Leveraging Semantic Web Technologies for Managing Resources in a Multi-Domain Infrastructure-as-a-Service Environment

This paper reports on experience with using semantically-enabled network resource models to construct an operational multi-domain networked infrastructure-as-a-service (NIaaS) testbed called ExoGENI, recently funded through NSF's GENI project. A defining property of NIaaS is the deep integration of network provisioning functions alongside the more common storage and computation provisioning functions. Resource provider topologies and user requests can be described using network resource models with common base classes for fundamental cyber-resources (links, nodes, interfaces) specialized via virtualization and adaptations between networking layers to specific technologies. This problem space gives rise to a number of application areas where semantic web technologies become highly useful - common information models and resource class hierarchies simplify resource descriptions from multiple providers, pathfinding and topology embedding algorithms rely on query abstractions as building blocks. The paper describes how the semantic resource description models enable ExoGENI to autonomously instantiate on-demand virtual topologies of virtual machines provisioned from cloud providers and are linked by on-demand virtual connections acquired from multiple autonomous network providers to serve a variety of applications ranging from distributed system experiments to high-performance computing

Active Ontology: An Information Integration Approach for Dynamic Information Sources

In this paper we describe an ontology-based information integration approach that is suitable for highly dynamic distributed information sources, such as those available in Grid systems. The main challenges addressed are: 1) information changes frequently and information requests have to be answered quickly in order to provide up-to-date information; and 2) the most suitable information sources have to be selected from a set of different distributed ones that can provide the information needed. To deal with the first challenge we use an information cache that works with an update-on-demand policy. To deal with the second we add an information source selection step to the usual architecture used for ontology-based information integration. To illustrate our approach, we have developed an information service that aggregates metadata available in hundreds of information services of the EGEE Grid infrastructure

A Query Integrator and Manager for the Query Web

We introduce two concepts: the Query Web as a layer of interconnected queries over the document web and the semantic web, and a Query Web Integrator and Manager (QI) that enables the Query Web to evolve. QI permits users to write, save and reuse queries over any web accessible source, including other queries saved in other installations of QI. The saved queries may be in any language (e.g. SPARQL, XQuery); the only condition for interconnection is that the queries return their results in some form of XML. This condition allows queries to chain off each other, and to be written in whatever language is appropriate for the task. We illustrate the potential use of QI for several biomedical use cases, including ontology view generation using a combination of graph-based and logical approaches, value set generation for clinical data management, image annotation using terminology obtained from an ontology web service, ontology-driven brain imaging data integration, small-scale clinical data integration, and wider-scale clinical data integration. Such use cases illustrate the current range of applications of QI and lead us to speculate about the potential evolution from smaller groups of interconnected queries into a larger query network that layers over the document and semantic web. The resulting Query Web could greatly aid researchers and others who now have to manually navigate through multiple information sources in order to answer specific questions

A schema-based P2P network to enable publish-subscribe for multimedia content in open hypermedia systems

Open Hypermedia Systems (OHS) aim to provide efficient dissemination, adaptation and integration of hyperlinked multimedia resources. Content available in Peer-to-Peer (P2P) networks could add significant value to OHS provided that challenges for efficient discovery and prompt delivery of rich and up-to-date content are successfully addressed. This paper proposes an architecture that enables the operation of OHS over a P2P overlay network of OHS servers based on semantic annotation of (a) peer OHS servers and of (b) multimedia resources that can be obtained through the link services of the OHS. The architecture provides efficient resource discovery. Semantic query-based subscriptions over this P2P network can enable access to up-to-date content, while caching at certain peers enables prompt delivery of multimedia content. Advanced query resolution techniques are employed to match different parts of subscription queries (subqueries). These subscriptions can be shared among different interested peers, thus increasing the efficiency of multimedia content dissemination

Enhancing Workflow with a Semantic Description of Scientific Intent

Peer reviewedPreprin

Will this work for Susan? Challenges for delivering usable and useful generic linked data browsers

While we witness an explosion of exploration tools for simple datasets on Web 2.0 designed for use by ordinary citizens, the goal of a usable interface for supporting navigation and sense-making over arbitrary linked data has remained elusive. The purpose of this paper is to analyse why - what makes exploring linked data so hard? Through a user-centered use case scenario, we work through requirements for sense making with data to extract functional requirements and to compare these against our tools to see what challenges emerge to deliver a useful, usable knowledge building experience with linked data. We present presentation layer and heterogeneous data integration challenges and offer practical considerations for moving forward to effective linked data sensemaking tools

