Patterns for Heterogeneous TBox Mappings to Bridge Different Modelling Decisions

Correspondence patterns have been proposed as templates of commonly used alignments between heterogeneous elements in ontologies, although design tools are currently not equipped with handling these definition alignments nor pattern alignments. We aim to address this by, first, formalising the notion of design pattern; secondly, defining typical modelling choice patterns and their alignments; and finally, proposing algorithms for integrating automatic pattern detection into existing ontology design tools. This gave rise to six formalised pattern alignments and two efficient local search and pattern matching algorithms to propose possible pattern alignments to the modeller

Towards a Visual SPARQL-DL Query Builder

Querying ontologies is an every-day activity that users need. This interaction will improve when the query is more expressive and easier to develop. For this purpose, a visual query language is an ideal mean for users and ontology engineers for creating queries taking advantage of the easy-to-understand and low time and cost characteristics, specially, for users which does not know textual query languages. On the other side, SPARQL-DL is a powerful and expressive textual query language for OWL-DL based ontologies that can combine TBox/ABox/RBox queries. Considering the advantage of both, we present in this work a visual query language that can be interpreted as SPARQL-DL sentences and thus being used for querying ontologies for its structure and/or instance information. Altogether, we use this idea to create a modified version of crowd, a Web modelling tool with reasoning support, that enables to implement and tests the presented graphical language along with the needed SPARQL-DL support for solving queries with the user’s provided OWL 2 ontologies in any of its linearisations.X Workshop Innovación en Sistemas de Software (WISS)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Towards a Visual SPARQL-DL Query Builder

Querying ontologies is an every-day activity that users need. This interaction will improve when the query is more expressive and easier to develop. For this purpose, a visual query language is an ideal mean for users and ontology engineers for creating queries taking advantage of the easy-to-understand and low time and cost characteristics, specially, for users which does not know textual query languages. On the other side, SPARQL-DL is a powerful and expressive textual query language for OWL-DL based ontologies that can combine TBox/ABox/RBox queries. Considering the advantage of both, we present in this work a visual query language that can be interpreted as SPARQL-DL sentences and thus being used for querying ontologies for its structure and/or instance information. Altogether, we use this idea to create a modified version of crowd, a Web modelling tool with reasoning support, that enables to implement and tests the presented graphical language along with the needed SPARQL-DL support for solving queries with the user’s provided OWL 2 ontologies in any of its linearisations.X Workshop Innovación en Sistemas de Software (WISS)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

Semantically defined Analytics for Industrial Equipment Diagnostics

In this age of digitalization, industries everywhere accumulate massive amount of data such that it has become the lifeblood of the global economy. This data may come from various heterogeneous systems, equipment, components, sensors, systems and applications in many varieties (diversity of sources), velocities (high rate of changes) and volumes (sheer data size). Despite significant advances in the ability to collect, store, manage and filter data, the real value lies in the analytics. Raw data is meaningless, unless it is properly processed to actionable (business) insights. Those that know how to harness data effectively, have a decisive competitive advantage, through raising performance by making faster and smart decisions, improving short and long-term strategic planning, offering more user-centric products and services and fostering innovation. Two distinct paradigms in practice can be discerned within the field of analytics: semantic-driven (deductive) and