AntistoÐqish Ontologi n

AntistoÐqish Ontologi n BasÐlhc Sphliìpouloc 1,2 vspiliop@iit.demokritos.gr 1 Tm ma Mhqanik n Plhroforiak n kai Epikoinwniak n Susthmˆtwn, Ergast rio Teqnht c NohmosÔnhc, Panepist mio AigaÐou 2 InstitoÔto Thlepikoinwni n kai Plhroforik c, Ergast rio TeqnologÐac Gn sewn kai LogismikoÔ, E.K.E.F.E. Dhmìkritoc 6 DekembrÐou 2006

Perieqìmena Eisagwg AntistoÐqish - Sugq neush DiadikasÐa AntistoÐqishc Sumperˆsmata ErgasÐa

TÐ eðnai OntologÐa? Mia morf anaparˆstashc gn shc sqetik c me mia jematik perioq, h opoða eðnai: Formalistik Υπάρχει πληθώρα διαθέσιμων γλωσσών οντολογιών, βασισμένες σε διαφορετικές θεωρίες (π.χ. Λογική Πρώτης Τάξης, Description Logics, Frames) Ενα υποσύνολο των γλωσσών οντολογιών υποστηρίζουν μηχανισμούς συμπερασμού (π.χ OWL-DL) Koin c apodekt kai diamoirazìmenh Δίνει την δυνατότητα για επαναχρησιμοποίηση υπάρχουσας γνώσης Ενισχύει την διαλειτουργικότητα μεταξύ εφαρμογών (π.χ. πράκτορες λογισμικού, δικτυακές εφαρμογές) Shmasiologikìc Istìc

Qarakthristikˆ OntologÐac

O Idanikìc Kìsmoc kai h Pragmatikìthta O idanikìc kìsmoc: MÐa gl ssa anaparˆstashc ontologi n AnuparxÐa epikaluptìmenhc gn shc apì tic upˆrqousec ontologðec Oi upˆrqousec ontologðec den exelðssontai 'Uparxh miac koin c kai pagkìsmiac ontologðac pou kalôptei ìlec thc gnwstikèc perioqèc Kˆje gnwstik perioq montelopoieðtai apì èna epanaqrhsimopoioômeno kommˆti thc koin c ontologðac O pragmatikìc kìsmoc: O idanikìc kìsmoc den upˆrqei!

Probl mata pou Qr zoun Antimet pishc Phg tou probl matoc: 'Idioi ìroi qrhsimopoioôntai gia thn anaparˆstash stoiqeðwn thc ontologðac (ènnoiec, idiìthtec, sqèseic, stigmiìtupa) me diaforetik shmasða DiaforetikoÐ ìroi qrhsimopoioôntai gia thn anaparˆstash stoiqeðwn thc ontologðac me koin shmasða Diaforetikèc sqèseic metaxô twn stoiqeðwn thc ontologðac (p.q. diaforetikèc taxonomðec), montelopoioôn thn Ðdia perioq

AntistoÐqish Ontologi n I AntistoÐqish dôo ontologi n eisìdou O 1 kai O 2 eðnai h eôresh gia kˆje stoiqeðo thc O 1 to antðstoiqo stoiqeðo thc O 2 pou èqei th plhsièsterh shmasða. MetaxÔ zeug n stoiqeðwn upologðzetai mia metrik omoiìthtac. H metrik omoiìthtac eðnai mia sunˆrthsh, me tèssera eðdh plhjukìthtac (1:1, 1:n, n:1, n:m) Hmi-autìmatopoihmènec kai pl rwc automatopoihmènec proseggðseic Sunep c antistoðqish EÐdh antistoðqishc metaxô stoiqeðwn: IsodunamÐa ( ) Pio genikì ( ) - Ligìtero Genikì ( ) Epikˆluyh ( )

AntistoÐqish Ontologi n II Pìte mia mèjodoc eðnai Shmasiologik? Den upˆrqei koinˆ apodektìc orismìc ProseggÐseic: Εντοπισμός συνολοθεωρητικών αντιστοιχίσεων (,, ) Χρήση της δομής των οντολογιών εισόδου - Πώς; Χρήση εξωγενούς δομημένης πληροφορίας (π.χ. WordNet) Χρήση τεχνικών αυτόματου συμπερασμού (π.χ. Description Logics, First Order Logics) Koinìc paronomast c: Prosèggish tou no matoc twn stoiqeðwn thc ontologðac Orismìc sugkekrimènwn eid n shmasiologðac kai katˆ pìso qrhsimopoioôntai apì kˆje prosèggish

