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OWL 요소와 질의 패턴에 대한 관계 분석에 웹 온톨로지 저장소의 구현 및 평가
Implementation and Evaluation of a Web Ontology Storage based on Relation Analysis of OWL Elements and Query Patterns 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 데이타베이스, v.35 no.3, 2008년, pp.231 - 242  

정동원 (군산대학교 정보통계학과) ,  최명회 (군산대학교 정보통계학과) ,  정영식 (원광대학교 전기전자정보 공학부) ,  한성국 (원광대학교 전기전자정보 공학부)

초록
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W3C에서 OWL을 웹 온톨로지 기술을 위한 표준으로 채택함으로써 OWL 웹 온톨로지를 효과적으로 저장할 수 있는 저장 모델에 대한 필요성이 제기되었다. 지금까지 Jena, Sesame, DLDB 등과 같은 관계형 모델 기반의 저장 시스템이 개발되었나 여전히 여러 가지 문제점을 지니며, 특히 비효율적인 질의 처리 성능을 제공한다. 질의 처리 성능이 저하되는 구조적인 문제점을 하면 다음과 같다. Jena의 경우, 정규화가 이루어지지 않은 매우 단순한 구조를 지니며 단일 테이블에 대부분의 정보를 저장한다. 이는 단순 검색은 물론 조인 연산이 요구되는 질의 처리시 불필요한 정보까지 비교함으로써 성능을 급격하게 저하시킨다. Sesame와 같은 저장소는 지나치게 정규화 된 구조를 지니기 때문에 질의 처리시 많은 조인 연산이 요구된다. 심지어 단순한 특정 클래스를 검색할 경우에도 많은 조인 연산이 요구된다. 이 논문에서는 이러한 기존 저장모델의 비정규화 혹은 지나친 정규화로 인해 발생하는 질의 처리 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 저장 모델을 제안한다. 이를 위해 OWL 요소와 질의 패턴과의 관계를 분석하고 기존 저장 모델의 구조적인 문제점을 분석한다. 이러한 분석 결과를 통해 정의된 제안 모델은 적정 수준의 정규화 된 구조를 지니며 조인 연산이나 불필요한 정보에 대한 비교를 최소할 수 있는 구조를 제공한다. 질의 처리 성능 실험을 위해 LUBM 데이타 셋을 이용하며, 검색 대상 및 대상의 계층 관계를 고려한 질의 유형을 정의한다. 추가적으로, 제안된 저장모델의 데이타 손실 여부를 확인하기 위해 질의 결과의 정확성 및 완전성에 대해 실험하고 그 결과를 기술한다. 비교 평가 결과에서, 제안 모델이 기존 저장 모델보다 나은 성능을 보였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

W3C has selected OWL as a standard for Web ontology description and a necessity of research on storage models that can store OWL ontologies effectively has been issued. Until now, relational model-based storage systems such as Jena, Sesame, and DLDB, have been developed, but there still remain sever...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 먼저 OWL 웹 온톨로지에 대한 질의 패턴을 고려해보자. OWL 요소에서 가장 중요한 요소는 Class와 Individual이다.
  • 이 논문에서는 기존 시스템들의 성능 저하 문제를 개선할 수 있는 저장 모델을 제안한다. 제안 모델은 적정수준의 정규화 된 구조를 제공함으로써 개선된 질의 처리 성능을 제공할 수 있도록 설계된다.
  • 이 논문에서는 기촌 관계형 데이타베이스 기반 저장시스템의 문제점 분석하고 이를 개선하기 위한 저장 모델을 제안하였다. 이를 위해 기존 저장 모델의 구조적인 문제점 및 OWL 요소와 질의 패턴과의 관계를 분석하였다.
  • 이 논문에서는 이러한 OWL 요소와 질의 유형과의 관계 및 기존 저장 모델의 구조적인 문제점에 대한 분석 결과를 토대로 새로운 저장 모델을 정의한다. 제안모델의 구조적인 특성을 정리하면, 먼저 URI나 namespace와 같은 정보는 OWL 요소 값과 분리하지 않고 함께 관리하며, OWL에서 range와 domain온 모두 Class 이므로 동일한 테이블에 함께 저장한다.
  • 대하여 기술한다. 즉, Jena의 전체적인 시스템 구조, 실제 저장소의 관계형 모델 및 문제점에 대하여 기술하고 Sesame에서 제공하는 온톨로지 저장 모델과 문제점에 대하여 기술한다.
  • 2절의 실험 결과에서 알 수 있지만, 위 데이타셋만으로도 성능의 차이를 명확하게 확인할 수 있다. 추가적인 이유로서 질의 결과를 수동으로 파악할 때 발생할 수 있는 오류를 방지하고 이를 통해 실험 결과의 신뢰성을 제공하기 위함이다. 정확성과 완전성을 평가하기 위해서는 수동으로 예상되는 질의 결과를 확인해야 한다.
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참고문헌 (18)

  1. Berners-Lee, T., Hendler, J., and Lassila, O., 'The Semantic Web,' Scientific American, May 2001 

  2. RDF/XML Syntax Specification, http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar, Feb. 2004 

  3. RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema, http://www.w3.org/TR/rdf-schema, February 2004 

  4. DAML+OIL Reference Description W3C Note, http://www.w3.org/TR/daml+oil-reference, December 2001 

  5. OWL (Web Ontology Language), http://www.w3.org/2004/OWL/, 2007 

  6. W3C, http://www.w3.org/, 2007 

  7. Jena2, http://jena.sourceforge.net/, 2007 

  8. Sesame, http://www.openrdf.org/, 2007 

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  10. Pan, Z. and Heflin J., 'DLDB: Extending Relational Databases to Support Semantic Web Queries,' In Workshop on Practical and Scaleable Semantic Web Systems, The Second International Semantic Web conference (ISWC2003), 2003 

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  12. Jena Inference Engine, http://Jena.sourceforge.net/inference/index.html, 2007 

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  14. Jeong, D., Choi, M., Jeon, Y.-S., Han Y.-H., Yang, L.T., Jeong, Y.-S., and Han, S.-K., 'Persistent Storage System for Efficient Management of OWL Web Ontology,' Springer-Verlag, Lecture Notes in Computer Science (LNCS),Vol. LNCS 4611, pp. 1089-1097, July 2007 

  15. Jeong, D., Choi, Jeon, Y.-S., Han Y.-H., Jeong, Y.-S., and Han, S.-K., 'A Novel Memory-Oriented OWL Storage System,' Springer-Verlag, Lecture Notes in Computer Science (LNCS), Vol. LNCS 4331, pp. 542-549, December 2006 

  16. Protege, http://protege.stanford.edu/, 2007 

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  18. 3store, http://www.aktors.org/technologies/3store/, 2007 

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