Building an effective and efficient background knowledge resource to enhance ontology matching

International audienceOntology matching is critical for data integration and interoperability. Original ontology matching approaches relied solely on the content of the ontologies to align. However, these approaches are less effective when equivalent concepts have dissimilar labels and are structured with different modeling views. To overcome this semantic heterogeneity, the community has turned to the use of external background knowledge resources. Several methods have been proposed to select ontologies, other than the ones to align, as background knowledge to enhance a given ontology-matching task. However, these methods return a set of complete ontologies, while, in most cases, only fragments of the returned ontologies are effective for discovering new mappings. In this article, we propose an approach to select and build a background knowledge resource with just the right concepts chosen from a set of ontologies, which improves efficiency without loss of effectiveness. The use of background knowledge in ontology matching is a double-edged sword: while it may increase recall (i.e., retrieve more correct mappings), it may lower precision (i.e., produce more incorrect mappings). Therefore, we propose two methods to select the most relevant mappings from the candidate ones: (1)~a selection based on a set of rules and (2)~a selection based on supervised machine learning. Our experiments, conducted on two Ontology Alignment Evaluation Initiative (OAEI) datasets, confirm the effectiveness and efficiency of our approach. Moreover, the F-measure values obtained with our approach are very competitive to those of the state-of-the-art matchers exploiting background knowledge resources

SIFR BioPortal : Un portail ouvert et générique d’ontologies et de terminologies biomédicales françaises au service de l’annotation sémantique

National audienceContexte – Le volume de données en biomédecine ne cesse de croître. En dépit d'une large adoption de l'anglais, une quantité significative de ces données est en français. Dans le do-maine de l’intégration de données, les terminologies et les ontologies jouent un rôle central pour structurer les données biomédicales et les rendre interopérables. Cependant, outre l'existence de nombreuses ressources en anglais, il y a beaucoup moins d'ontologies en français et il manque crucialement d'outils et de services pour les exploiter. Cette lacune contraste avec le montant considérable de données biomédicales produites en français, par-ticulièrement dans le monde clinique (e.g., dossiers médicaux électroniques). Methode & Résultats – Dans cet article, nous présentons certains résultats du projet In-dexation sémantique de ressources biomédicales francophones (SIFR), en particulier le SIFR BioPortal, une plateforme ouverte et générique pour l’hébergement d’ontologies et de terminologies biomédicales françaises, basée sur la technologie du National Center for Biomedical Ontology. Le portail facilite l’usage et la diffusion des ontologies du domaine en offrant un ensemble de services (recherche, alignements, métadonnées, versionnement, vi-sualisation, recommandation) y inclus pour l’annotation sémantique. En effet, le SIFR An-notator est un outil d’annotation basé sur les ontologies pour traiter des données textuelles en français. Une évaluation préliminaire, montre que le service web obtient des résultats équivalents à ceux reportés précedement, tout en étant public, fonctionnel et tourné vers les standards du web sémantique. Nous présentons également de nouvelles fonctionnalités pour les services à base d’ontologies pour l’anglais et le français

Utilisation des ressources de connaissances externes pour améliorer l'alignement d'ontologies biomédicales

