Chuyển đổi mô hình quan hệ sang mô hình ngữ nghĩa dựa trên Ontology

Bài báo này nghiên cứu và đề xuất một hướng tiếp cận trong việc chuyển đổi dữ liệu từ dạng cơ sở dữ liệu quan hệ (RDB) sang Ontology được biểu diễn bằng các ngôn ngữ RDF và OWL. Quá trình chuyển đổi bao gồm 2 bước chính: (i) Ánh xạ lược đồ (tạo ra các lớp từ các bảng, tạo ra các thuộc tính đối tượng (object property) từ các khóa ngoại và tạo ra thuộc tính kiểu dữ liệu (datatype property) từ các thuộc tính không tham gia vào khóa ngoại), (ii) Ánh xạ dữ liệu (tạo ra các thể hiện).
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chuyển đổi mô hình quan hệ sang mô hình ngữ nghĩa dựa trên OntologyTẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012CHUYỂN ĐỔI MÔ HÌNH QUAN HỆ SANG MÔ HÌNH NGỮ NGHĨADỰA TRÊN ONTOLOGYNguyễn Lý Hữu Huấn1, Hoàng Hữu Hạnh2,Lê Mạnh Thạnh21Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế2Đại học HuếTóm tắt. Bài báo này nghiên cứu và đề xuất một hướng tiếp cận trong việc chuyểnđổi dữ liệu từ dạng cơ sở dữ liệu quan hệ (RDB) sang Ontology được biểu diễnbằng các ngôn ngữ RDF và OWL. Quá trình chuyển đổi bao gồm 2 bước chính: (i)Ánh xạ lược đồ (tạo ra các lớp từ các bảng, tạo ra các thuộc tính đối tượng (objectproperty) từ các khóa ngoại và tạo ra thuộc tính kiểu dữ liệu (datatype property) từcác thuộc tính không tham gia vào khóa ngoại), (ii) Ánh xạ dữ liệu (tạo ra các thểhiện).1. Giới thiệuChúng ta đã biết, hiện nay phần lớn dữ liệu trên web đang được lưu trữ trong cáchệ quản trị cơ sở dữ liệu quan hệ (RDBMS) với các ưu điểm đã được chứng minh vềcác mặt: khả năng mở rộng, lưu trữ hiệu quả, tối ưu hóa việc thực thi các câu truy vấn,độ an toàn. Tuy nhiên, các cơ sở dữ liệu quan hệ (RDB) thường là tách biệt nhau, khôngđồng nhất về lược đồ, thuật ngữ, định danh và mức độ chi tiết của sự biểu diễn dữ liệu.Do đó, người ta đã sử dụng kỹ thuật RDF và Ontology nhằm cung cấp một nền tảng choviệc tích hợp tất cả các nguồn dữ liệu đó.Hiện nay, một vấn đề đang được các nhà khoa học quan tâm và cũng là mộtphần quan trọng trong việc phát triển của Web ngữ nghĩa là làm thế nào để sử dụngnguồn dữ liệu khổng lồ của web hiện tại một cách có hiệu quả, nghĩa là cần có cơ chế đểthực hiện việc chuyển đổi dữ liệu từ mô hình quan hệ sang mô hình dữ liệu của Webngữ nghĩa (là Ontology được biểu diễn bằng các ngôn ngữ RDF và OWL). Hơn nữaviệc chuyển đổi này phải được thực hiện một cách tự động, trong suốt.Trong bài báo này, chúng tôi sẽ đề xuất các quy tắc để ánh xạ từ một cơ sở dữliệu quan hệ sang RDF/OWL một cách tự động và không cần sử dụng đến Ontology đãcó sẵn. Chúng tôi không sử dụng đến việc mở rộng bất cứ một ngôn ngữ Web ngữ nghĩanào để hỗ trợ các ràng buộc, do đó sẽ không làm cho Web