Sugq neush Ontologi n Sugq neush dôo ontologi n eisìdou O 1 kai O 2 eðnai h paragwg mða nèac ontologðac O 3, h opoða perikleðei ìlh thn plhroforða twn ontologi n O 1 kai O 2. An den upˆrqoun epikalôyeic metaxô twn O 1 kai O 2, sugq neush eðnai h ènwsh touc Sthn prˆxh kurðwc mac endiafèroun oi peript seic me epikalôyeic H koin plhroforða den prèpei na epanalambˆnetai sthn O 3 Qr sh antistoiqðsewn Qr sh endiˆmeshc ontologðac KurÐwc hmi-autìmatec proseggðseic

DiadikasÐa AntistoÐqishc Ontologi n

OmalopoÐhsh Ontologi n Eisìdou Eswterik anaparˆstash twn ontologi n: Koin gl ssa ontologðac (p.q. OWL, DAML+OIL, RDF(S)) Η προσέγγιση MAFRA [1] μετατρέπει τις οντολογίες στην γλώσσα RDF(S)) Anaparastˆseic ˆllou tôpou: Η προσέγγιση Virtual Documents [2] μετατρέπει τις οντολογίες σε RDF γράφο, τον οποίο ορίζουν οι ίδιοι Η προσέγγιση GMO [3] μετατρέπει τις οντολογίες σε διμερείς κατευθυνόμενους γράφους Η προσέγγιση IF-Map [4] μετατρέπει τις οντολογίες σε εκφράσεις Prolog Η προσέγγιση OMEN [5] μετατρέπει τις οντολογίες σε ένα Πιθανοτικό Δίκτυο (Bayesian Net)

Epilog Qarakthristik n Epilègontai ta qarakthristikˆ twn ontologi n eisìdou pou ja qrhsimopoihjoôn EÐte giatð h prosèggish apl c ta agnoeð, eðte giatð den ta jewreð qr sima OrÐzontai exwgeneðc phgèc plhroforðac (p.q. WordNet, WWW) OrÐzetai tuqìn upˆrqon sônolo apì antistoiqðec (OMEN [5])

Epilog StoiqeÐwn twn Ontologi n Epilègontai ta zeôgh twn stoiqeðwn twn ontologi n gia ta opoða upologðzetai h metaxô touc omoiìthta To b ma autì ephreˆzei ˆmesa thn poluplokìthta tou algorðjmou Sun jwc epilègontai ìla ta zeôgh H prosèggish QOM [6] apoteleð exaðresh

DiadikasÐa AntistoÐqhshc Ontologi n

Upologismìc Omoiìthtac I UpologÐzetai h omoiìthta metaxô twn zeug n stoiqeðwn pou epilèqjhsan sto prohgoômeno b ma Pollaplèc metrikèc omoiìthtac eðnai dunatìn na upologistoôn Oi metrikèc axiopoioôn ta qarakthristikˆ twn ontologi n eisìdou pou epilèqjhsan sthn Epilog Qarakthristik n

Upologismìc Omoiìthtac II TÔpoi metrik n: Basismènoi se sôgkish twn alfarijmhtik n pou perigrˆfoun ta stoiqeða twn ontologi n Επέκταση ακρωνυμίων ή συντομογραφιών και λημματοποίηση Απαλοιφή προκαθορισμένων λέξεων Χρήση εξωτερικών μαντείων (π.χ. WordNet) Συμπερίληψη των αλφαριθμητικών που περιγράφουν τα στοιχεία της γειτνίασης Basismènoi sthn dom twn ontologi n: Στην ίδια τη δομή και τις σχέσεις μεταξύ των στοιχείων (π.χ. Αν οι πατέρες δύο εννοιών έχουν ήδη αντιστοιχιθεί) Το πεδίο τιμών των ιδιοτήτων

Sunˆjroish Omoiìthtac - Prosèggish No matoc 'Olec oi metrikèc sunajroðzontai se mða H sunˆjroish mporeð na epiteuqjeð qrhsimopoi ntac th metrik me th megalôterh mikrìterh tim (COMA++ [7]) Me th qr sh bar n, mèsou ìrou, sigmoid function (QOM [6]) Ta bˆrh sun jwc kajorðzontai apì ton qr sth (Cupid [8]) Teqnikèc mhqanik c mˆjhshc èqoun qrhsimopoihjeð (APFEL [9]) Stìqoc eðnai h prosèggish tou no matoc twn stoiqeðwn kai oi metrikèc den eðnai o mìnoc trìpoc Teqnikèc Anˆkthshc PlhroforÐac kai OmadopoÐhshc èqoun efarmosteð (HCONE-merge [10]) Teqnikèc Mhqanik c Mˆjhshc: Πιθανοτικά Δίκτυα (Bayesian Nets) (OMEN [5], BayesOWL [11]) Κατηγοριοποιητές Naive Bayes (GLUE [12])