Life sciences produce a huge amount of data (e.g., clinical trials, scientific articles) so that integrating and analyzing all the datasets related to a given research question like the correlation between phenotypes and genotypes, is a key element for knowledge discovery. The life sciences community adopted Semantic Web technologies to achieve data integration and interoperability, especially ontologies which are the key technology to represent and share the increasing amount of data on the Web. Indeed, ontologies provide a common domain vocabulary for humans, and formal entity definitions for machines.A large number of biomedical ontologies and terminologies has been developed to represent and annotate various datasets. However, datasets represented with different overlapping ontologies are not interoperable. It is therefore crucial to establish correspondences between the ontologies used; an active area of research known as ontology matching.Original ontology matching methods usually exploit the lexical and structural content of the ontologies to align. These methods are less effective when the ontologies to align are lexically heterogeneous i.e., when equivalent concepts are described with different labels. To overcome this issue, the ontology matching community has turned to the use of external knowledge resources as a semantic bridge between the ontologies to align. This approach arises several new issues mainly: (1) the selection of these background resources, (2) the exploitation of the selected resources to enhance the matching results. Several works have dealt with these issues jointly or separately. In our thesis, we made a systematic review and historical evaluation comparison of state-of-the-art approaches.Ontologies, others than the ones to align, are the most used background knowledge resources. Related works often select a set of complete ontologies as background knowledge, even if, only fragments of the selected ontologies are actually effective for discovering new mappings. We propose a novel BK-based ontology matching approach that selects and builds a knowledge resource with just the right concepts chosen from a set of ontologies. The conducted experiments showed that our BK selection approach improves efficiency without loss of effectiveness.Exploiting background knowledge resources in ontology matching is a double-edged sword: while it may increase recall (i.e., retrieve more correct mappings), it may lower precision (i.e., produce more incorrect mappings). We propose two methods to select the most relevant mappings from the candidate ones: (1) based on a set of rules and (2) with Supervised Machine Learning. We experiment and evaluate our approach in the biomedical domain, thanks to the profusion of knowledge resources in biomedicine (ontologies, terminologies and existing alignments).We evaluated our approach with extensive experiments on two Ontology Alignment Evaluation Initiative (OAEI) benchmarks. Our results confirm the effectiveness and efficiency of our approach and overcome or compete with state-of-the-art matchers exploiting background knowledge resources.Les sciences de la vie produisent de grandes masses de données (par exemple, des essais cliniques et des articles scientifiques). L'intégration et l'analyse des différentes bases de données liées à la même question de recherche, par exemple la corrélation entre phénotypes et génotypes, sont essentielles pour découvrir de nouvelles connaissances. Pour cela, la communauté des sciences de la vie a adopté les techniques du Web sémantique pour réaliser l'intégration et l'interopérabilité des données, en particulier les ontologies. En effet, les ontologies représentent la brique de base pour représenter et partager la quantité croissante de données sur le Web. Elles fournissent un vocabulaire commun pour les humains, et des définitions d'entités formelles pour les machines.Un grand nombre d'ontologies et de terminologies biomédicales a été développé pour représenter et annoter les différentes bases de données existantes. Cependant, celles qui sont représentées avec différentes ontologies qui se chevauchent, c'est à dire qui ont des parties communes, ne sont pas interopérables. Il est donc crucial d'établir des correspondances entre les différentes ontologies utilisées, ce qui est un domaine de recherche actif connu sous le nom d'alignement d'ontologies.Les premières méthodes d'alignement d'ontologies exploitaient principalement le contenu lexical et structurel des ontologies à aligner. Ces méthodes sont moins efficaces lorsque les ontologies à aligner sont fortement hétérogènes lexicalement, c'est à dire lorsque des concepts équivalents sont décrits avec des labels différents. Pour pallier à ce problème, la communauté d'alignement d'ontologies s'est tournée vers l'utilisation de ressources de connaissance externes en tant que pont sémantique entre les ontologies à aligner. Cette approche soulève plusieurs nouvelles questions de recherche, notamment : (1) la sélection des ressources de connaissance à utiliser, (2) l'exploitation des ressources sélectionnées pour améliorer le résultat d'alignement. Plusieurs travaux de recherche ont traité ces problèmes conjointement ou séparément. Dans notre thèse, nous avons fait une revue systématique et une comparaison des méthodes proposées dans la littérature. Puis, nous nous sommes intéressés aux deux questions.Les ontologies, autres que celles à aligner, sont les ressources de connaissance externes (Background Knowledge : BK) les plus utilisées. Les travaux apparentés sélectionnent souvent un ensemble d'ontologies complètes en tant que BK même si, seuls des fragments des ontologies sélectionnées sont réellement efficaces pour découvrir de nouvelles correspondances. Nous proposons une nouvelle approche qui sélectionne et construit une ressource de connaissance à partir d'un ensemble d'ontologies. La ressource construite, d'une taille réduite, améliore, comme nous le démontrons, l'efficience et l'efficacité du processus d'alignement basé sur l'exploitation de BK.L'exploitation de BK dans l'alignement d'ontologies est une épée à double tranchant : bien qu'elle puisse augmenter le rappel (i.e., aider à trouver plus de correspondances correctes), elle peut réduire la précision (i.e., générer plus de correspondances incorrectes). Afin de faire face à ce problème, nous proposons deux méthodes pour sélectionner les correspondances les plus pertinentes parmi les candidates qui se basent sur : (1) un ensemble de règles et (2) l'apprentissage automatique supervisé. Nous avons expérimenté et évalué notre approche dans le domaine biomédical, grâce à la profusion de ressources de connaissances en biomédecine (ontologies, terminologies et alignements existants). Nous avons effectué des expériences intensives sur deux benchmarks de référence de la campagne d'évaluation de l'alignement d'ontologie (OAEI). Nos résultats confirment l'efficacité et l'efficience de notre approche et dépassent ou rivalisent avec les meilleurs résultats obtenus