ngữ nghĩa trở nên rắc rối hơnvà quá trình ánh xạ cũng dễ dàng được triển khai.Hình 1 nhằm minh họa cho ý tưởng cơ bản của phương pháp này. Một cơ sở dữ115liệu quan hệ được chuyển đổi sang Ontology bằng cách sử dụng một tập các quy tắc ánhxạ. Các quy tắc này ánh xạ các cấu trúc của một mô hình quan hệ (các bảng, cột, ràngbuộc, …) với các cấu trúc của tương ứng của mô hình Ontology (các lớp, thuộc tính,giới hạn, …). Chúng tôi sẽ áp dụng các quy tắc này vào cơ sở dữ liệu quan hệ để sinh raOntology. Bởi vì các quy tắc ánh xạ là xác định trên mức độ mô hình, nên nó có thểđược áp dụng cho bất kỳ một cơ sở dữ liệu nào miễn là cùng dựa trên một mô hình quanhệ cho trước.Mô hìnhquan hệCác quy tắc ánh xạdựa trênCSDLquan hệMô hìnhOntologySử dụngChuyển đổidựa trênOntology(Đích)(Nguồn)Hình 1. Phương pháp chuyển đổi từ CSDL quan hệ sang Ontology.Trong phần tiếp theo, chúng tôi sẽ trình bày phương pháp chuyển đổi của mình,bao gồm bảng chuyển đổi kiểu dữ liệu, ánh xạ một số ràng buộc trên thuộc tính, và cácquy tắc chuyển đổi bảng và thuộc tính trong từng trường hợp cụ thể.2. Phương pháp chuyển đổi từ cơ sở dữ liệu quan hệ sang OntologyQuá trình ánh xạ được trình bày ở đây bao gồm việc tạo ra các lớp từ các bảng,tạo ra các thuộc tính đối tượng (object property) từ các khóa ngoại và tạo ra thuộc tínhkiểu dữ liệu (datatype property) từ các thuộc tính không tham gia vào khóa ngoại.2.1. Bảng chuyển đổi kiểu dữ liệuViệc chuyển đổi từ các lược đồ quan hệ sang Ontology đòi hỏi phải giữ nguyêncác thông tin về kiểu dữ liệu. Không giống như trong SQL, OWL không có các kiểu dữliệu được định nghĩa sẵn, thay vào đó, nó sử dụng các kiểu dữ liệu của XML Schema(XSD). Bảng 1 là danh sách một số kiểu dữ liệu thường dùng trong SQL cùng với kiểudữ liệu tương ứng trong XSD.Bảng 1: Ánh xạ kiểu dữ liệu từ SQL sang XSD.Kiểu dữ liệu trong SQLKiểu dữ liệu trong XSDKiểu sốDecimal, Numericxsd;decimal116Realxsd;floatFloatxsd;doubleInteger, Intxsd;Integer, xsd;positiveInteger,xsd;negativeIntegerxsd;nonPositiveInteger,xsd;nonNegativeIntegerBigIntxsd;longSmallIntxsd;shortTinyIntxsd;unsignedByteKiểu chuỗi, ký tựChar, VarChar,Nchar, NVarChar, Text, NTextxsd;stringKiểu ngày tháng, thời gianDateTimexsd;dateTimeDatexsd;dateTimexsd;timeCác kiểu khácBinary, VarBinaryxsd;base64BinaryBooleanxsd;booleanVariantxsd;anyType2.2. Quy tắc ánh xạ một số ràng buộc trên thuộc tínhNgôn ngữ SQL hỗ trợ các ràng buộc UNIQUE, NOT NULL, PRIMARY KEY,FOREIGN KEY, CHECK, DEFAULT. Tuy nhiên, không phải tất cả các ràng buộc nàyđều có thể được ánh xạ sang OWL. Chẳng hạn như ràng buộc DEFAULT (quy định giátrị mặc định cho một thuộc tính) là không có thành phần tương ứng trong OWL, vì vậynó sẽ không được xét đến.Sau đây chúng tôi sẽ đưa ra cá ...