Supporting ontology development with visual modeling tools

Marek Dudáš

Disertační práce

Podpora vývoje ontologií pomocí grafických modelovacích nástrojů

Anotace:

Současný běžný postup ontologických inženýrů, vytvářejících ontologie v jazyce OWL a slovníky pro sémantický web, a tvůrců datasetů, kteří tyto ontologie a slovníky používají pro anotaci dat, spočívá v práci s ontologiemi přímo v jejich "zdrojové" reprezentaci v OWL. Tato dizertační práce zkoumá myšlenku návrhu vizuálních modelovacích nástrojů, které abstrahují od některých složitostí jazyka OWL. Jejich cílem je usnadnit práci ontologickým inženýrům i tvůrcům datasetů a umožnit jim lépe se vyvarovat chyb. Pro účely otestování nápadu byl vyvinut systém nástrojů postavený mimo jiné na technikách shromážděných v rámci komplexního přehledu vizualizačních metod a nástrojů pro jazyk OWL. Systém je založený na využití jazyka PURO pro modely ontologického pozadí (OBM). OBM slouží jako počáteční model ukázkové situace, ze kterého je automaticky generován základ ontologie v OWL. Základ ontologie je následně dokončen pomocí běžného editoru ontologií. Vytvoření OBM na začátku vývoje ontologie by mělo umožnit zjednodušeným způsobem jasně definovat koncepty, které mají být ontologií pokryty, ještě předtím, než se ontologický inženýr ponoří do složitostí jazyka OWL. Umožňuje také zvolit kódovací styl jazyka OWL pro generovanou ontologii a podporuje přepoužívání existujících ontologií. Podle vytvořeného OBM mohou být automaticky vyhledány relevantní ontologie a vybrané entity z nich pak mohou být použity při generování základu nové ontologie. Pro analýzu vhodnosti existující ontologie k přepoužití byl vytvořen nástroj pro vizualizaci užití ontologie. Je založen na sumarizaci existujících datasetů, ve kterých se ontologie používá, a může také sloužit jako samostatný nástroj pro tvůrce datasetů. Systém byl testován s uživateli, s poměrně slibnými výsledky v některých aspektech.

Abstract:

The current common approach for ontology engineers, that create ontologies and vocabularies in the OWL language for the Semantic Web, and dataset creators, that use these ontologies and vocabularies to annotate data, creating datasets in RDF format, is to work with ontologies directly in their "source" OWL representation. This thesis explores the idea of providing both ontology engineers and dataset creators with visual modeling interfaces that abstract from some OWL complexity, possibly making their work easier and less error-prone. A framework of tools is experimentally developed to test the idea, building on techniques gathered in a comprehensive survey of OWL visualization tools. The framework is based on the exploitation of PURO language for ontological background models (OBM). OBM serves as an initial model of an example situation, from which an OWL ontology seed is generated automatically. The seed is then finalized using any common OWL ontology editor. The creation of an OBM at the beginning of ontology development should allow to clearly define the concepts that are to be covered by the ontology in a simplified way, before the engineer delves into OWL complexity. It also allows choosing OWL encoding style of the generated ontology. Finally, it supports ontology reuse, by enabling automated search for relevant ontologies and reuse of selected entities in the generated ontology. For analysis of ontology suitability for reuse, an ontology usage visualization tool was designed. It is based on summarization of existing datasets, in which the ontology is used, and can also serve as a standalone tool for dataset creators. Parts of the framework were evaluated with users, showing some promising results.

Klíčová slova

ontologické inženýrství, modely ontologického pozadí, vizualizace užití ontologie, PURO, OWL, pokrytí modelu ontologií

Keywords

ontology engineering, ontology usage visualization, PURO, ontological background models, OWL, ontology model coverage

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 16. 12. 2014

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 13. 9. 2018
• Vedoucí: Vojtěch Svátek
• Oponent: Václav Řepa, Martin Nečaský, Giancarlo Guizzardi

Vysoká škola ekonomická v Praze

Doktorský studijní program / obor:
Aplikovaná informatika / Aplikovaná informatika