data-driven (inductive). The first emphasizes logic as a way of representing the domain knowledge encoded in rules or ontologies and are often carefully curated and maintained. However, these models are often highly complex, and require intensive knowledge processing capabilities. Data-driven analytics employ machine learning (ML) to directly learn a model from the data with minimal human intervention. However, these models are tuned to trained data and context, making it difficult to adapt. Industries today that want to create value from data must master these paradigms in combination. However, there is great need in data analytics to seamlessly combine semantic-driven and data-driven processing techniques in an efficient and scalable architecture that allows extracting actionable insights from an extreme variety of data. In this thesis, we address these needs by providing: • A unified representation of domain-specific and analytical semantics, in form of ontology models called TechOnto Ontology Stack. It is highly expressive, platform-independent formalism to capture conceptual semantics of industrial systems such as technical system hierarchies, component partonomies etc and its analytical functional semantics. • A new ontology language Semantically defined Analytical Language (SAL) on top of the ontology model that extends existing DatalogMTL (a Horn fragment of Metric Temporal Logic) with analytical functions as first class citizens. • A method to generate semantic workflows using our SAL language. It helps in authoring, reusing and maintaining complex analytical tasks and workflows in an abstract fashion. • A multi-layer architecture that fuses knowledge- and data-driven analytics into a federated and distributed solution. To our knowledge, the work in this thesis is one of the first works to introduce and investigate the use of the semantically defined analytics in an ontology-based data access setting for industrial analytical applications. The reason behind focusing our work and evaluation on industrial data is due to (i) the adoption of semantic technology by the industries in general, and (ii) the common need in literature and in practice to allow domain expertise to drive the data analytics on semantically interoperable sources, while still harnessing the power of analytics to enable real-time data insights. Given the evaluation results of three use-case studies, our approach surpass state-of-the-art approaches for most application scenarios.Im Zeitalter der Digitalisierung sammeln die Industrien überall massive Daten-mengen, die zum Lebenselixier der Weltwirtschaft geworden sind. Diese Daten können aus verschiedenen heterogenen Systemen, Geräten, Komponenten, Sensoren, Systemen und Anwendungen in vielen Varianten (Vielfalt der Quellen), Geschwindigkeiten (hohe Änderungsrate) und Volumina (reine Datengröße) stammen. Trotz erheblicher Fortschritte in der Fähigkeit, Daten zu sammeln, zu speichern, zu verwalten und zu filtern, liegt der eigentliche Wert in der Analytik. Rohdaten sind bedeutungslos, es sei denn, sie werden ordnungsgemäß zu verwertbaren (Geschäfts-)Erkenntnissen verarbeitet. Wer weiß, wie man Daten effektiv nutzt, hat einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil, indem er die Leistung steigert, indem er schnellere und intelligentere Entscheidungen trifft, die kurz- und langfristige strategische Planung verbessert, mehr benutzerorientierte Produkte und Dienstleistungen anbietet und Innovationen fördert. In der Praxis lassen sich im Bereich der Analytik zwei unterschiedliche Paradigmen unterscheiden: semantisch (deduktiv) und Daten getrieben (induktiv). Die erste betont die Logik als eine Möglichkeit, das in Regeln oder Ontologien kodierte Domänen-wissen darzustellen, und wird oft sorgfältig kuratiert und gepflegt. Diese Modelle sind jedoch oft sehr komplex und erfordern eine intensive Wissensverarbeitung. Datengesteuerte Analysen verwenden maschinelles Lernen (ML), um mit minimalem menschlichen Eingriff direkt ein Modell aus den Daten zu lernen. Diese Modelle sind jedoch auf trainierte Daten und Kontext abgestimmt, was die Anpassung erschwert. Branchen, die heute Wert aus Daten schaffen wollen, müssen diese Paradigmen in Kombination meistern. Es besteht jedoch ein großer Bedarf in der