Reasoning & Querying – State of the Art

Various query languages for Web and Semantic Web data, both for practical use and as an area of research in the scientific community, have emerged in recent years. At the same time, the broad adoption of the internet where keyword search is used in many applications, e.g. search engines, has familiarized casual users with using keyword queries to retrieve information on the internet. Unlike this easy-to-use querying, traditional query languages require knowledge of the language itself as well as of the data to be queried. Keyword-based query languages for XML and RDF bridge the gap between the two, aiming at enabling simple querying of semi-structured data, which is relevant e.g. in the context of the emerging Semantic Web. This article presents an overview of the field of keyword querying for XML and RDF

Survey over Existing Query and Transformation Languages

A widely acknowledged obstacle for realizing the vision of the Semantic Web is the inability of many current Semantic Web approaches to cope with data available in such diverging representation formalisms as XML, RDF, or Topic Maps. A common query language is the first step to allow transparent access to data in any of these formats. To further the understanding of the requirements and approaches proposed for query languages in the conventional as well as the Semantic Web, this report surveys a large number of query languages for accessing XML, RDF, or Topic Maps. This is the first systematic survey to consider query languages from all these areas. From the detailed survey of these query languages, a common classification scheme is derived that is useful for understanding and differentiating languages within and among all three areas

Semantic Keyword-based Search on Heterogeneous Information Systems

En los últimos años, con la difusión y el uso de Internet, el volumen de información disponible para los usuarios ha crecido exponencialmente. Además, la posibilidad de acceder a dicha información se ha visto impulsada por los niveles de conectividad de los que disfrutamos actualmente gracias al uso de los móviles de nueva generación y las redes inalámbricas (e.g., 3G, Wi-Fi). Sin embargo, con los métodos de acceso actuales, este exceso de información es tan perjudicial como la falta de la misma, ya que el usuario no tiene tiempo de procesarla en su totalidad. Por otro lado, esta información está detrás de sistemas de información de naturaleza muy heterogénea (e.g., buscadores Web, fuentes de Linked Data, etc.), y el usuario tiene que conocerlos para poder explotar al máximo sus capacidades. Esta diversidad se hace más patente si consideramos cualquier servicio de información como potencial fuente de información para el usuario (e.g., servicios basados en la localización, bases de datos exportadas mediante Servicios Web, etc.). Dado este nivel de heterogeneidad, la integración de estos sistemas se debe hacer externamente, ocultando su complejidad al usuario y dotándole de mecanismos para que pueda expresar sus consultas de forma sencilla. En este sentido, el uso de interfaces basados en palabras clave (keywords) se ha popularizado gracias a su sencillez y a su adopción por parte de los buscadores Web más usados. Sin embargo, esa sencillez que es su mayor virtud también es su mayor defecto, ya que genera problemas de ambigüedad en las consultas. Las consultas expresadas como conjuntos de palabras clave son inherentemente ambiguas al ser una proyección de la verdadera pregunta que el usuario quiere hacer. En la presente tesis, abordamos el problema de integrar sistemas de información heterogéneos bajo una búsqueda guiada por la semántica de las palabras clave; y presentamos QueryGen, un prototipo de nuestra solución. En esta búsqueda semántica abogamos por establecer la consulta que el usuario tenía en mente cuando escribió sus palabras clave, en un lenguaje de consulta formal para evitar posibles ambigüedades. La integración de los sistemas subyacentes se realiza a través de la definición de sus lenguajes de consulta y de sus modelos de ejecución. En particular, nuestro sistema: - Descubre el significado de las palabras clave consultando un conjunto dinámico de ontologías, y desambigua dichas palabras teniendo en cuenta su contexto (el resto de palabras clave), ya que cada una de las palabras tiene influencia sobre el significado del resto de la entrada. Durante este proceso, los significados que son suficientemente similares son fusionados y el sistema propone aquellos más probables dada la entrada del usuario. La información semántica obtenida en el proceso es integrada y utilizada en fases posteriores para obtener la correcta interpretación del conjunto de palabras clave. - Un mismo conjunto de palabras pueden representar diversas consultas aún cuando se conoce su significado individual. Por ello, una vez establecidos los significados de cada palabra y para obtener la consulta exacta del usuario, nuestro sistema encuentra todas las preguntas posibles utilizando las palabras clave. Esta traducción de palabras clave a preguntas se realiza empleando lenguajes de consulta formales para evitar las posibles ambigüedades y expresar la consulta de manera precisa. Nuestro sistema evita la generación de preguntas semánticamente incorrectas o duplicadas con la ayuda de un razonador basado en Lógicas Descriptivas (Description Logics). En este proceso, nuestro sistema es capaz de reaccionar ante entradas insuficientes (e.g., palabras omitidas) mediante la adición de términos virtuales, que representan internamente palabras que el usuario tenía en mente pero omitió cuando escribió su consulta. - Por último, tras la validación por parte del usuario de su consulta, nuestro sistema accede a los sistemas de información registrados que pueden responderla y recupera la respuesta de acuerdo a la semántica de la consulta. Para ello, nuestro sistema implementa una arquitectura modular permite añadir nuevos sistemas al vuelo siempre que se proporcione su especificación (lenguajes de consulta soportados, modelos y formatos de datos, etc.). Por otro lado, el trabajar con sistemas de información heterogéneos, en particular sistemas relacionados con la Computación Móvil, ha permitido que las contribuciones de esta tesis no se limiten al campo de la búsqueda semántica. A este respecto, se ha estudiado el ámbito de la semántica de las consultas basadas en la localización, y especialmente, la influencia de la semántica de las localizaciones en el procesado e interpretación de las mismas. En particular, se proponen dos modelos ontológicos para modelar y capturar la relaciones semánticas de las localizaciones y ampliar la expresividad de las consultas basadas en la localización. Durante el desarrollo de esta tesis, situada entre el ámbito de la Web Semántica y el de la Computación Móvil, se ha abierto una nueva línea de investigación acerca del modelado de conocimiento volátil, y se ha estudiado la posibilidad de utilizar razonadores basados en Lógicas Descriptivas en dispositivos basados en Android. Por último, nuestro trabajo en el ámbito de las búsquedas semánticas a partir de palabras clave ha sido extendido al ámbito de los agentes conversacionales, haciéndoles capaces de explotar distintas fuentes de datos semánticos actualmente disponibles bajo los principios del Linked Data