Une Ontologie des Processus Métier (BBO) pour guider un Agent Virtuel

National audienceLes activités de recherche dans le domaine de la Modélisation de Processus Métier ont donné lieu à différentes propositions de modèles et ontologies, certains étant reconnus comme standards. Mais aucun de ces modèles n’est, à notre connaissance, suffisamment riche pour permettre à un agent virtuel de superviser l’exécution d’un processus métier et d’exploiter des Retours d’EXpériences (REX) en cas d’anomalie. Notre participation au projet AVI-REX, en partenariat avec de grandes entreprises industrielles, a pour objectif de construire une telle ontologie. Le travail présenté dans cet article correspond à la première étape de la construction, à savoir la description de processus métier, avec toutes les connaissances requises pour leur exécution. Pour répondre aux besoins spécifiés, nous nous sommes basés sur plusieurs modèles existants, que nous avons intégrés puis enrichis. L’ontologie obtenue, appelée BBO, a été évaluée selon différents critères, puis mise à disposition de la communauté

BBO: BPMN 2.0 Based Ontology for Business Process Representation

National audienceAny industrial company has its own business processes, which is a number of related tasks that have to be executed to reach well-defined goals. In order to analyze, improve, simulate and automate these processes, it is essential to represent them in a formal way. The activity of representing business processes is known as Business Process Modelling(BPM); it is an active research area that attracts more and more attention with the emergence of Industry 4.0. Semantic Web technologies, especially ontologies, are promising means to advance BPM and to realize the Industry 4.0 vision. In this scope, we developed the BBO (BPMN 2.0 Based Ontology) ontology for business process representation, by reusing existing ontologies and meta-models like BPMN 2.0, the state-of-the-art meta-model for business process representation.We evaluated BBO using schema metrics, which showed that it was a deep and rich ontology with a variety of relationships. Thanks to a use case,we illustrated the ability of BBO to represent real business processes in a fine-grained way and to express and answer the competency questions identified at the specification stage

Comparing Business Process Ontologies for Task Monitoring

International audienceBusiness process (BP) modelling is an active area of research due to its multiple applications. For systems that support/monitor operators to perform their tasks (i.e., tasks of a given BP), a formal representation is essential. Various BP ontologies are available to formally represent BP. In this paper, we review and compare a set of nine BP ontologies according to their ability to represent process specification and process execution in a fine-grained way to enable task monitoring. The comparison shows that, on the one hand, ontologies developed from scratch establish a clear distinction between process specification and process execution, but do not allow to represent workflow constraints required for process execution. On the other hand, most of the ontologies, that are ontological versions of existing BP modeling languages, focus only on process specifications but do not represent process execution, or mix the representation of BP specification and execution