An ActOn-based Semantic Information Service for EGEE

We describe a semantic information service that aggregates metadata from a large number of information sources of a large-scale Grid infrastructure. It uses an ontology-based information integration architecture (ActOn) suitable for the highly dynamic distributed information sources available in Grid systems, where information changes frequently and where the information of distributed sources has to be aggregated in order to solve complex queries. These two challenges are addressed by a Metadata Cache that works with an update-on-demand policy and by an information source selection module that selects the most suitable source at a given point in time. We have evaluated the quality of this information service, and compared it with other similar services from the EGEE production testbed, with promising results

e-Social Science and Evidence-Based Policy Assessment : Challenges and Solutions

Peer reviewedPreprin

Ontologies for the Interoperability of Heterogeneous Multi-Agent Systems in the scope of Energy and Power Systems

Tesis por compendio de publicaciones[ES]El sector eléctrico, tradicionalmente dirigido por monopolios y poderosas empresas de servicios públicos, ha experimentado cambios significativos en las últimas décadas. Los avances más notables son una mayor penetración de las fuentes de energía renovable (RES por sus siglas en inglés) y la generación distribuida, que han llevado a la adopción del paradigma de las redes inteligentes (SG por sus siglas en inglés) y a la introducción de enfoques competitivos en los mercados de electricidad (EMs por sus siglas en inglés) mayoristas y algunos minoristas. Las SG emergieron rápidamente de un concepto ampliamente aceptado en la realidad. La intermitencia de las fuentes de energía renovable y su integración a gran escala plantea nuevas limitaciones y desafíos que afectan en gran medida las operaciones de los EMs. El desafiante entorno de los sistemas de potencia y energía (PES por sus siglas en inglés) refuerza la necesidad de estudiar, experimentar y validar operaciones e interacciones competitivas, dinámicas y complejas. En este contexto, la simulación, el apoyo a la toma de decisiones, y las herramientas de gestión inteligente, se vuelven imprescindibles para estudiar los diferentes mecanismos del mercado y las relaciones entre los actores involucrados. Para ello, la nueva generación de herramientas debe ser capaz de hacer frente a la rápida evolución de los PES, proporcionando a los participantes los medios adecuados para adaptarse, abordando nuevos modelos y limitaciones, y su compleja relación con los desarrollos tecnológicos y de negocios. Las plataformas basadas en múltiples agentes son particularmente adecuadas para analizar interacciones complejas en sistemas dinámicos, como PES, debido a su naturaleza distribuida e independiente. La descomposición de tareas complejas en asignaciones simples y la fácil inclusión de nuevos datos y modelos de negocio, restricciones, tipos de actores y operadores, y sus interacciones, son algunas de las principales ventajas de los enfoques basados en agentes. En este dominio, han surgido varias herramientas de modelado para simular, estudiar y resolver problemas de subdominios específicos de PES. Sin embargo, existe una limitación generalizada referida a la importante falta de interoperabilidad entre sistemas heterogéneos, que impide abordar el problema de manera global, considerando todas las interrelaciones relevantes existentes. Esto es esencial para que los jugadores puedan aprovechar al máximo las oportunidades en evolución. Por lo tanto, para lograr un marco tan completo aprovechando las herramientas existentes que permiten el estudio de partes específicas del problema global, se requiere la interoperabilidad entre estos sistemas. Las ontologías facilitan la interoperabilidad entre sistemas heterogéneos al dar un significado semántico a la información intercambiada entre las distintas partes. La ventaja radica en el hecho de que todos los involucrados en un dominio particular los conocen, comprenden y están de acuerdo con la conceptualización allí definida. Existen, en la literatura, varias propuestas para el uso de ontologías dentro de PES, fomentando su reutilización y extensión. Sin embargo, la mayoría de las ontologías se centran en un escenario de aplicación específico o en una abstracción de alto nivel de un subdominio de los PES. Además, existe una considerable heterogeneidad entre estos modelos, lo que complica su integración y adopción. Es fundamental desarrollar ontologías que representen distintas fuentes de conocimiento para facilitar las interacciones entre entidades de diferente naturaleza, promoviendo la interoperabilidad entre sistemas heterogéneos basados en agentes que permitan resolver problemas específicos de PES. Estas brechas motivan el desarrollo del trabajo de investigación de este doctorado, que surge para brindar una solución a la interoperabilidad de sistemas heterogéneos dentro de los PES. Las diversas aportaciones de este trabajo dan como resultado una sociedad de sistemas multi-agente (MAS por sus siglas en inglés) para la simulación, estudio, soporte de decisiones, operación y gestión inteligente de PES. Esta sociedad de MAS aborda los PES desde el EM mayorista hasta el SG y la eficiencia energética del consumidor, aprovechando las herramientas de simulación y apoyo a la toma de decisiones existentes, complementadas con las desarrolladas recientemente, asegurando la interoperabilidad entre ellas. Utiliza ontologías para la representación del conocimiento en un vocabulario común, lo que facilita la interoperabilidad entre los distintos sistemas. Además, el uso de ontologías y tecnologías de web semántica permite el desarrollo de herramientas agnósticas de modelos para una adaptación flexible a nuevas reglas y restricciones, promoviendo el razonamiento semántico para sistemas sensibles al contexto