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Laboratoire dInformatique Scientifique et Industrielle École Nationale Supérieure de Mécanique et dAérotechnique 1, avenue Clément Ader - BP 40109 - 86961.

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1 Laboratoire dInformatique Scientifique et Industrielle École Nationale Supérieure de Mécanique et dAérotechnique 1, avenue Clément Ader - BP Futuroscope cedex - France Ontology Evolution and Source Autonomy in Ontology-based Data Warehouses Nguyen Xuan Dung Ladjel Bellatreche Guy

2 2 Contexte Decision Support Programmesdapplications Bases de connaissances données données Web Sources de données: è Distribuées è H étérogènes (schématiques, sémantiques) è Autonomes (indépendance de chaque source) Entrepôt de données Besoins è Intégration automatique de données è Gestion de lévolution de données

3 3 Contexte Hypothèses (pour une intégration automatique de données) : Existence dune ontologie (de domaine) conceptuelle et partagée (OP). Chaque source possède une ontologie locale (O) qui référence OP. Source de données Source de données Source de données ontologie locale 1 ontologie locale i ontologie locale Ontologie partagée (OP) Problématique : Chaque source et lontologie partagée peuvent évoluer indépendamment Gestion dévolution du contenu (schéma et population) Gestion dévolution de lontologie Entrepôt Intégration automatique

4 4 Plan I.Approche dintégration a priori par articulation dontologies II.Historique dune instance de données III.Contraintes dévolutions de lontologie IV.Versions flottantes de concepts ontologiques V.Conclusion

5 5 Base de données à base ontologique Data structure (meta-base) (2) DB content (data) (1) Data meaning (ontology) (3) Ontology structure (meta- schema) (4) Données (BDR, BDO, BDRO) (prescription) Représentation de lontologie (description) Même support pour les données et lontologie: BDBO = OBDBstructure Usual content of DB structure M OP O I Sch Pop

6 6 Modèle PLIB Modèle classe/propriété: pour lontologie de domaine 1.Orienté caractérisation et non déduction (canonique, contient seulement des propriétés) 2.Décrit, ne prescrit pas: le schéma est un sous-ensemble de l ontologie 3.Chaque propriété est typée: classe co-domaine 4.2 relations de subsomption: OOSub (héritage) et OntoSub (pas d héritage, mais importation) 5.Référençable (UI) Multilingue, 6.Consensuelle (ISO-13584) Modèle: pour les instances de classe Tout composant (instance de classe): –appartient à une classe de base (borne inférieure unique de lensemble des classes auquel il appartient) –est décrit par les valeurs des propriétés –est identifié par une clé sémantique (un ensemble unique de valeurs des propriétés choisies)

7 7 F1 | C1:2 o F1 | C1 | P1:2* o F1 | C1| P2:1 S1S1 F | C1 | P1:1 F | C2 | P1:1* F | C2 | P2:2* propriétés importées propriétés définies localement Ontologie locale: O1 OntoSub Schéma: Sch1 Instances : I1 capacité (F | C2 | P1:1) … taille (F | C2 | P2:2) …… … garantie (F1 | C1 | P3:1) série (F1 | C1 | P1:2) Exemple: Ontologie PLIB & BDBO identification dun conceptnoms associés à ce concept F | C1 | P2:1 code de fournisseur code de propriété code de classe version F | C1:1 F | C2:3 o F | C2 | P1:1 o F | C2 | P2:2 OOSub o F | C1 | P1:1 o F | C1 | P2:1

8 8 Architecture de notre système dintégration Résolution conflits Correspondance dontologie BDBO S 1 BDBO S n BDBO S 2 Entrepôt de données Entrées : n BDBOs (O i, I i, Sch i, Pop i, M i ) + OP Sortie: 1 BDBO Scénarii dintégration proposés : FragmentOnto : O i OP ExtendOnto et ProjOnto : chaque source définit sa O i, c i O i référence (par relation de subsomption) la plus petite classesubsumante de OP (manuellement).