Daten-analytik, semantisch und datengesteuerte Verarbeitungstechniken nahtlos in einer effizienten und skalierbaren Architektur zu kombinieren, die es ermöglicht, aus einer extremen Datenvielfalt verwertbare Erkenntnisse zu gewinnen. In dieser Arbeit, die wir auf diese Bedürfnisse durch die Bereitstellung: • Eine einheitliche Darstellung der Domänen-spezifischen und analytischen Semantik in Form von Ontologie Modellen, genannt TechOnto Ontology Stack. Es ist ein hoch-expressiver, plattformunabhängiger Formalismus, die konzeptionelle Semantik industrieller Systeme wie technischer Systemhierarchien, Komponenten-partonomien usw. und deren analytische funktionale Semantik zu erfassen. • Eine neue Ontologie-Sprache Semantically defined Analytical Language (SAL) auf Basis des Ontologie-Modells das bestehende DatalogMTL (ein Horn fragment der metrischen temporären Logik) um analytische Funktionen als erstklassige Bürger erweitert. • Eine Methode zur Erzeugung semantischer workflows mit unserer SAL-Sprache. Es hilft bei der Erstellung, Wiederverwendung und Wartung komplexer analytischer Aufgaben und workflows auf abstrakte Weise. • Eine mehrschichtige Architektur, die Wissens- und datengesteuerte Analysen zu einer föderierten und verteilten Lösung verschmilzt. Nach unserem Wissen, die Arbeit in dieser Arbeit ist eines der ersten Werke zur Einführung und Untersuchung der Verwendung der semantisch definierten Analytik in einer Ontologie-basierten Datenzugriff Einstellung für industrielle analytische Anwendungen. Der Grund für die Fokussierung unserer Arbeit und Evaluierung auf industrielle Daten ist auf (i) die Übernahme semantischer Technologien durch die Industrie im Allgemeinen und (ii) den gemeinsamen Bedarf in der Literatur und in der Praxis zurückzuführen, der es der Fachkompetenz ermöglicht, die Datenanalyse auf semantisch inter-operablen Quellen voranzutreiben, und nutzen gleichzeitig die Leistungsfähigkeit der Analytik, um Echtzeit-Daten-einblicke zu ermöglichen. Aufgrund der Evaluierungsergebnisse von drei Anwendungsfällen Übertritt unser Ansatz für die meisten Anwendungsszenarien Modernste Ansätze

Aspects of semantic ETL

Tesi en modalitat de cotutela: Universitat Politècnica de Catalunya i Aalborg UniversitetBusiness Intelligence tools support making better business decisions by analyzing available organizational data. Data Warehouses (DWs), typically structured with the Multidimensional (MD) model, are used to store data from different internal and external sources processed using Extract-Transformation-Load (ETL) processes. On-Line analytical Processing (OLAP) queries are applied on DWs to derive important business-critical knowledge. DW and OLAP technologies perform efficiently when they are applied on data that are static in nature and well organized in structure. Nowadays, Semantic Web technologies and the Linked Data principles inspire organizations to publish their semantic data, which allow machines to understand the meaning of data, using the Resource Description Framework (RDF) model. In addition to traditional (non-semantic) data sources, the incorporation of semantic data sources into a DW raises the additional challenges of schema derivation, semantic heterogeneity, and schema and data management model over traditional ETL tools. Furthermore, most SW data provided by business, academic and governmental organizations include facts and figures, which raise new requirements for BI tools to enable OLAP-like analyses over those semantic (RDF) data. In this thesis, we 1) propose a layer-based ETL framework for handling diverse semantic and non-semantic data sources by addressing the challenges mentioned above, 2) propose a set of high-level ETL constructs for processing semantic data, 3) implement appropriate environments (both programmable and GUI) to facilitate ETL processes and evaluate the proposed solutions. Our ETL framework is a semantic ETL framework because it integrates data semantically. We propose SETL, a unified framework for semantic ETL. The framework is divided into three layers: the Definition Layer, ETL Layer, and Data Warehouse Layer. In the Definition Layer, the semantic DW (SDW) schema, sources, and the mappings among the sources and the target are defined. In the ETL Layer, ETL processes