Query Extension Suggestions for Visual Query Systems Through Ontology Projection and Indexing

Ontology-based visual query formulation is a viable alternative to textual query editors in the Semantic Web domain for extracting data from structured data sources in terms of the skills and knowledge required. A visual query system is at any moment responsible for providing the user with query extension suggestions; however, suggestions leading to empty results are often not useful. To this end, in this article, we first present an approach for projecting OWL 2 ontologies into navigation graphs to be used for query formulation and then a solution where an efficient finite index is used to calculate non-ranked approximated extension suggestions for ontology-based visual query systems using navigation graphs. The results of our experiments suggest that one can efficiently project an ontology into a navigation graph, query it for running an interactive user interface, and suggest query extensions that do not lead to dead-ends

Querying industrial stream-temporal data: An ontology-based visual approach

An increasing number of sensors are being deployed in business-critical environments, systems, and equipment; and stream a vast amount of data. The operational efficiency and effectiveness of business processes rely on domain experts’ agility in interpreting data into actionable business information. A domain expert has extensive domain knowledge but not necessarily skills and knowledge on databases and formal query languages. Therefore, centralised approaches are often preferred. These require IT experts to translate the information needs of domain experts into extract-transform-load (ETL) processes in order to extract and integrate data and then let domain experts apply predefined analytics. Since such a workflow is too time intensive, heavy-weight and inflexible given the high volume and velocity of data, domain experts need to extract and analyse the data of interest directly. Ontologies, i.e., semantically rich conceptual domain models, present an intelligible solution by describing the domain of interest on a higher level of abstraction closer to the reality. Moreover, recent ontology-based data access (OBDA) technologies enable end users to formulate their information needs into queries using a set of terms defined in an ontology. Ontological queries could then be translated into SQL or some other database query languages, and executed over the data in its original place and format automatically. To this end, this article reports an ontology-based visual query system (VQS), namely OptiqueVQS, how it is extended for a stream-temporal query language called STARQL, a user experiment with the domain experts at Siemens AG, and STARQL’s query answering performance over a proof of concept implementation for PostgreSQL

Faceted Search over Ontology-Enhanced RDF Data

An increasing number of applications rely on RDF, OWL~2, and SPARQL for storing and querying data. SPARQL, however, is not targeted towards end-users, and suitable query interfaces are needed. Faceted search is a prominent approach for end-user data access, and several RDF-based faceted search systems have been developed. There is, however, a lack of rigorous theoretical underpinning for faceted search in the context of RDF and OWL~2. In this paper, we provide such solid foundations. We formalise faceted interfaces for this context, identify a fragment of first-order logic capturing the underlying queries, and study the complexity of answering such queries for RDF and OWL~2 profiles. We then study interface generation and update, and devise efficiently implementable algorithms. Finally, we have implemented and tested our faceted search algorithms for scalability, with encouraging results.© ACM, 2014. This is the author's version of the work. It is posted here by permission of ACM for your personal use. Not for redistribution. The definitive version was published in CIKM '14 Proceedings of the 23rd ACM International Conference on Conference on Information and Knowledge Management, {ISBN#978-1-4503-2598-1, (2014)} http://dx.doi.org/10.1145/2661829.266202

Making linked-data accessible: A review

Linked-Data (LD) is a paradigm that utilises the RDF triplestore to describe numerous pieces of knowledge linked together. When an entity is retrieved in LD, its associated data becomes instantly obtainable. SPARQL is the query language that allows users to access LD. On the other hand, SPARQL has a complicated syntax that necessitates previous knowledge. Thus, in order to encourage the end-users to use LD, it is crucial to allow them to obtain the data efficiently, in addition to improving their overall experience. Instead of manually constructing SPARQL queries, this paper investigates and reviews existing methods in which LD can be accessed using various tools and techniques, including query builders, visualisation approaches, and several LD applications. We then identify gaps within the literature and highlight future research directions