Aposaf nish No matoc Bˆsh Sunˆjroishc Omoiìthtac Prosèggishc No matoc Epitugqˆnetai me th swst axiopoðhsh tou b matoc Sunˆjroish Omoiìthtac - Prosèggish No matoc Ephreˆzetai apì th plhjukìthta twn antistoiq sewn Upˆrqoun dðaforec proseggðseic: Χρήση κατωφλίου (AnchorPROMPT [13]) Epilog tou qr sth, prokajorismèno MegistopoieÐ to f-measure se pollaplèc qr seic (NOM [14]) Επιλογή του χρήστη (iprompt [13]) Μέγιστες n τιμές (COMA++ [7]) Μέγιστη τιμή + δ Προκαθορισμένο Ποσοστό (NOM [14]) Relaxation Labeling (GLUE [12])

'Elegqoc Sunèpeiac Oi paragìmenec antistoiqðseic eðnai dunatìn na apaiteðtai na eðnai sunep c metaxô touc Den upˆrqei koinˆ apodektìc orismìc

Epanalhptikì B ma Se kˆje epanˆlhyh upologðzontai xanˆ ìlec oi antistoiqðseic mèroc aut n (NOM [14], HCONE-merge [10]) Oi antistoiqðseic thc prohgoômenhc epanˆlhyhc qrhsimopoioôntai sthn trèqousa SthrÐzetai sth diaðsjhsh ìti antistoiqðseic kˆpoiwn geitonik n stoiqeðwn, ephreˆzoun thn omoiìthta twn upoloðpwn

Sumperˆsmata - KateujÔnseic Automatopoihmènec mèjodoi eðnai aparaðthtec Oi upˆrqousec proseggðseic mporoôn na montelopoihjoôn kˆtw apì mia eniaða diadikasða Belti seic mporoôn na gðnoun se ìla ta b mata thc Genik c DiadikasÐac AntistoÐqishc Automatopoihmènoc sunduasmìc twn metrik n omoiìthtac bˆsh twn qarakthristik n twn ontologi n eisìdou AnagkaÐa eðnai h meðwsh thc qronik c poluplokìthtac twn algorðjmwn antistoðqishc Den upˆrqei koinˆ apodektìc orismìc gia to pìte mia mèjodoc eðnai Shmasiologik

Stìqoc I UlopoÐhsh nèac mejìdou pou suneisfèrei sto b ma Prosèggish No matoc, thc Genik c DiadiadikasÐac Χρήση τεχνικών Ομαδοποίησης και Ανάκτησης Πληροφορίας Μετασχηματισμός των οντολογιών εισόδου σε virtual documents - terms πίνακα Ενα v-doc αναπαριστά ένα στοιχείο της οντολογίας (π.χ. μια έννοια) Πιθανοτικά Θεματικά Μοντέλα (Probabilistic Topic Models) για τον εντοπισμό θεματικών ενοτήτων (topics) Η ομοιότητα υπολογίζεται βάση της συνεισφοράς των topics στα v-dovs (π.χ. Kullback Divergence) Πρόβλημα η έλλειψη όρων (κοινών και μη) Qr sh exwgen n phg n plhroforðac (p.q. WordNet, WWW) Qr sh ìrwn apì th geitnðash tou stoiqeðou

Stìqoi II & III Entopismìc sqèsewn upagwg c metaxô stoiqeðwn twn ontologi n eisìdou Χρηση των διανυσμάτων χαρακτηριστικών που έχουν εξαχθεί από τα Πιθανοτικά Θεματικά Μοντέλα Χρήση τεχνικών Επιβλεπόμενης Μηχανικής Μάθησης Θετικά παραδείγματα οι ίδιες οι οντολογίες εισόδου MeÐwsh thc poluplokìthtac tou algorðjmou antistoðqishc Με το να μην εξετάζονται για ομοιότητα, τα ζεύγη στοιχείων που θα οδηγήσουν σε μη συνεπή αντιστοίχιση Βήμα Επιλογή Στοιχείων της Γενικής Διαδικασίας