Réconciliation d'alignements multilingues dans BioPortal

International audienceDe nos jours, les ontologies sont souvent développées de manière multilingue. Cependant, pour des raisons historiques, dans le domaine biomédical, de nombreuses ontologies ou terminologies ont été traduites d'une langue à une autre ou sont maintenues explicitement dans chaque langue. Cela génère deux ontologies potentiellement alignées mais avec leurs propres spécificités (format, développeurs, versions, etc.). Souvent, il n'existe pas de représentation formelle des liens de traduction reliant les ontologies traduites aux originales et ils ne sont pas accessibles sous forme de linked data. Cependant, ces liens sont très importants pour l'interopérabilité et l'intégration de données biomédicales multilingues. Dans cet article, nous présentons les résultats d'une étude de réconciliation des liens de traduction entre ontologies sous forme d'alignements multilingues. Nous avons réconcilié et représenté à l'aide de vocabulaire du web sémantique, plus de 228K mappings entre dix ontologies anglaises hébergées sur le NCBO BioPortal et leurs traductions françaises. Ensuite, nous avons stocké à la fois les ontologies et les mappings sur une version française de la plate-forme, appelée SIFR BioPortal, pour rendre le tout disponible en RDF (données liées). La réconciliation des alignements s'est avérée plus complexe que ce qu'on pourrait penser car les traductions ne sont que rarement l'exacte copie des originales comme nous le discutons. Mots-clés : Mappings ou alignements multilingues, réconciliations de mappings, web sémantique, données liées, alignement d'ontologies, entrepôt d'ontologies, ontologies biomédicales, BioPortal, interopérabilité et intégration de données, diffusion de données et de connaissances

A FAIR Core Semantic Metadata Model for FAIR Multidimensional Tabular Datasets

International audienceTabular format is a common format in open data. However, the meaning of columns is not always explicit which makes if difficult for non-domain experts to reuse the data. While most efforts in making data FAIR are limited to semantic metadata describing the overall features of datasets, such a description is not enough to ensure data interoperability and reusability. This paper proposes to reduce this weakness thanks to a (FAIR) core semantic model that is able to represent different kinds of metadata, including the data schema and the internal structure of a dataset. This model can then be linked to domain-specific definitions to provide domain understanding to data consumers

Un modèle sémantique en vue d’améliorer la FAIRisation des données météorologiques

National audienceMaking meteorological data FAIR in order to ease its reuse is a strategic issue because this data is essential to advance research in many fields. This work proposes a semantic model which combines a metadata model and a data model for describing meteorological observation data. Indeed, modeling (meta)data is an essential step towards their FAIRification. We use the SYNOP open dataset made available by Météo-France to illustrate how difficult data access and understanding can be, and how the use of the proposed model to represent meteorological data improves their compliance with the "F", "I" and "R" principles.Rendre les données météorologiques FAIR pour faciliter leur réutilisation est un enjeu stratégique car ce sont des données essentielles à la recherche scientifique dans de nombreux domaines. Cet article propose un modèle sémantique associant un modèle de métadonnées et un modèle de données pour décrire les données météorologiques d’observation. En effet, la modélisation des (méta)données est une étape essentielle vers leur FAIRisation. Nous utilisons le jeu de données "SYNOP" de Météo-France pour illustrer les difficultés liées à l’accès et à la compréhension de ce type de données, et pour montrer comment le modèle proposé améliore leur adhésion aux principes "F", "I", et "R"

Towards the FAIRification of Meteorological Data: a Meteorological Semantic Model (MTSR 2021)

International audienceMeteorological institutions produce a valuable amount of data as a direct or side product of their activities, which can be potentially explored in diverse applications. However, making this data fully reusable requires considerable efforts in order to guarantee compliance to the FAIR principles. While most efforts in data FAIRification are limited to describing data with semantic metadata, such a description is not enough to fully address interoperability and reusability. We tackle this weakness by proposing a rich ontological model to represent both metadata and data schema of meteorological data. We apply the proposed model on a largely used meteorological dataset, the "SYNOP" dataset of Météo-France and show how the proposed model improves FAIRness