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Konzeptbasierte Anfrageverarbeitung in Mediatorsystemen Kai-Uwe Sattler Ingolf Geist Rainer Habrecht Eike Schallehn Institut für Technische und Betriebliche.

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Präsentation zum Thema: "Konzeptbasierte Anfrageverarbeitung in Mediatorsystemen Kai-Uwe Sattler Ingolf Geist Rainer Habrecht Eike Schallehn Institut für Technische und Betriebliche."—  Präsentation transkript:

1 Konzeptbasierte Anfrageverarbeitung in Mediatorsystemen Kai-Uwe Sattler Ingolf Geist Rainer Habrecht Eike Schallehn Institut für Technische und Betriebliche Informationssysteme Universität Magdeburg wwwiti.cs.uni-magdeburg.de/iti_db/ BTW 2003, Leipzig,

2 Kai-Uwe Sattler 2 Überblick Motivation Motivation Konzeptbasiertes Integrationsmodell Konzeptbasiertes Integrationsmodell Anfragemodell Anfragemodell Yacob-Mediator Yacob-Mediator Anfrageverarbeitung Anfrageverarbeitung Zusammenfassung & Ausblick Zusammenfassung & Ausblick

3 Kai-Uwe Sattler 3 Problemstellung Integration heterogener Datenquellen Integration heterogener Datenquellen Beispiel: kulturhistorische Datenbanken (www.lostart.de, …) Beispiel: kulturhistorische Datenbanken (www.lostart.de, …)www.lostart.de Charakteristika Charakteristika Potentiell große Anzahl von Quellen Potentiell große Anzahl von Quellen … mit häufigen Änderungen (Quellen, Inhalte, …) … mit häufigen Änderungen (Quellen, Inhalte, …) … und disjunkten oder überlappenden Domänen … und disjunkten oder überlappenden Domänen Einsatz von Mediatorsystemen Einsatz von Mediatorsystemen Formulierung von Anfragen über globalem Mediatorschema Formulierung von Anfragen über globalem Mediatorschema Anfragezerlegung und Ergebniskomposition Anfragezerlegung und Ergebniskomposition

4 Kai-Uwe Sattler 4 Motivation In Szenarien mit schwach gekoppelten Domänen Hintergrundwissen zur Anfrageformulierung In Szenarien mit schwach gekoppelten Domänen Hintergrundwissen zur Anfrageformulierung Strukturelle Korrespondenzen nicht im Mittelpunkt sondern semantische Korrespondenzen (a little less structure a little more semantics) Strukturelle Korrespondenzen nicht im Mittelpunkt sondern semantische Korrespondenzen (a little less structure a little more semantics) etchingxylography graphicsdrawingpainting tablechair fine artsfurniture cultural asset motif still lifelandscapecoat of arms mountainsriver/sea flowersfruits artist name portrays etchingxylography graphicsdrawingpainting tablechair fine arts furniture cultural asset coat of arms mountains artist name portrays... Globales Domänen- modell Quellsysteme mit lokalen Modellen

5 Kai-Uwe Sattler 5 Konzeptbasiertes Integrationsmodell Repräsentation des Hintergrundwissens: Vokabular, Konzepthierarchie, Ontologie, … Repräsentation des Hintergrundwissens: Vokabular, Konzepthierarchie, Ontologie, … Ontologie als globales Schema Local as View Ontologie als globales Schema Local as View Ontologie für gegebenen Anwendungsbereich Ontologie für gegebenen Anwendungsbereich Konzepte, Eigenschaften, Beziehungen Konzepte, Eigenschaften, Beziehungen Konzepte als begriffliche Anker Konzepte als begriffliche Anker Korrespondenzen zwischen globalen Konzepten und lokaler Repräsentation: Korrespondenzen zwischen globalen Konzepten und lokaler Repräsentation: Objekt x in Quelle y ist Instanz von Konzept c Objekt x in Quelle y ist Instanz von Konzept c