to populate the SDW from sources are designed. The Data Warehouse Layer manages the storage of transformed semantic data. The framework supports the inclusion of semantic (RDF) data in DWs in addition to relational data. It allows users to define an ontology of a DW and annotate it with MD constructs (such as dimensions, cubes, levels, etc.) using the Data Cube for OLAP (QB4OLAP) vocabulary. It supports traditional transformation operations and provides a method to generate semantic data from the source data according to the semantics encoded in the ontology. It also provides a method to connect internal SDW data with external knowledge bases. On top of SETL, we propose SETLCONSTUCT where we define a set of high-level ETL tasks/operations to process semantic data sources. We divide the integration process into two layers: the Definition Layer and Execution Layer. The Definition Layer includes two tasks that allow DW designers to define target (SDW) schemas and the mappings between (intermediate) sources and the (intermediate) target. To create mappings among the sources and target constructs, we provide a mapping vocabulary called S2TMAP. Different from other ETL tools, we propose a new paradigm: we characterize the ETL flow transformations at the Definition Layer instead of independently within each ETL operation (in the Execution Layer). This way, the designer has an overall view of the process, which generates metadata (the mapping file) that the ETL operators will read and parametrize themselves with automatically. In the Execution Layer, we propose a set of high-level ETL operations to process semantic data sources. Finally, we develop a GUI-based semantic BI system SETLBI to define, process, integrate, and query semantic and non-semantic data. In addition to the Definition Layer and the ETL Layer, SETLBI has the OLAP Layer, which provides an interactive interface to enable OLAP analysis over the semantic DWLes eines d’Intel·ligència Empresarial (BI), conegudes en anglès com Business Intelligence, donen suport a la millora de la presa de decisions empresarials mitjançant l’anàlisi de les dades de l’organització disponibles. Els magatzems de dades, o data warehouse, (DWs), típicament estructurats seguint el model Multidimensional (MD), s’utilitzen per emmagatzemar dades de diferents fonts, tant internes com externes, processades mitjançant processos Extract- Transformation-Load (ETL). Les consultes de processament analític en línia (OLAP) s’apliquen als DW per extraure coneixement crític en l’àmbit empresarial. Els DW i les tecnologies OLAP funcionen de manera eficient quan s’apliquen sobre dades de natura estàtica i ben estructurades. Avui en dia, les tecnologies de la Web Semàntica (SW) i els principis Linked Data (LD) inspiren les organitzacions per publicar les seves dades en formats semàntics, que permeten que les màquines entenguin el significat de les dades, mitjançant el llenguatge de descripció de recursos (RDF). Una de les raons per les quals les dades semàntiques han tingut tant d’èxit és que es poden gestionar i fer que estiguin disponibles per tercers amb poc esforç, i no depenen d’esquemes de dades sofisticats. A més de les fonts de dades tradicionals (no semàntiques), la incorporació de fonts de dades semàntiques en un DW planteja reptes addicionals tals com derivar-hi esquema, l’heterogeneïtat semàntica i la representació de l’esquema i les dades a través d’eines d’ETL. A més, la majoria de dades SW proporcionades per empreses, organitzacions acadèmiques o governamentals inclouen fets i figures que representen nous reptes per les eines de BI per tal d’habilitar l’anàlisi OLAP sobre dades semàntiques (RDF). En aquesta tesi, 1) proposem un marc ETL basat en capes per a la gestió de diverses fonts de dades semàntiques i no semàntiques i adreçant els reptes esmentats anteriorment, 2) proposem un conjunt d’operacions ETL per processar dades semàntiques, i 3) la creació d’entorns apropiats de desenvolupament (programàtics i GUIs) per facilitar la creació i gestió de DW i processos ETL semàntics, així com avaluar les solucions proposades. El nostre marc ETL és un marc ETL semàntic perquè Es capaç de considerar e integrar dades de forma semàntica. Els següents paràgrafs elaboren sobre aquests contribucions. Proposem