RDF Querying

Reactive Web systems, Web services, and Web-based publish/ subscribe systems communicate events as XML messages, and in many cases require composite event detection: it is not sufficient to react to single event messages, but events have to be considered in relation to other events that are received over time. Emphasizing language design and formal semantics, we describe the rule-based query language XChangeEQ for detecting composite events. XChangeEQ is designed to completely cover and integrate the four complementary querying dimensions: event data, event composition, temporal relationships, and event accumulation. Semantics are provided as model and fixpoint theories; while this is an established approach for rule languages, it has not been applied for event queries before

A unified view of data-intensive flows in business intelligence systems : a survey

Data-intensive flows are central processes in today’s business intelligence (BI) systems, deploying different technologies to deliver data, from a multitude of data sources, in user-preferred and analysis-ready formats. To meet complex requirements of next generation BI systems, we often need an effective combination of the traditionally batched extract-transform-load (ETL) processes that populate a data warehouse (DW) from integrated data sources, and more real-time and operational data flows that integrate source data at runtime. Both academia and industry thus must have a clear understanding of the foundations of data-intensive flows and the challenges of moving towards next generation BI environments. In this paper we present a survey of today’s research on data-intensive flows and the related fundamental fields of database theory. The study is based on a proposed set of dimensions describing the important challenges of data-intensive flows in the next generation BI setting. As a result of this survey, we envision an architecture of a system for managing the lifecycle of data-intensive flows. The results further provide a comprehensive understanding of data-intensive flows, recognizing challenges that still are to be addressed, and how the current solutions can be applied for addressing these challenges.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Four Lessons in Versatility or How Query Languages Adapt to the Web

Exposing not only human-centered information, but machine-processable data on the Web is one of the commonalities of recent Web trends. It has enabled a new kind of applications and businesses where the data is used in ways not foreseen by the data providers. Yet this exposition has fractured the Web into islands of data, each in different Web formats: Some providers choose XML, others RDF, again others JSON or OWL, for their data, even in similar domains. This fracturing stifles innovation as application builders have to cope not only with one Web stack (e.g., XML technology) but with several ones, each of considerable complexity. With Xcerpt we have developed a rule- and pattern based query language that aims to give shield application builders from much of this complexity: In a single query language XML and RDF data can be accessed, processed, combined, and re-published. Though the need for combined access to XML and RDF data has been recognized in previous work (including the W3C’s GRDDL), our approach differs in four main aspects: (1) We provide a single language (rather than two separate or embedded languages), thus minimizing the conceptual overhead of dealing with disparate data formats. (2) Both the declarative (logic-based) and the operational semantics are unified in that they apply for querying XML and RDF in the same way. (3) We show that the resulting query language can be implemented reusing traditional database technology, if desirable. Nevertheless, we also give a unified evaluation approach based on interval labelings of graphs that is at least as fast as existing approaches for tree-shaped XML data, yet provides linear time and space querying also for many RDF graphs. We believe that Web query languages are the right tool for declarative data access in Web applications and that Xcerpt is a significant step towards a more convenient, yet highly efficient data access in a “Web of Data”