Proposta de doutorado - Alinhamento de esquemas baseado em instâncias
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O documento apresenta uma proposta de doutorado sobre alinhamento de esquemas baseado em instâncias. A proposta discute a definição do problema, a abordagem proposta que envolve alinhamento de tesauros e esquemas conceituais utilizando instâncias, trabalhos relacionados e as contribuições, organização e cronograma da tese.
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- 1. Alinhamento de esquemas baseado em instâncias PROPOSTA DE DOUTORADO Daniela F. Brauner Orientador: Prof. Marco Antonio Casanova
- 2. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 3. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 4. © Daniela F. Brauner Definição do problema • Como acessar bancos de dados que adotam esquemas heterogêneos? SA TB DBA DBB ? Esquema conceitual: descreve em alto nível como organizar os dados armazenados em um BD Esquema de Classificação: classifica os dados armazenados em um BD em categorias pré- definidas Ex: palavras-chave, tesauros, taxonomias. ? TA ? SB
- 5. © Daniela F. Brauner Definição do problema Ex: ID FULL_NAME_ND DSG DMS_LAT DMS_LONG LAT LONG 67203 Rio de Janeiro PPLA -225400 -431400 -22.9 -43.2333333 39870 Rio de Janeiro STM -115100 -450900 -11.45 -45.15 76124 São Sebastião do Rio de Janeiro PPLA -225400 -431400 -22.9 -43.2333333 identifier display-name class gml:y gml:x adlgaz-1-1457057-00 Rio de Janeiro, Estado do - Brazil administrative areas -22.0 -42.5 adlgaz-1-1457059-20 Rio de Janeiro, Serra do - Brazil mountains -17.95 -44.95 adlgaz-1-1457061-32 Rio de Janeiro - Brazil populated places -22.9 -43.2333 adlgaz-1-1437138-6b Janeiro, Rio de - Brazil streams -11.85 -45.15 adlgaz-1-3223719-6f Rio de Janeiro - Loreto, Departamento de - Peru populated places -4.3833 -71.8167 DBA DBB
- 6. © Daniela F. Brauner Definição do problema Solução: • Alinhamento de esquemas (schema matching): Dados dois esquemas como entrada, gerar um mapeamento entre os elementos desses esquemas que correspondem semanticamente um ao outro. µ SA sb = µ(sa) SB
- 7. © Daniela F. Brauner Definição do problema Aplicações: • Transformação de dados Ex: data warehousing • Mediação de consultas Ex: arquitetura de mediadores
- 8. © Daniela F. Brauner Definição do problema TA TB DBA DBB Transformação de dados: __ __ __ __ __ __ ? “Populated places” ≠ “PPL”
- 9. © Daniela F. Brauner Definição do problema TA TB DBA DBB __ __ __ __ __ __ “Populated places” “PPL” Transformação de dados:
- 10. © Daniela F. Brauner Definição do problema TA TB DBA DBB Populated placesPopulated places ClientClient Request “Populated places” Request “PPL” __ __ __ __ __ __ TA PPLPPL TB Mediação de consultas:
- 11. © Daniela F. Brauner Definição do problema TA TB DBA DBB Populated placesPopulated places ClientClient Request “Populated places” Request “Populated places” Request “PPL” “Populated places” “PPL” __ __ __ __ __ __ __ __ __ Mediação de consultas: TA ?
