Vocabulary Evolution on the Semantic Web: From Changes to Evolution of Vocabularies and its Impact on the Data

The main objective of the Semantic Web is to provide data on the web well-defined meaning. Vocabularies are used for modeling data in the web, provide a shared understanding of a domain and consist of a collection of types and properties. These types and properties are so-called terms. A vocabulary can import terms from other vocabularies, and data publishers use vocabulary terms for modeling data. Importing terms via vocabularies results in a Network of Linked vOcabularies (NeLO). Vocabularies are subject to change during their lifetime. When vocabularies change, the published data become a problem if they are not updated based on these changes. So far, there has been no study that analyzes vocabulary changes over time. Furthermore, it is unknown how data publishers reflect on such vocabulary changes. Ontology engineers and data publishers may not be aware of the changes in the vocabulary terms that have already happened since they occur rather rarely. This work addresses the problem of vocabulary changes and their impact on other vocabularies and the published data. We analyzed the changes of vocabularies and their reuse. We selected the most dominant vocabularies, based on their use by data publishers. Additionally, we analyzed the changes of 994 vocabularies. Furthermore, we analyzed various vocabularies to better understand by whom and how they are used in the modeled data, and how these changes are adopted in the Linked Open Data cloud. We computed the state of the NeLO from the available versions of vocabularies for over 17 years. We analyzed the static parameters of the NeLO such as its size, density, average degree, and the most important vocabularies at certain points in time. We further investigated how NeLO changes over time, specifically measuring the impact of a change in one vocabulary on others, how the reuse of terms changes, and the importance of vocabulary changes. Our results show that the vocabularies are highly static, and many of the changes occurred in annotation properties. Additionally, 16% of the existing terms are reused by other vocabularies, and some of the deprecated and deleted terms are still reused. Furthermore, most of the newly coined terms are adopted immediately. Our results show that even if the change frequency of terms is rather low, it can have a high impact on the data due to a large amount of data on the web. Moreover, due to a large number of vocabularies in the NeLO, and therefore the increase of available terms, the percentage of imported terms compared with the available ones has decreased over time. Additionally, based on the scores of the average number of exports for the vocabularies in the NeLO, some vocabularies have become more popular over time. Overall, understanding the evolution of vocabulary terms is important for ontology engineers and data publishers to avoid wrong assumptions about the data published on the web. Furthermore, it may foster a better understanding of the impact of the changes in vocabularies and how they are adopted to possibly learn from previous experience. Our results provide for the first time in-depth insights into the structure and evolution of the NeLO. Supported by proper tools exploiting the analysis of this thesis, it may help ontology engineers to identify data modeling shortcomings and assess the dependencies implied by the reusing of a specific vocabulary.Das Hauptziel des Semantic Web ist es, den Daten im Web eine klar definierte Bedeutung zu geben. Vokabulare werden zum Modellieren von Daten im Web verwendet. Vokabulare vermitteln ein gemeinsames Verständnis einer Domäne und bestehen aus einer Sammlung von Typen und Eigenschaften. Diese Typen und Eigenschaften sind sogenannte Begriffe. Ein Vokabular kann Begriffe aus anderen Vokabularen importieren, und Datenverleger verwenden die Begriffe der Vokabulare zum Modellieren von Daten. Durch das Importieren von Begriffen entsteht ein Netzwerk verknüpfter Vokabulare (NeLO). Vokabulare können sich im Laufe der Zeit ändern. Wenn sich Vokabulare ändern, kann dies zu Problemen mit bereits veröffentlichten Daten führen, falls diese nicht entsprechend angepasst werden. Bisher gibt es keine Studie, die die Veränderung der Vokabulare im Laufe der Zeit analysiert. Darüber hinaus ist nicht bekannt, inwiefern bereits veröffentlichte Daten an diese Veränderungen angepasst werden. Verantwortliche für Ontologien und Daten sind sich möglicherweise der Änderungen in den Vokabularen nicht bewusst, da solche Änderungen eher selten vorkommen. Diese Arbeit befasst sich mit dem Problem der Änderung von Vokabularen und deren Auswirkung auf andere Vokabulare sowie die Daten. Wir analysieren die Änderung von Vokabularen und deren Wiederverwendung. Für unsere Analyse haben wir diejenigen Vokabulare ausgewählt, die am häufigsten verwendet werden. Zusätzlich analysieren wir die Änderungen von 994 Vokabularen aus dem Verzeichnis "Linked Open Vocabulary". Wir analysieren die Vokabulare, um zu verstehen, von wem und wie sie in den modellierten Daten verwendet werden und inwiefern Änderungen in die Linked Open Data Cloud übernommen werden. Wir beobachten den Status von NeLO aus den verfügbaren Versionen der Vokabulare über einen Zeitraum von 17 Jahren. Wir analysieren statische Parameter von NeLO wie Größe, Dichte, Durchschnittsgrad und die wichtigsten Vokabulare zu bestimmten Zeitpunkten. Wir untersuchen weiter, wie sich NeLO mit der Zeit ändert. Insbesondere messen wir die Auswirkung einer Änderung in einem Vokabular auf andere, wie sich die Wiederverwendung von Begriffen ändert und wie wichtig Änderungen im Vokabular sind. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Vokabulare sehr statisch sind und viele Änderungen an sogenannten Annotations-Properties vorgenommen wurden. Darüber hinaus werden 16% der vorhandenen Begriffen von anderen Vokabularen wiederverwendet, und einige der veralteten und gelöschten Begriffe werden weiterhin wiederverwendet. Darüber hinaus werden die meisten neu erstellten Begriffe unmittelbar verwendet. Unsere Ergebnisse zeigen, dass selbst wenn die Häufigkeit von Änderungen an Vokabularen eher gering ist, so kann dies aufgrund der großen Datenmenge im Web erhebliche Auswirkungen haben. Darüber hinaus hat sich aufgrund einer großen Anzahl von Vokabularen in NeLO und damit der Zunahme der verfügbaren Begriffe der Prozentsatz der importierten Begriffe im Vergleich zu den verfügbaren Begriffen im Laufe der Zeit verringert. Basierend auf den Ergebnissen der durchschnittlichen Anzahl von Exporten für die Vokabulare in NeLO sind einige Vokabulare im Laufe der Zeit immer beliebter geworden. Insgesamt ist es für Verantwortliche für Ontologien und Daten wichtig, die Entwicklung der Vokabulare zu verstehen, um falsche Annahmen über die im Web veröffentlichten Daten zu vermeiden. Darüber hinaus ermöglichen unsere Ergebnisse ein besseres Verständnis der Auswirkungen von Änderungen in Vokabularen, sowie deren Nachnutzung, um möglicherweise aus früheren Erfahrungen zu lernen. Unsere Ergebnisse bieten erstmals detaillierte Einblicke in die Struktur und Entwicklung des Netzwerks der verknüpften Vokabularen. Unterstützt von geeigneten Tools für die Analyse in dieser Arbeit, kann es Verantwortlichen für Ontologien helfen, Mängel in der Datenmodellierung zu identifizieren und Abhängigkeiten zu bewerten, die durch die Wiederverwendung eines bestimmten Vokabulars entstehenden