Ontop: answering SPARQL queries over relational databases

We present Ontop, an open-source Ontology-Based Data Access (OBDA) system that allows for querying relational data sources through a conceptual representation of the domain of interest, provided in terms of an ontology, to which the data sources are mapped. Key features of Ontop are its solid theoretical foundations, a virtual approach to OBDA, which avoids materializing triples and is implemented through the query rewriting technique, extensive optimizations exploiting all elements of the OBDA architecture, its compliance to all relevant W3C recommendations (including SPARQL queries, R2RML mappings, and OWL2QL and RDFS ontologies), and its support for all major relational databases

Semantic Systems. In the Era of Knowledge Graphs

This open access book constitutes the refereed proceedings of the 16th International Conference on Semantic Systems, SEMANTiCS 2020, held in Amsterdam, The Netherlands, in September 2020. The conference was held virtually due to the COVID-19 pandemic

Visuelle Suchanfragen auf graphbasierten Datenstrukturen

Die Menge an verfügbaren Daten nimmt stetig zu. Durch standardisierte Datenformate wird die Verknüpfung verschiedener Datenquellen und dadurch auch die Zusammenführung unterschiedlicher Datenelemente je nach Anwendungszweck ermöglicht. Dies führt wiederum zu noch umfassenderen Datenbeständen, in denen die eigentlich gewünschten Informationen teilweise nur schwer gefunden werden können. Handelt es sich bei den Daten um unstrukturierte oder gleichförmige Informationen, so beschränken sich Suchmöglichkeiten auf die Suche nach Übereinstimmungen von Mustern mit Datenelementen oder Teilen davon - beispielsweise Zeichenketten oder regulären Ausdrücken, die mit Teilen von textuellen Datenelementen übereinstimmen. In zunehmendem Maß stehen jedoch auch strukturierte Daten zur Verfügung. Bei diesen wird entweder von Anfang an zwischen unterschiedlichen Facetten pro Datenelement unterschieden, oder es wurden ursprünglich unstrukturierte Daten entsprechend angereichert. Da die einzelnen Facetten auch Verknüpfungen zu anderen Datenelementen darstellen können, entstehen hierbei Graphstrukturen, welche sich für Ansätze der facettierten Suche eignen. Eine Interoperabilität zwischen Datenquellen wird hier unter anderem über die Konzepte und Techniken des Semantic Web erreicht. Zahlreiche Arbeiten haben sich mit der Darstellung der gesamten Datenmengen als Übersicht oder von festgelegten Ausschnitten der Datenmengen im Detail auseinandergesetzt. Jedoch ist das Auffinden bestimmter Daten nach wie vor ein Problem. Die Schwierigkeit liegt dabei darin, die Suchkriterien präzise auszudrücken. Da sich zwischen den einzelnen Kriterien komplexe Zusammenhänge ergeben können, bietet sich auch hier genau wie bei der Übersicht der Datenmengen eine visuelle Darstellung an. Eine Besonderheit dieses Einsatzszenarios für Visualisierungen besteht darin, dass nicht zwangsläufig Daten vorliegen. Statt dessen muss die Visualisierung auch ohne verfügbare Daten die konzeptuelle Idee einer Suchanfrage ausdrücken. Frühere Arbeiten zu diesem Problem befassen sich mit der visuellen Repräsentation von Suchanfragen und Filterausdrücken in Bezug auf relationale Datenbanken und Objektdatenbanken. Viele neuere Arbeiten gehen vermehrt auch auf den Kontext des Semantic Webs ein. Einige dieser Konzepte sind jedoch nicht auf abstrakte Weise klar definiert. Bei komplexeren Anfragen treten zum Teil auch Skalierungsprobleme auf. Zudem wurde bisher kaum betrachtet, wie sich unterschiedliche Konzepte miteinander in Verbindung bringen lassen, um die Vorteile aus unterschiedlichen Anfragevisualisierungen nutzen zu können. Diese Dissertation adressiert die beschriebenen Probleme und stellt sechs Konzepte für die visuelle Darstellung von Suchanfragen vor. Es wird sowohl auf Visualisierungen für allgemeine Einsatzzwecke - also für die Filterung beliebiger strukturierter Informationen -, als auch für spezielle Domänen oder Arten von Informationen eingegangen. Bestehende Ansätze wurden teilweise auf die Gegebenheiten graphbasierter Datenstrukturen angepasst. Ebenso werden neue Ansätze präsentiert, die gezielt auf diese Art von Datenstrukturen ausgelegt sind. Dazu wird jeweils erörtert, inwiefern