Découverte et Réparation des Alignements d’Ontologies dans le Web de Données Liées

Abstract

الملخص (بالعربية) : أدى انتشار تطور الأنطولوجيات إلى ظهور مستودعات الأنطولوجيا لتخزين ومشاركة الأنطولوجيات و المطابقات. لا تعتمد فائدة هذه المستودعات على جودة الأنطولوجيات فحسب، بل تعتمد أيضًا على جودة المطابقة بينها. في الواقع، يمكن أن يؤثر تطور الأنطولوجيات بسبب التغييرات في مجالات المعرفة على المطابقة بينها ويجعلها غير صالحة للإستعمال. لذلك، يجب تطوير المطابقات و صيانتها لمواكبة التغيير في الأنطولوجيا. بينما التحدي الرئيسي لأساليب تطوير المطابقة بعد التغيير الأنطولوجي هو الحفاظ على اتساق المطابقة بعد تطبيق التغيير، فإن الهدف من هذا العمل هو اتخاذ خطوة إلى الأمام من خلال النظر في تطوير المطابقة في ظل التغييرات الأنطولوجية مع مراعاة مبدأ التحفظ. تقدم هذه الأطروحة مساهمتين رئيسيتين: مساهمة منهجية وتحليل معمق لأساليب تطوير المطابقة. فيما يتعلق بالمساهمة المنهجية ، تُعرف الأطروحة رياضيًا مشكلة تحفظ المطابقة في ظل التغيير الأنطولوجي. هذه المشكلة تُقسم بعد ذلك إلى مشكلتين فرعيتين. تتعلق الأولى بكشف انتهاكات التحفظ، وهنا تقترح الأطروحة نمطين حسب نوع التغيير الأنطولوجي. و تتعلق الثانية بإصلاح المطابقة، وهنا يتم استعمال خوارزمية مجموعة الضرب لنظرية التشخيص و تكييفها لسياق المحافظة على المطابقة في ظل التغيير الأنطولوجي. أدى تحليل الأدبيات إلى تصنيف طرق تطوير المطابقة وفقًا لفئتين. بينما يحسب الصنف الأول مطابقة جديدة إبتداءا من الصفر باستخدام تقنيات مطابقة الأنطولوجيات، يعيد الصنف الثاني استخدام المطابقة القديمة قدر الإمكان من خلال تكييفها مع التغيير الأنطولوجي. على أساس هذا التصنيف، تتموضع هذه الأطروحة ضمن الفئة الثانية من الأعمال لتكييف المطابقات وفقًا للمتطلبات الأنطولوجية الجديدة. أخيرًا، توضح التجربة التي تم إجراؤها إمكانية التطبيق العملي للنهج المقترح من ناحية، ومن ناحية أخرى ، فإن طرق مطابقة الأنطولوجيات لا تتوافق بشكل جيد مع مشكلة تحفظ المطابقة في ظل التغيير الأنطولوجي وتقترح التجربة العمل الحالي كعنصر إضافي لطرق تطوير المطابقة. الكلمات المفتاحية : انتهاكات مبدأ التحفظ، تطور المطابقة ، التغيير الأنطولوجي، إصلاح المطابقة.

Résumé (Anglais) : The proliferation of ontology development has led to the appearance of ontology repositories to store and share ontologies and alignments. The usefulness of these repositories depends not only on ontologies quality, but also on alignments between them. Indeed, the evolution of ontologies following changes in their knowledge domains may affect and make obsolete the alignment between them. Thus, alignments must be evolved and maintained in order to keep up with the change in ontologies. While the main challenge for alignment evolution under ontology change methods is to maintain the alignment consistency after applying the change, the objective of this work is to take a step forward by considering the alignment evolution under ontological changes according to the conservativity principle. Two major contributions are brought by this dissertation: a methodology knowledge contribution and an in-depth analysis of the alignment evolution approaches. About the methodological contribution, the dissertation formally defines the alignment conservativity under the ontological change problem. This problem is then refined into two sub-problems. The first concerns the detection of conservativity violations, and here the dissertation proposes two patterns according to the type of ontological change. The second concerns the repair of the alignment, and there the Hitting set algorithm of diagnosis theory has been adapted for the alignment conservativity under the ontological change context. The literature analysis has led to classify the alignment evolution methods according to two categories. While the first calculates a new alignment from scratch by using ontology matching techniques, the second one reuses as much as possible the old alignment by adapting it to the ontological change. Based on this classification, this dissertation is positioned under the second works class to adapt the alignment according to new ontological requirements. Finally, the conducted experiment demonstrates on the one hand the practical applicability of the proposed approach, and on the other hand that ontology matching methods do not fit well for the alignment conservativity under the ontological change problem and suggests the current proposal as an add-on component to alignment evolution methods. Keywords. Conservativity Principle Violations, Alignment Evolution, Ontological Change, Alignment Repair.

Résumé (Français) : La prolifération du développement d'ontologies a conduit à l'apparition d'entrepôts d'ontologies pour stocker et partager des ontologies et des alignements. L'utilité de ces entrepôts dépend non seulement de la qualité des ontologies, mais aussi des alignements entre elles. En effet, l'évolution des ontologies suite aux changements dans leurs domaines de connaissances peut affecter et rendre obsolète l'alignement entre elles. Par conséquent, les alignements doivent être évolués et maintenus pour suivre le changement dans les ontologies. Bien que le principal défi pour les méthodes d'évolution d'alignement suivant le changement ontologique est de maintenir la consistance de l'alignement après l'application du changement, l'objectif de ce travail est de faire un pas en avant en considérant l'évolution de l'alignement sous les changements ontologiques par rapport au principe de la conservativité. Deux contributions majeures sont apportées par cette thèse: un apport méthodologique et une analyse approfondie des approches d'évolution d'alignement. À propos de la contribution méthodologique, la thèse définit formellement le problème de la conservativité de l'alignement sous le changement ontologique. Ce problème est ensuite raffiné en deux sous-problèmes. Le premier concerne la détection des violations de la conservativité, et ici la thèse propose deux paternes selon le type de changement ontologique. Le deuxième concerne la réparation de l'alignement, et là l'algorithme Hitting Set de la théorie du diagnostic est adapté pour le contexte de la conservativité de l'alignement sous le changement ontologique. L'analyse de la littérature a abouti à classifier les méthodes d'évolution d'alignement selon deux catégories. Alors que la première calcule un nouvel alignement à partir de zéro en utilisant des techniques de matching d'ontologies, la deuxième catégorie réutilise autant que possible l'ancien alignement en l'adaptant au changement ontologique. Sur la base de cette classification, cette thèse se positionne sous la deuxième classe de travaux pour adapter l'alignement en fonction des nouvelles exigences ontologiques. Enfin, l'expérimentation démontre d'une part l'applicabilité pratique de l'approche proposée, et d'autre part que les méthodes de matching d'ontologies ne correspondent pas bien au problème de la conservativité de l'alignement sous le changement ontologique et suggère la proposition actuelle comme un composant plug-in aux méthodes d'évolution de l'alignement. Mots clés. Violations du Principe de la Conservativité, Evolution de l'Alignement, Changement Ontologique, Réparation de l'Alignement.