Recent Advances in Social Data and Artificial Intelligence 2019

The importance and usefulness of subjects and topics involving social data and artificial intelligence are becoming widely recognized. This book contains invited review, expository, and original research articles dealing with, and presenting state-of-the-art accounts pf, the recent advances in the subjects of social data and artificial intelligence, and potentially their links to Cyberspace

On Applications of Relational Data

With the advances of technology and the popularity of the Internet, a large amount of data is being generated and collected. Much of these data is relational data, which describe how people and things, or entities, are related to one another. For example, data from sale transactions on e-commerce websites tell us which customers buy or view which products. Analyzing the known relationships from relational data can help us to discover knowledge that can benefit businesses, organizations, and our lives. For instance, learning the products that are commonly bought together allows businesses to recommend products to customers and increase their sales. Hidden or new relationships can also be inferred based on relational data. In addition, based on the connections among the entities, we can approximate the level of relatedness between two entities, even though their relationship may be hard to observe or quantify. This research aims to explore novel applications of relational data that will help to improve our life in various aspects, such as improving business operations, improving experiences in using online services, and improving health care services. In applying relational data in any domain, there are two common challenges. First, the size of the data can be massive, but many applications require that results are obtained within a short time. Second, relational data are often noisy and incomplete. Many relationships are extracted automatically from text resources, and hence they are prone to errors. Our goal is not only to propose novel applications of relational data but also to develop techniques and algorithms that will facilitate and make such applications practical. This work addresses three novel applications of relational data. The first application is to use relational data to improve user experiences in online video sharing services. Second, we propose the use of relational data to find entities that are closely related to one another. Such problems arise in various domains, such as product recommendation and query suggestion. Third, we propose the use of relational data to assist medical practitioners in drug prescription. For these applications, we introduce several techniques and algorithms to address the aforementioned challenges in using relational data. Our approaches are evaluated extensively to demonstrate their effectiveness. The approaches proposed in this work not only can be used in the specific applications we discuss but also can help to facilitate and promote the use of relational data in other application domains