6 Kai-Uwe Sattler 6 Integrationsmodell /2 Konzeptebene Konzeptebene Basis: RDF Schema (RDFS) Basis: RDF Schema (RDFS) Klassen, Properties, Constraints Klassen, Properties, Constraints Erweiterungen Erweiterungen Konzept als RDFS-Klasse: Begriff, zu dem abfragbare Instanzen (Extension) in Quellsystemen vorliegen (Bsp.: Gemälde) Konzept als RDFS-Klasse: Begriff, zu dem abfragbare Instanzen (Extension) in Quellsystemen vorliegen (Bsp.: Gemälde) Kategorie als RDFS-Klasse: Begriff für Attributausprägung in Quellsystemen (Bsp.: Motiv Stillleben) Kategorie als RDFS-Klasse: Begriff für Attributausprägung in Quellsystemen (Bsp.: Motiv Stillleben) Datenebene Datenebene Objekte als XML-Elemente Objekte als XML-Elemente Austausch Quelle Mediator Austausch Quelle Mediator Anfragen, Ergebnisrepräsentation Anfragen, Ergebnisrepräsentation

7 Kai-Uwe Sattler 7 Konzeptschema concept etching xylography graphicsdrawingpainting tablechair fine artsfurniture cultural asset motif category still lifelandscapecoat of arms mountainsriver/sea flowersfruits artist property name portrays subClassOf

8 Kai-Uwe Sattler 8 Anfragemodell Operationen auf Konzeptebene Operationen auf Konzeptebene Auswahl von Konzepten / Kategorien Auswahl von Konzepten / Kategorien Mengenoperationen Mengenoperationen Traversierung von Beziehungen Traversierung von Beziehungen Schemaanfragen: Attribute eines Konzeptes Schemaanfragen: Attribute eines Konzeptes Operationen auf Datenebene Operationen auf Datenebene Selektionen, Verbunde, Vereinigung, … Selektionen, Verbunde, Vereinigung, … Übergang von Konzept- zur Datenebene Übergang von Konzept- zur Datenebene Ermittlung der Instanzen eines Konzepts Ermittlung der Instanzen eines Konzepts

9 Kai-Uwe Sattler 9 CQuery XQuery-basierte Anfragesprache XQuery-basierte Anfragesprache FLWR-Ausdrücke, XML-Konstruktion FLWR-Ausdrücke, XML-Konstruktion Konzeptschema und Quelldaten als virtuelles XML-Dokument Konzeptschema und Quelldaten als virtuelles XML-Dokument Erweiterungen Erweiterungen Konzeptschema als Pseudoelement concept (Bsp.: FOR $c IN concept … ) Konzeptschema als Pseudoelement concept (Bsp.: FOR $c IN concept … ) Traversierung von Beziehungen als Dokumentpfade (Bsp: subClassOf ) Traversierung von Beziehungen als Dokumentpfade (Bsp: subClassOf ) Inverse Traversierung (Bsp.: !subClassOf ) Inverse Traversierung (Bsp.: !subClassOf ) Transitive Hülle bzgl. einer Beziehung (Bsp.: !subClassOf+ ) Transitive Hülle bzgl. einer Beziehung (Bsp.: !subClassOf+ ) Funktion extension() liefert Instanz eines Konzepts Funktion extension() liefert Instanz eines Konzepts

10 Kai-Uwe Sattler 10 CQuery: Anfrageformulierung 1. Auswahl von Konzepten FOR $c IN concept[name=´painting´]/* 2. Ermittlung der Extension(en) LET $e := extension($c) 3. Filterung der Daten WHERE $e/artist ~= ´Gogh´ 4. Verknüpfung bzw. Projektion RETURN $e/name $e/artist 4. Verknüpfung bzw. Projektion RETURN $e/name $e/artist

11 Kai-Uwe Sattler 11 CQuery: Beispiele Kulturgüter außer Möbel mit Blumen FOR $c IN concept[name=´cultural asset´]/* EXCEPT concept[name=´furniture´]/* LET $e := extension($c), $p := $c/properties WHERE $e/$p ~= ´flowers´ RETURN $e Kulturgüter außer Möbel mit Blumen FOR $c IN concept[name=´cultural asset´]/* EXCEPT concept[name=´furniture´]/* LET $e := extension($c), $p := $c/properties WHERE $e/$p ~= ´flowers´ RETURN $e Gemälde mit Stillleben FOR $c IN concept[name=´painting´] LET $e := extension($c), $m := $c/portrays[name=´still life´] WHERE $e/portrays = $m RETURN $e Gemälde mit Stillleben FOR $c IN concept[name=´painting´] LET $e := extension($c), $m := $c/portrays[name=´still life´] WHERE $e/portrays = $m RETURN $e