SETL, un marc unificat per a ETL semàntic. El marc es divideix en tres capes: la capa de definició, la capa ETL i la capa DW. A la capa de definició, es defineixen l’esquema del DW semàntic (SDW), les fonts i els mappings entre les fonts i l’esquema del DW. A la capa ETL, es dissenyen processos ETL per popular el SDW a partir de fonts. A la capa DW, es gestiona l’emmagatzematge de les dades semàntiques transformades. El nostre marc dóna suport a la inclusió de dades semàntiques (RDF) en DWs, a més de dades relacionals. Així, permet als usuaris definir una ontologia d’un DW i anotar-la amb construccions MD (com ara dimensions, cubs, nivells, etc.) utilitzant el vocabulari Data Cube for OLAP (QB4OLAP). També admet operacions de transformació tradicionals i proporciona un mètode per generar semàntica de les dades d’origen segons la semàntica codificada al document ontologia. També proporciona un mètode per connectar l’SDW amb bases de coneixement externes. Per tant, crea una base de coneixement, composta per un ontologia i les seves instàncies, on les dades estan connectades semànticament amb altres dades externes / internes. Per fer-ho, desenvolupem un mètode programàtic, basat en Python, d’alt nivell, per realitzar les tasques esmentades anteriorment. S’ha portat a terme un experiment complet d’avaluació comparant SETL amb una solució elaborada amb eines tradicional (que requereixen molta més codificació). Com a cas d’ús, hem emprat el Danish Agricultural dataset, i els resultats mostren que SETL proporciona un millor rendiment, millora la productivitat del programador i la qualitat de la base de coneixement. La comparació entre SETL i Pentaho Data Integration (PDI) mostra que SETL és un 13,5% més ràpid que PDI. A més de ser més ràpid que PDI, tracta les dades semàntiques com a ciutadans de primera classe, mentre que PDI no conté operadors específics per a dades semàntiques. A sobre de SETL, proposem SETLCONSTUCT on definim un conjunt de tasques d’alt nivell / operacions ETL per processar fonts de dades semàntiques i orientades a encapsular i facilitar la creació de l’ETL semàntic. Dividim el procés d’integració en dues capes: la capa de definició i la capa d’execució. La capa de definició inclou dues tasques que permeten definir als dissenyadors de DW esquemes destí (SDW) i mappings entre fonts (o resultats intermedis) i l’SDW (potencialment, altres resultats intermedis). Per crear mappings entre les fonts i el SDW, proporcionem un vocabulari de mapping anomenat Source-To-Target Mapping (S2TMAP). A diferència d’altres eines ETL, proposem un nou paradigma: les transformacions del flux ETL es caracteritzen a la capa de definició, i no de forma independent dins de cada operació ETL (a la capa d’execució). Aquest nou paradigma permet al dissenyador tenir una visió global del procés, que genera metadades (el fitxer de mapping) que els operadors ETL individuals llegiran i es parametritzaran automàticament. A la capa d’execució proposem un conjunt d’operacions ETL d’alt nivell per processar fonts de dades semàntiques. A més de la neteja, la unió i la transformació per dades semàntiques, proposem operacions per generar semàntica multidimensional i actualitzar el SDW per reflectir els canvis en les fonts. A més, ampliem SETLCONSTRUCT per permetre la generació automàtica de flux d’execució ETL (l’anomenem SETLAUTO). Finalment, proporcionem una àmplia avaluació per comparar la productivitat, el temps de desenvolupament i el rendiment de SETLCONSTRUCT i SETLAUTO amb el marc anterior SETL. L’avaluació demostra que SETLCONSTRUCT millora considerablement sobre SETL en termes de productivitat, temps de desenvolupament i rendiment. L’avaluació mostra que 1) SETLCONSTRUCT utilitza un 92% menys de caràcters mecanografiats (NOTC) que SETL, i SETLAUTO redueix encara més el nombre de conceptes usats (NOUC) un altre 25%; 2) utilitzant SETLCONSTRUCT, el temps de desenvolupament es redueix gairebé a la meitat en comparació amb SETL, i es redueix un altre 27 % mitjançant SETLAUTO; 3) SETLCONSTRUCT es escalable i té un rendiment similar en comparació amb SETL. Finalment, desenvolupem un sistema de BI semàntic basat en GUI SETLBI per definir, processar, integrar i consultar dades semàntiques i no semàntiques. A més de la capa de definició