Stìqoc IV Block Mapping Πληθυκότητα αντιστοίχισης n:m Τα Πιθανοτικά Θεματικά Μοντέλα ορίζουν ένα καινούργιο ν-χώρο, όπου ν τα topics Τα v-docs τοποθετούνται στον -χώρο Εκτος από 1:1 και 1:n αντιστοιχίσεις, εντοπισμός n:m Κριτήριο η απόσταση των v-docs στον ν-χώρο και χρήση π.χ. k-means αλγόριθμου

Peirˆmata Qr sh twn ontologi n apì ton diejn diagwnismì Ontology Alignment Evaluation Initiative (OAEI) 2006 Ευρύ φάσμα ζευγών οντολογιών, όπου κάθε ένα εστιάζει σε διαφορετικά χαρακτηριστικά τους Στόχος είναι να εντοπιστούν τα δυνατά σημεία, αλλά και οι αδυναμίες των αλγορίθμων Κοινά αποδεκτό golden standard Sthn paroôsa fˆsh èqei gðnei h metatrop twn ontologi n eisìdou se virtual documents - terms pðnaka Χρήση των Πιθανοτικών Θεματικών Μοντέλων plsa και LDA Χρήση όρων από σχόλια, ονόματα, ιδιότητες στοιχείων και της γειτνίασης τους Χρήση του WordNet για επιπλέον όρους

AporÐec Sqìlia?? AntistoÐqish Ontologi n BasÐlhc Sphliìpouloc 1,2 vspiliop@iit.demokritos.gr 1 Tm ma Mhqanik n Plhroforiak n kai Epikoinwniak n Susthmˆtwn, Ergast rio Teqnht c NohmosÔnhc, Panepist mio AigaÐou 2 InstitoÔto Thlepikoinwni n kai Plhroforik c, Ergast rio TeqnologÐac Gn sewn kai LogismikoÔ, E.K.E.F.E. Dhmìkritoc 6 DekembrÐou 2006 Euqarist!

N. Silva, B. Motik, R. Volz: MAFRA - A Mapping Framework for Distributed Ontologies. In Proceedings of EKAW, 2002. Y. Qu, W. Hu, G. Cheng: Constructing Virtual Documents for Ontology Matching. In Proceedings of WWW, 2006. V. D. Blondel, A. Gajardo, M. Heymans, P.Senellart, P. Van Dooren. A Measure of Similarity between Graph Vertices: Applications to Synonym Extraction and Web Searching. SIAM Review, 46(4) (2004) 647-666. Y. Kalfoglou, M. Schorlemmer: IF-Map: an ontology mapping method based on Information Flow theory Journal on data Semantics, 2003. P. Mitra, N. Noy, A. R. Jaiswal: Ontology Mapping Discovery with Uncertainty. In Proceedings of ISWC, 2005. M. Ehrig, S. Staab: QOM - Quick Ontology Mapping In Proceedings of ISWC, 2004.

D. Aumuller, H. H. Do, S. Massmann, and E. Rahm. Schema and ontology matching with COMA++. In Proceedings of the International Conference on Management of Data (SIGMOD), Software Demonstration, 2005. J. Madhavan, P. Bernstein, E. Rahm: Generic Schema Matching with Cupid. In Proceedings of VLDB, 2001. M. Ehrig, S. Staab, Y. Sure: Bootstrapping Ontology Alignment Methods with APFEL. In Proceedings of ISWC, 2005. K. Kotis, G. A. Vouros, K. Stergiou: Towards Automatic Merging of Domain Ontologies: The HCONE-merge approach Journal of Web Semantics, (2006). Pan R, Ding Z, Yu Y, Peng Y (2005). A Bayesian Network Approach to Ontology Mapping. In Proceedings of ISWC 2005. Galway, Ireland.

A. Doan, J. Madhavan, P. Domingos, A. Halevy: Learning to map ontologies on the semantic web. Proceedings of WWW, 2002 N. Noy and M. Musen: The PROMPT Suite: Interactive tools for ontology merging and mapping. International Journal of Human-Computer Studies, 2003. M. Ehrig, Y. Sure: Ontology Mapping: An Integrated Approach In Proceedings of ESWS, 2004. S. Melnik, H. Garcia-Molina, E. Rahm: Similarity Flooding: A Versatile Graph Matching Algorithm. In Proceedings of ICDE, 2002.