sich die Anfragevisualisierungen auch ohne Vorhandensein einer zu filternden Datensammlung einsetzen lassen. Zudem wird erklärt, wie bei Vorhandensein einer solchen eine Vorschau auf die Ergebnisse des Filtervorgangs gewährt werden kann. Abschließend werden Verbindungsmöglichkeiten der unterschiedlichen Visualisierungskonzepte präsentiert. Dieser Verbindungsansatz eignet sich dazu, beliebige Anfragevisualisierungen systematisch miteinander zu kombinieren. Mit dem Verbindungskonzept können Benutzer verschiedene Bestandteile einer Anfrage mittels unterschiedlicher Visualisierungskonzepte ausdrücken, um gleichzeitig von den Stärken unterschiedlicher Anfragevisualisierungen zu profitieren. Auf diese Weise können nun Anfragen visuell definiert und dargestellt werden, die sowohl komplexe Bedingungen als auch komplexe Zusammenhänge zwischen den Bedingungen aufweisen, ohne die visuelle Übersicht über einen dieser Aspekte zu verlieren.The total amount of available data is steadily increasing. Standardized data formats allow for connecting different data sources, which can include merging of different data items depending on the use case. This creates even more comprehensive datasets that render finding a particular piece of information difficult. If the data consist of unstructured of homogenous information, searching can only be done by matching patterns with data items or parts thereof - for instance, character strings or regular expressions that match parts of textual data items. However, the availability of structured data is increasing. This kind of data is either stored as distinct facets of each data item from the outset, or originally unstructured data has been enriched to form a structure. As each facet can indicate a link to another data item, the entire dataset forms a graph that is suitable for faceted search conepts. At this point, some interoperability across data sources can be achieved by employing Semantic Web approaches and techniques. Numerous works have attempted to visualize an overview of the entire dataset, or details of a particular excerpt of the dataset. Finding specific data remains a problem, however, as the precise specification of search criteria is difficult. As these criteria can be connected in complex ways, just like the overview of datasets, this issue lends itself to using visual representations. A special trait of this application of visualization is the possible absence of any data. Instead, the visualization must be capable of conveying the conceptual idea of a search query without displaying any data. Former works related to this problem focused on the visual representation of search queries and filter expressions for relational and object-oriented databases. More recent works increasingly address a Semantic Web context. Various of these concepts, however, lack a clear abstract definition. Also, scalability issues appear in the case of complex queries. Furthermore, little attention was paid to how to connect several concepts in order to combine advantages of different query visualizations. This dissertation considers the described problems and presents six concepts for query visualization. Both generic visualizations - that is, for filtering any kind of structured data - and domain-specific or type-specific visualizations are addressed. In part, existing approaches have been adapted to the particularities of graph-based data structures. Likewise, several new approaches specifically designed for this kind of data are presented. For each of these concepts, the necessity of a dataset is discussed. Moreover, options for providing a preview on query results from such a dataset, if available, are considered. Finally, ways for connecting the query visualization concepts are presented. This connection approach is suitable for systematically linking together arbitrary query visualizations. By means of the connection approach, users can express different parts of a query using different visualization concepts, in order to benefit from the advantages of several query visualizations at a time. Like this, queries that include complex criteria as well as complex relations between criteria can now be defined and displayed visually without losing the visual overview of any of these aspects