i de la capa ETL, SETLBI té una capa OLAP, que proporciona una interfície interactiva per permetre l’anàlisi OLAP d’autoservei sobre el DW semàntic. Cada capa està composada per un conjunt d’operacions / tasques. Per formalitzar les connexions intra i inter-capes dels components de cada capa, emprem una ontologia. La capa ETL amplia l’execució de la capa de SETLCONSTUCT afegint operacions per processar fonts de dades no semàntiques. Per últim, demostrem el sistema final mitjançant el cens de la població de Bangladesh (2011). La solució final d’aquesta tesi és l’eina SETLBI . SETLBI facilita (1) als dissenyadors del DW amb pocs / sense coneixements de SW, integrar semànticament les dades (semàntiques o no) i analitzar-les emprant OLAP, i (2) als usuaris de la SW els permet definir vistes sobre dades semàntiques, integrar-les amb fonts no semàntiques, i visualitzar-les segons el model MD i fer anàlisi OLAP. A més, els usuaris SW poden enriquir l’esquema SDW generat amb construccions RDFS / OWL. Prenent aquest marc com a punt de partida, els investigadors poden emprar-lo per a crear SDWs de forma interactiva i automàtica. Aquest projecte crea un pont entre les tecnologies BI i SW, i obre la porta a altres oportunitats de recerca com desenvolupar tècniques de DW i ETL comprensibles per les màquines.(Danskere) Business Intelligence (BI) værktøjer understøtter at tage bedre forretningsbeslutninger, ved at analysere tilgængelige organisatoriske data. Data Warehouses (DWs), typisk konstrueret med den Multidimensionelle (MD) model, bruges til at lagre data fra forskellige interne og eksterne kilder, der behandles ved hjælp af Extract-Transformation-Load (ETL) processer. On-Line Analytical Processing (OLAP) forespørgsler anvendes på DWs for at udlede vigtig forretningskritisk viden. DW og OLAP-teknologier fungerer effektivt, når de anvendes på data, som er statiske af natur og velorganiseret i struktur. I dag inspirerer Semantic Web (SW) teknologier og Linked Data (LD) principper organisationer til at offentliggøre deres semantiske data, som tillader maskiner at forstå betydningen af denne, ved hjælp af Resource Description Framework (RDF) modellen. En af grundene til, at semantiske data er blevet succesfuldt, er at styringen og udgivelsen af af dataene er nemt, og ikke er afhængigt af et sofistikeret skema. Ud over problemer ved overførslen af traditionelle (ikke-semantiske) databaser til DWs, opstår yderligere udfordringer ved overførslen af semantiske databaser, såsom skema nedarvning, semantisk heterogenitet samt skemaet for data repræsentation over traditionelle ETL værktøjer. På den anden side udgør en stor del af den semantiske data der bliver offentliggjort af virksomheder, akademikere samt regeringer, af figurer og fakta, der igen giver nye problemstillinger og krav til BI værktøjer, for at gøre OLAP lignende analyser over de semantiske data mulige. I denne afhandling gør vi følgende: 1) foreslår et lag-baseret ETL framework til at håndterer multiple semantiske og ikke-semantiske datakilder, ved at svare på udfordringerne nævnt herover, 2) foreslår en mængde af ETL operationer til at behandle semantisk data, 3) implementerer passende miljøer (både programmerbare samt grafiske brugergrænseflader), for at lette ETL processer og evaluere den foreslåede løsning. Vores ETL framework er et semantisk ETL framework, fordi det integrerer data semantisk. Den følgende sektion forklarer vores bidrag. Vi foreslår SETL, et samlet framework for semantisk ETL. Frameworket er splittet i tre lag: et definitions-lag, et ETL-lag, og et DW-lag. Det semanvii tiske DW (SWD) skema, datakilder, samt sammenhængen mellem datakilder og deres mål, er defineret i definitions-laget. I ETL-laget designes ETLprocesser til at udfylde SDW fra datakilderne. DW-laget administrerer lagring af transformerede semantiske data. Frameworket understøtter inkluderingen af semantiske (RDF) data i DWs ud over relationelle data. Det giver brugerne mulighed for at definere en ontologi for et DW og annotere med MD-konstruktioner (såsom dimensioner, kuber, niveauer osv.) ved hjælp af Data Cube til OLAP (QB4OLAP) ordforrådet. Det understøtter traditionelle transformations operationer, og giver en metode til at generere semantiske data fra de oprindelige data, i henhold