- 12. © Daniela F. Brauner Definição do problema Como obter os mapeamentos? Manualmente: • Nível de esforço linear com relação ao número de mapeamentos • Processo tedioso e dispendioso – Consome cerca de 40% do tempo de trabalho dos departamentos de TI Abordagens a priori: • Requer amadurecimento das técnicas de projeto de BDs Abordagens sintáticas: • Suscetíveis a erros Abordagens semânticas: • Utilizam instâncias CASANOVA, M. A.; BREITMAN, K. K.; BRAUNER, D. F.; MARINS, A. L. Database Conceptual Schema Matching. IEEE Computer Society, Computer, vol. 40, n. 10, pp. 102-104, Oct., 2007. KEENE, C. Data Services for Next-Generation SOAs. SOA WebServices Journal, 4(12), 2004. http://webservices.syscon.com/read/47283.htm
- 13. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 14. © Daniela F. Brauner Abordagem proposta • Alinhamento de esquemas utilizando instâncias – Abordagem a priori: descoberta dos mapeamentos antes da implantação do mediador – Abordagem adaptativa: descoberta e adaptação dos mapeamentos de forma incremental, utilizando as respostas às consultas dos usuários como evidências dos mapeamentos
- 15. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 16. © Daniela F. Brauner DBA Alinhamento de tesauros • Utilizando instâncias – Identifica instâncias equivalentes – Conta os casamentos entre termos de tesauros distintos – Define taxa de mapeamento para pares de termos ID FULL_NAME_ND DSG DMS_LAT DMS_LONG LAT LONG 67203 Rio de Janeiro PPLA -225400 -431400 -22.9 -43.2333333 39870 Rio de Janeiro STM -115100 -450900 -11.45 -45.15 identifier display-name class gml:y gml:x adlgaz-1-1457057-00 Rio de Janeiro, Estado do - Brazil administrative areas -22.0 -42.5 adlgaz-1-1457059-20 Rio de Janeiro, Serra do - Brazil mountains -17.95 -44.95 adlgaz-1-1457061-32 Rio de Janeiro - Brazil populated places -22.9 -43.2333 adlgaz-1-3223719-6f Rio de Janeiro - Loreto, Departamento de - Peru populated places -4.3833 -71.8167 DBB
- 17. © Daniela F. Brauner Alinhamento de tesauros • Abordagem a priori Mapping Rate Estimator Module 1 2 CA CB ThesaurusThesaurus RA RB Mapping Rates Matrix BRAUNER, D. F.; CASANOVA, M. A.; MILIDIU, R. L. Towards Gazetteer Integration Through an Instance-based Thesauri Mapping Approach. In: Clodoveu A. Davis Jr; Antonio M.V.M. Monteiro. (Org.). Advances in Geoinformatics. Heidelberg: Springer, 2007, v.1, p.235-245.
- 18. © Daniela F. Brauner Alinhamento de tesauros TA TB DBA DBB __ __ __ __ __ __ “Populated places” “PPL” • Abordagem a priori: transformação de dados
- 19. © Daniela F. Brauner Alinhamento de tesauros • Abordagem adaptativa Query Manager Module Cache Mappings Mapping Rate Estimator Module Mapping Rates Matrix Thesaurus1 Client 3 4 5 7 6 CA CB ThesaurusQuery 2 8 Query BRAUNER, D. F.; CASANOVA, M. A.; MILIDIU, R. L. Mediation as Recommendation: An Approach to Design Mediators for Object Catalogs. In: 5th International Conference on Ontologies, DataBases, and Applications of Semantics, 2006, Montpellier, OTM 2006 Workshops. Berlin/Heidelberg:Springer, 2006. v. 4277. p. 46-47.
- 20. © Daniela F. Brauner Cache Mappings Alinhamento de tesauros TA TB DBA DBB Populated placesPopulated places ClientClient Request “Populated places” using TA Request “PPL” using TB __ __ __ __ __ __ TA PPLPPL TB ..in a user session.. __ __ __ __ __ __ • Abordagem adaptativa: mediação de consultas
- 21. © Daniela F. Brauner Alinhamento de tesauros Geração de tesauro de referência: • Abordagem a priori: – Assume-se um dos tesauros das fontes como tesauro de referência – A pertinência dos elementos é confirmada a partir dos mapeamentos realizados • Abordagem adaptativa: – Assume-se um dos tesauros das fontes como referência (por exemplo, o da primeira fonte cadastrada) – A pertinência dos elementos é confirmada a medida que os mapeamentos são descobertos – Novos elementos são incluídos quando novos mapeamentos são descobertos
- 22. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 23. © Daniela F. Brauner Ref. Alinhamento de esquemas conceituais • Utilizando instâncias – Utiliza um conjunto de instâncias de referência – Conta re-ocorrência dos valores dos atributos – Define matrizes de ocorrência ID NAME IDTYPE LAT LONG 67203 Rio de Janeiro PPLA -22.9 -43.2333333 266178 Alps MTS 46.41666 10.0 433587 Mississippi River STM 29.15105 -89.253342 identifier display-name class gml:y gml:x adlgaz-1-1457057-00 Rio de Janeiro, Estado do - Brazil administrative areas -22.0 -42.5 adlgaz-1-1457059-20 Rio de Janeiro, Serra do - Brazil mountains -17.95 -44.95 adlgaz-1-1457061-32 Rio de Janeiro - Brazil populated places -22.9 -43.2333 adlgaz-1-3223719-6f Rio de Janeiro - Loreto, Departamento de - Peru populated places -4.3833 -71.8167 DBA
- 24. © Daniela F. Brauner Alinhamento de esquemas conceituais • Abordagem a priori Query Manager Module Cache Mappings Mapping Rate Estimator Module Occurrence Matrix between SG e SA 3 4 5 6 Global Instances + Global Schema SA1 2 DBA DBB SB SG RG Occurrence Matrix between SG e SB BRAUNER, D. F.; INTRATOR, C.; FREITAS, J. C.; CASANOVA, M. A. An Instance-based Approach for Matching Export Schemas of Geographical Database Web Services. In: IX Brazilian Symposium on GeoInformatics, 2007, Campos do Jordão. IX Brazilian Symposium on GeoInformatics (GeoInfo 2007), 2007.