9 9 Scénario ExtendOnto a1 a2 a3 e BDBO 1 Ontologie partagée E a0 a1 a2 f BDBO 2 F C1 {a0, a1, a2} C2 {a0, a1, a2, a3, a4} C1 {a0, a1, a2} C2 {a0, a1, a2, a3, a4} E F {a1, a2, a3, e} {a0, a1, a2, f} Extension de OP Pas de perte dinformation au niveau instances de données Ontologie partagée étendue a3e a1 a2f a1 a3e a1 a2f a1

10 10 OP 3 Exemple de lévolution asynchrone F1 | C1:2 o F1 | C1 | P1:2* o F1 | C1| P2:1 F | C1 | P1:1 F | C2 | P1:1* F | C2 | P2:2* Sch1 1 capacité (F | C2 | P1:1) … taille (F | C2 | P2:2) …… … garantie (F1 | C1 | P2:1) série (F1 | C1 | P1:2) F | C1:1 F | C2:3 o F | C2 | P1:1 o F | C2 | P2:2 o F | C1 | P1:1 o F | C1 | P2:1 I1 1 O1 2 F | C1:1 F | C2:4 o F | C2 | P1:1 o F | C2 | P2:3 o F | C2 | P3:1 o F | C1 | P1:1 o F | C1 | P2:1 Évolution du co-domaine dune propriété Évolution de la description dune classe OP 4 1. Comment les données de la S1 sont mises à jour dans l entrepôt ? capacité (F | C2 | P1:1) … taille (F | C2 | P2:2) … … série (F1 | C1 | P1:2) Sch1 2 I Peut on accéder aux données de S1 à travers la nouvelle version de OP ?

11 11 Évolution de contenu Évolution de schéma reconnaître un composant (instance de données) même sil est décrit par des propriétés un peu différentes (une propriété peut être ajoutée / supprimée) Évolution de population se souvenir à quelles périodes un composant était disponible

12 12 Modèle de gestion: Représentation des historiques des instances: Solutions existantes § Deux solutions possibles § Stockage explicite: toutes les versions de chaque table sont stockées + facile à mettre en œuvre - coût de stockage, traitement de requêtes nécessitant un parcours sur les versions différentes § Stockage implicite : une seule version dont le schéma est obtenu en faisant lunion de toutes les propriétés figurant dans les différentes versions + éviter le parcours de plusieurs versions d une table, réduire le coût de stockage - calcul automatique du schéma de stockage, trace du cycle de vie de données, ambiguïté de la sémantique des valeurs nulles

13 13 Modèle de gestion: Représentation des historiques des instances: Notre solution § Notre solution: stockage implicite [+sauvegarde du schéma] è calcul du schéma de stockage automatique grâce à la présence de lontologie è trace du cycle de vie dinstances de données à travers un couple de propriétés: (VersionMin,VersionMax) è duplicata dinstance de données évité par son UI (UI du fournisseur, UI de la classe de base et la clé sémantique) è précision de la sémantique des valeurs nulles grâce à la sauvegarde du schéma

14 14 Évolution des ontologies: Principe de continuité de lontologie Évolution asynchrone des différentes ontologies tout en conservant les relations inter-ontologies Principe de continuité dontologies: «...tout axiome vrai pour une certaine version de lontologie restera vrai pour toutes les versions ultérieures » Évolution de classes : –ajouter des classes –ajouter des propriétés Évolution de propriétés –co-domaine (extension de domaine de valeur d une propriété) I k O k O k+1 O k+1 O k = : version k de O :

15 15 Modèle de gestion: Versions flottantes de concepts ontologiques § Accéder aux données via une seule version de lontologie: version courante: 1. la plus grande version connue dune classe (dune propriété), 2. permettant dinterpréter toutes instances dentrepôt è mettre à jour les articulations entre classes de lontologie de lentrepôt: Résultat Version courante Entrepôt C (version 2 ) C 1 (version 2) C (version 3) Source C 2 (version 1) Mise à jour Entrepôt Version Courante C (version 3) C 1 (version 2) C 2 (version 1)

16 16 Conclusion Intégration automatique par articulation dontologies Problème dévolution: Contenu: reconnaissance des instances, malgré le schéma évolutif, tracibilité du cycle de vie par versionning [ option ] Ontologie: problème majeur: évolution asynchrone solution proposée: basant sur le principe de continuitéd ontologies, implémentation: modèle des versions flottantes ne pas nécessaire dhistorisation des ontologies


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