til semantikken indkodet i ontologien. Det muliggør også en metode til at forbinde interne SDW data med eksterne vidensbaser. Herved skaber det en vidensbase, der er sammensat af en ontologi og dets instanser, hvor data er semantisk forbundet med andre eksterne / interne data. Vi udvikler et høj niveau Python-baseret programmerbart framework for at udføre de ovennævnte opgaver. En omfattende eksperimentel evaluering, der sammenligner SETL med en traditionel løsning (hvilket krævede meget manuel kodning), om brugen af danske landbrugsog forretnings datasæt, viser at SETL præsterer bedre, programmør produktivitet og vidensbase kvalitet. Sammenligningen mellem SETL og Pentaho Data Integration (PDI) ved behandling af en semantisk kilde viser, at SETL er 13,5% hurtigere end PDI. Udover SETL, foreslår vi SETLCONSTRUCT hvor vi definerer et sæt ETLoperationer på højt niveau til behandling af semantiske datakilder. Vi deler integrationsprocessen i to lag: Definitions-lag og eksekverings-lag. Definitionslaget indeholder to opgaver, der giver DW designere muligheden for at definere (SDW) skemaer, og kortlægningerne mellem kilder og målet. For at oprette kortlægning mellem kilderne og målene, leverer vi et kortlægnings ordforråd kaldet Source-to-Target Mapping (S2TMAP). Forskelligt fra andre ETL-værktøjer foreslår vi et nyt paradigme: vi karakteriserer ETLflowtransformationerne i definitions-laget i stedet for uafhængigt inden for hver ETL-operation (i eksekverings-laget). På denne måde har designeren et overblik over processen, som genererer metadata (kortlægningsfilen), som ETL operatørerne vil læse og parametrisere automatisk. I eksekverings-laget foreslår vi en mængde høj niveau ETL-operationer til at behandle semantiske datakilder. Udover rensning, sammenføjning og datatypebaseret transformationer af semantiske data, foreslår vi operationer til at generere multidimensionel semantik på data-niveau og operationer til at opdatere et SDW for at afspejle ændringer i kilde-dataen. Derudover udvider vi SETLCONSTRUCT for at muliggøre automatisk ETL-eksekveringsstrømgenerering (vi kalder det SETLAUTO). Endelig leverer vi en omfattende evaluering for at sammenligne produktivitet, udviklingstid og ydeevne for scon og SETLAUTO med den tidligere ramme SETL. Evalueringen viser, at SETLCONSTRUCT forbedres markant i forhold til SETL med hensyn til produktivitet, udviklingstid og ydeevne. Evalueringen viser, at 1) SETLCONSTRUCT bruger 92% færre antal indtastede tegn (NOTC) end SETL, og SETLAUTO reducerer antallet af brugte begreber (NOUC) yderligere med 25%; 2) ved at bruge SETLCONSTRUCT, er udviklingstiden næsten halveret sammenlignet med SETL, og skæres med yderligere 27% ved hjælp af SETLAUTO; 3) SETLCONSTRUCT er skalerbar og har lignende ydelse sammenlignet med SETL. Til slut udvikler vi et GUI-baseret semantisk BI system SETLBI for at definere, processere, integrere og lave forespørgsler på semantiske og ikkesemantiske data. Ud over definitions-laget og ETL-laget, har SETLBI et OLAP-lag, som giver en interaktiv grænseflade for at muliggøre selvbetjenings OLAP analyser over det semantiske DW. Hvert lag er sammensat af en mængde operationer/opgaver. Vi udarbejder en ontologi til at formalisere intra-og ekstra-lags forbindelserne mellem komponenterne og lagene. ETLlaget udvider eksekverings-laget af SETLCONSTUCT ved at tilføje operationer til at behandle ikke-semantiske datakilder. Vi demonstrerer systemet ved hjælp af Bangladesh population census 2011 datasættet. Sammenfatningen af denne afhandling er BI-værktøjet SETLBI . SETLBI fremmer (1) DW-designere med ringe / ingen SW-viden til semantisk at integrere semantiske og / eller ikke-semantiske data og analysere det i OLAP stil, og (2) SW brugere med grundlæggende MD-baggrund til at definere MDvisninger over semantiske data, der aktiverer OLAP-lignende analyse. Derudover kan SW-brugere berige det genererede SDW-skema med RDFS / OWLkonstruktioner. Med udgangspunkt i frameworket som et grundlag kan forskere sigte mod at udvikle yderligere interaktive og automatiske integrationsrammer for SDW. Dette projekt bygger bro mellem de traditionelle BIteknologier og SW-teknologier, som igen vil åbne døren for yderligere forskningsmuligheder som at udvikle maskinforståelige ETL og lagerteknikker.Postprint (published version