12 Kai-Uwe Sattler 12 Yacob-Mediator Mediatorsystem Mediatorsystem Implementierung von CQuery Implementierung von CQuery Datenmodell: XML Datenmodell: XML Transformation über XSLT Transformation über XSLT Integrationsmodell: RDF Schema + Erweiterungen Integrationsmodell: RDF Schema + Erweiterungen Konzeptschema Konzeptschema Abbildungsinformationen für Quellen Abbildungsinformationen für Quellen Quellsysteme/Wrapper Quellsysteme/Wrapper XML als Austauschformat mit beliebiger DTD XML als Austauschformat mit beliebiger DTD XPath-Subset als Anfragesprache XPath-Subset als Anfragesprache Implementierung als Web Services Implementierung als Web Services

13 Kai-Uwe Sattler 13 Yacob: Architektur Query Interface Data Access Web Service Client Web Service Cache-DB RDQL Jena API RDF-DB Xindice Parser Rewriter Query Execution XSLT Processor Web Service Zugriffskomponente Konzeptmodell-Komponente Planungskomponente Ausführungs- komponente Transformations- komponente SOAP/HTTP

14 Kai-Uwe Sattler 14 Anfrageverarbeitung FOR $c IN concept[name=´painting´]/* LET $e := extension($c) WHERE $e/artist ~= ´Gogh´ RETURN $e FOR $c IN concept[name=´painting´]/* LET $e := extension($c) WHERE $e/artist ~= ´Gogh´ RETURN $e ConceptSel Concepts TransClosure XPath ExtensionalUnion GetExtension InstanceSel Quelle #1

15 Kai-Uwe Sattler 15 Mapping von Konzepten Konzept-Mapping: Konzept-Mapping: Lokales XML-Element als Instanz eines globalen Konzeptes Lokales XML-Element als Instanz eines globalen Konzeptes Property-Mapping: Property-Mapping: Pfad zum lokalen Element als Repräsentation eines globalen Properties Pfad zum lokalen Element als Repräsentation eines globalen Properties Kategorie-Mapping: Kategorie-Mapping: Lokale Literale für globale Kategorien Lokale Literale für globale Kategorien ermöglichen Ableitung der XSLT-Transformation ermöglichen Ableitung der XSLT-Transformation

16 Kai-Uwe Sattler 16 Mapping von Konzepten /2 painting fine arts cultural asset motif still life artist name portrays /einzelobjekt type=´Painting´ /einzelobjekt/bezeich Stilleben XSLT- Stylesheet

17 Kai-Uwe Sattler 17 Anfrageverarbeitung /2 Query-Rewriting Query-Rewriting Algebraische Optimierung Algebraische Optimierung Reduzierung der Konzeptmengen Reduzierung der Konzeptmengen Mehrere Konzepte aus einer Quelle disjunktive Verknüpfung Mehrere Konzepte aus einer Quelle disjunktive Verknüpfung Behandlung von Konzepthierarchien aus einer Quelle Behandlung von Konzepthierarchien aus einer Quelle Anfrageübersetzung auf Basis der Konzept-Mappings Anfrageübersetzung auf Basis der Konzept-Mappings Semantisches Caching Semantisches Caching Unterstützung interaktiver Formulierung von Anfragen Unterstützung interaktiver Formulierung von Anfragen Zwischenspeichern von Anfrageergebnissen in lokaler XML-DB und Assoziation mit Konzepten Zwischenspeichern von Anfrageergebnissen in lokaler XML-DB und Assoziation mit Konzepten Indizierung und Auswahl der Cache-Einträge über XPath-Ausdrücke Indizierung und Auswahl der Cache-Einträge über XPath-Ausdrücke

18 Kai-Uwe Sattler 18 Benutzerschnittstelle

19 Kai-Uwe Sattler 19 Zusammenfassung & Ausblick Repräsentation von Domänenwissen in Mediatoren zur Repräsentation von Domänenwissen in Mediatoren zur Integration neuer Quellen Integration neuer Quellen Anfrageformulierung Anfrageformulierung Nutzung von Semantic Web-Technologien Nutzung von Semantic Web-Technologien RDF Schema als Ontologiesprache RDF Schema als Ontologiesprache Anfragesystem für CQuery Anfragesystem für CQuery Verbindung von Konzept- und Instanzanfragen Verbindung von Konzept- und Instanzanfragen Ausblick Ausblick Einsatz mächtigerer Ontologiemodelle (OWL, DAML+OIL?) Einsatz mächtigerer Ontologiemodelle (OWL, DAML+OIL?) Iterative Anfrageverfeinerung Iterative Anfrageverfeinerung Semantisches Caching Semantisches Caching


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