졌고 컴퓨터가 다운되는 현상도 없었다. 본 논문에서는 성능 평가를 위하여, W대학병원에서 헬스케어 정보를 토픽맵을 이용하여 서비스 하기위해 구축한 '암 XTM' 파일을 사용하였다. 암 XTM 의 내용과 구축 과정은 전 장에서 상세히 기술하였으며, 표 4는 X-TOP과 기존 시스템의 기능을 비교한 것이다[14].
본 논문의 X-TOP 플랫폼은 일반 상용 DBMS 구조상에서 기존 모델의 기능을 포함하고, 대용량 토픽맵 저장, 저장시간과 조회시간 단축, 편리한 관리방법 제공, 여러 저장소 지원, XTM 문서와 데이타베이스간의 상호호환, 외부 XTM 문서를 데이타베이스로 임포트 그리고 데이타베이스에서 XTM 문서로 익스포트할 수 있는 여러 향상된 기능까지 구현하였다.
앞 절에서 설계한 내용에 따라 그림 1의 아키텍처 상에서 원활하게 구동될 수 있도록 X-TOP을 구현하였으며, 또한 X-TOP을 이용하여 누구나 토픽맵을 쉽게 접하고 실제 적용할 수 있도록 하기 위하여, 시스템 환경을 표 2와 같은 기반으로 구현 하였다.
Load는 Directory에서 생성된 토픽맵과 외부 토픽맵을 X-TOP 시스템으로 적재(Load) 및 저장(Store)하는 기능을 담당하는데, 파싱후 적재 시간을 줄이기 위해서 두 가지 형식으로 동작시킬 수 있다. 첫째는 화면으로 적재하여 작업할 수 있고 둘째는 필요시 적재할 수 있도록 하였다. Import는 Load의 기능과 유사하지만, Load에서는 외부 토픽맵을 파싱하여 Table View를 통해서 Store하는데 비하여, Import는 직접 Store 하는 기능을 수행하며 Load와 마찬가지로 실무 웅용의 빠른 동작을 위하여 사용자 편리성을 고려하였다, Export는 데이타베이스내의 각 테이블에 저장되어 관리되는 토픽맵 레코드를 XTM File로 생성하는 기능을 담당한다.

성능/효과

셋째, 멀티유저 기능을 지원하고 있어 대용량토픽 맵을 구축 시에 협업이 가능하게 된다. 넷째, 안정적인 DBMS를 활용함으로써 토픽맵 기반 응용 시스템의 안정적인 운영 및 백업 관리가 가능하다. 다섯째, 토픽맵 파일을 RDB로 구현하므로 기존 프로그램 개발자들이 쉽게 접근 할 수 있으며 다른 개발 도구들도 활용 가능하고, 마지막으로 향후 사용자 인터페이스 변경과 다양한 DBMS를 지원할 수 있는 3-계층 구조를 갖고 있어 실무 적용이 가능하다
넷째, 안정적인 DBMS를 활용함으로써 토픽맵 기반 응용 시스템의 안정적인 운영 및 백업 관리가 가능하다. 다섯째, 토픽맵 파일을 RDB로 구현하므로 기존 프로그램 개발자들이 쉽게 접근 할 수 있으며 다른 개발 도구들도 활용 가능하고, 마지막으로 향후 사용자 인터페이스 변경과 다양한 DBMS를 지원할 수 있는 3-계층 구조를 갖고 있어 실무 적용이 가능하다
0 DTD의 개념 모델을 관계형 데이타베이스 스키마로_구성하고, 토픽맵 온톨로지 모델을 관계형 데이타베이스 내 각 테이블로 저장하여, XTM 문서를 효과적으로 데이타베이스화 하는 방법을 개발하였다. 데이타베이스에서 기존 데이타와 XTM 문서가 상호 호환이 가능하고, RDB의 SQL을 XTM 문서에서 그대로 활용하는 방법을 보였다.
둘째, 독자 활용 방식이 아닌 네트워크 기반 시스템 구현으로 토픽맵 개발시 공간적 제약을 극복할 수 있다. 셋째, 멀티유저 기능을 지원하고 있어 대용량토픽 맵을 구축 시에 협업이 가능하게 된다.
좌측트리에서 선택된 토픽을 중심으로 하여 연관된 토픽 간의 관계가 우측 화면상에 표시된다. 또한 토픽의 관계정보가 너무 많을 경우 화면이 너무 복잡해 질 수 있는 문제로 인하여 각 노드들에 대해서 확장/ 축소 기능, 각 노드 간의 간격을 설정 할 수 있는 기능, 이미지와 텍스트를 각각 또는 같이 보여줄 수 있는 옵션 기능을 두어 사용자들이 효과적으로 검색할 수 있도록 하였다.
둘째, 독자 활용 방식이 아닌 네트워크 기반 시스템 구현으로 토픽맵 개발시 공간적 제약을 극복할 수 있다. 셋째, 멀티유저 기능을 지원하고 있어 대용량토픽 맵을 구축 시에 협업이 가능하게 된다. 넷째, 안정적인 DBMS를 활용함으로써 토픽맵 기반 응용 시스템의 안정적인 운영 및 백업 관리가 가능하다.
대하여 서술한다. 실험 자료는 '오페라 XTM 파일'과 '암 XTM' 파일을 사용하였으나, 기존 시스템에서 '오페라 XTM 파일' (크기 2.5MB로 파일 내의 토픽 요소 약10만개)을 적재하는 동안에 시스템이 정지하는 현상이 발생하여, 대용량 토픽맵 저장이 불가능함을 발견하였다. 하지만 X-TOPe XTM 파일을 RDB 구조에 맞게 관리함으로서 접근 시간이 빨라졌고 컴퓨터가 다운되는 현상도 없었다.
하지만 XTM 문서 기반의 시스템은 저장 시 성능의 문제, 대용량 온톨로지 저장 및 관리 기능의 미흡, 다양한 관리도구 개발의 어려움, 기존 관계 데이타베이스와의 연동 미흡, 기존 데이타의 온톨로지 인스턴스화 기능 부족, 관계 데이타베이스 기술의 적용 및 활용에 어려움이 있고 기존 응용 시스템의 지식화 지원이 미흡하다. 이들 시스템의 성능 평가를 위하여, 2.5MB 용량의 '오페라 XTM 파일' (파일 내의 자료는 약10만개)을 파싱하는 동안 컴퓨터가 정지되는 현상이 나타났으며, 이들 시스템에서 대용량 토픽맵을 상용 목적으로 구축하는 것은 어렵다는 것을 발견하였다.
첫째, 대용량의 토픽맵 파일을 RDB 구조로 변환하여 저장하므로 대용량의 토픽맵을 처리할 수 있으며 또한 토픽맵을 빠르고 쉽게 구축할 수 있는 개발 환경이 구현되었다. 둘째, 독자 활용 방식이 아닌 네트워크 기반 시스템 구현으로 토픽맵 개발시 공간적 제약을 극복할 수 있다.
헬스케어 암 관리 온톨로지를 구축하여 구현된 시스템의 유효성을 보였다.

후속연구

향후, X-TOP 시스템을 타 시스템과의 연계를 위한 SOA기반의 웹서비스를 추가 개발하여 웹 포탈, 통합 DB 서비스 등의 시스템과도 자동으로 상호 호환할 수 있도록 하고, 다양한 분야에서 응용할 수 있도록 범용인터페이스 개발이 요청된다.

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저자의 다른 논문 :

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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