Towards a Visual SPARQL-DL Query Builder

Querying ontologies is an every-day activity that users need. This interaction will improve when the query is more expressive and easier to develop. For this purpose, a visual query language is an ideal mean for users and ontology engineers for creating queries taking advantage of the easy-to-understand and low time and cost characteristics, specially, for users which does not know textual query languages. On the other side, SPARQL-DL is a powerful and expressive textual query language for OWL-DL based ontologies that can combine TBox/ABox/RBox queries. Considering the advantage of both, we present in this work a visual query language that can be interpreted as SPARQL-DL sentences and thus being used for querying ontologies for its structure and/or instance information. Altogether, we use this idea to create a modified version of crowd, a Web modelling tool with reasoning support, that enables to implement and tests the presented graphical language along with the needed SPARQL-DL support for solving queries with the user’s provided OWL 2 ontologies in any of its linearisations.X Workshop Innovación en Sistemas de Software (WISS)Red de Universidades con Carreras en Informática (RedUNCI

A semantic and agent-based approach to support information retrieval, interoperability and multi-lateral viewpoints for heterogeneous environmental databases

PhDData stored in individual autonomous databases often needs to be combined and interrelated. For example, in the Inland Water (IW) environment monitoring domain, the spatial and temporal variation of measurements of different water quality indicators stored in different databases are of interest. Data from multiple data sources is more complex to combine when there is a lack of metadata in a computation forin and when the syntax and semantics of the stored data models are heterogeneous. The main types of information retrieval (IR) requirements are query transparency and data harmonisation for data interoperability and support for multiple user views. A combined Semantic Web based and Agent based distributed system framework has been developed to support the above IR requirements. It has been implemented using the Jena ontology and JADE agent toolkits. The semantic part supports the interoperability of autonomous data sources by merging their intensional data, using a Global-As-View or GAV approach, into a global semantic model, represented in DAML+OIL and in OWL. This is used to mediate between different local database views. The agent part provides the semantic services to import, align and parse semantic metadata instances, to support data mediation and to reason about data mappings during alignment. The framework has applied to support information retrieval, interoperability and multi-lateral viewpoints for four European environmental agency databases. An extended GAV approach has been developed and applied to handle queries that can be reformulated over multiple user views of the stored data. This allows users to retrieve data in a conceptualisation that is better suited to them rather than to have to understand the entire detailed global view conceptualisation. User viewpoints are derived from the global ontology or existing viewpoints of it. This has the advantage that it reduces the number of potential conceptualisations and their associated mappings to be more computationally manageable. Whereas an ad hoc framework based upon conventional distributed programming language and a rule framework could be used to support user views and adaptation to user views, a more formal framework has the benefit in that it can support reasoning about the consistency, equivalence, containment and conflict resolution when traversing data models. A preliminary formulation of the formal model has been undertaken and is based upon extending a Datalog type algebra with hierarchical, attribute and instance value operators. These operators can be applied to support compositional mapping and consistency checking of data views. The multiple viewpoint system was implemented as a Java-based application consisting of two sub-systems, one for viewpoint adaptation and management, the other for query processing and query result adjustment