- 25. © Daniela F. Brauner Alinhamento de esquemas conceituais • Abordagem adaptativa Query Manager Module Cache Mappings Mapping Rate Estimator Module Occurrence Matrix EMI Matrix SA1 Client Query 2 3 4 5 7 6 DBA DBB SB 8 BRAUNER, D. F.; GAZOLA, A.; CASANOVA, M. A.; BREITMAN, K. K. Matching Schemas of Database Web Services by Mediating User Queries. In: 10th International Conference on Enterprise Information Systems (ICEIS 2008), 12-16, June, 2008. Barcelona, Spain (Submitted).
- 26. © Daniela F. Brauner Alinhamento de esquemas conceituais Geração de esquema conceitual global: • Abordagem a priori: – O esquema conceitual global é definido a priori – A pertinência dos elementos (atributos) é confirmada a partir dos mapeamentos realizados • Abordagem adaptativa: – Assume-se um dos esquemas conceituais das fontes cadastradas como esquema global (por exemplo, o da primeira fonte cadastrada) – A pertinência dos elementos (atributos) é confirmada a medida que os mapeamentos são descobertos – Novos atributos são incluídos quando novos mapeamentos são descobertos
- 27. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 28. © Daniela F. Brauner Trabalhos Relacionados • Rahm e Bernstein (2001) apresentam um survey incluindo diversas técnicas de alinhamento de esquemas conceituais, e propõem uma taxonomia para classificá-las. • Bernstein e Melnik (2007) apresentam uma revisão dos requisitos para um Sistema de Gerenciamento de Modelos (que inclui operações para alinhamento de esquemas, diff de esquemas, transformação de dados a partir dos mapeamentos, etc.). – Apontam a necessidade de inclusão de um componente para execução dos mapeamentos em runtime. Rahm, E.; Bernstein, P. A. A Survey of Approaches to Automatic Schema Matching, The VDLB Journal, vol. 10, pp. 334– 350, 2001. Bernstein, P. A.; Melnik, S. Model management 2.0: manipulating richer mappings. In Proc. of the 2007 ACM SIGMOD International Conference on Management of Data, Beijing, China, 2007. pp.1 - 12.
- 29. © Daniela F. Brauner Trabalhos Relacionados (Wang et al. 2004) • Técnica de alinhamento de esquemas baseada em instâncias usando sondagem de consultas específica de domínio, aplicada a bancos de dados na Web • Um banco de dados na Web é composto por: – Esquema de Interface: o que pode ser consultado – Esquema de Resultado: o que é apresentado aos usuários • Assume a existência/definição prévia de: – um esquema global para bancos de dados na Web de um mesmo domínio – um conjunto de instâncias de referência Wang, J., Wen, J. Lochovsky, F.H. and Ma, W. (2004). Instance-based schema matching for web databases by domain-specific query probing, In Proceedings of 30th Intl. Conference on Very Large Data Bases, pp. 408-419.
- 30. © Daniela F. Brauner Trabalhos Relacionados Wang, J., Wen, J. Lochovsky, F.H. and Ma, W. (2004). Instance-based schema matching for web databases by domain-specific query probing, In Proceedings of 30th Intl. Conference on Very Large Data Bases, pp. 408-419. Esquema global + Instâncias de referência Title Author Publisher ISBN xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx Instâncias de Referência Web Database (Esquema de Interface)
- 31. © Daniela F. Brauner Trabalhos Relacionados Wang, J., Wen, J. Lochovsky, F.H. and Ma, W. (2004). Instance-based schema matching for web databases by domain-specific query probing, In Proceedings of 30th Intl. Conference on Very Large Data Bases, pp. 408-419. Title Author Publisher ISBN xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx xxxx xxxxxxx xxxx xxxx xxxx Result Page (Esquema de Resultado) Esquema global + Instâncias de referência Instâncias de Referência Web Database (Esquema de Interface)
- 32. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 33. © Daniela F. Brauner Contribuições • Técnicas baseadas em instâncias para alinhamento de: – esquemas de classificação (tesauros) – esquemas conceituais • Classificação das técnicas em a priori e adaptativas • Técnicas para, a partir destes alinhamentos, criação de: – esquemas de classificação (tesauros) de referência – esquemas conceituais globais
- 34. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 35. © Daniela F. Brauner Organização da tese 1. Introdução 2. Trabalhos relacionados 3. Alinhamento de tesauros 4. Alinhamento de esquemas 5. Conclusões
- 36. © Daniela F. Brauner Agenda • Definição do problema • Abordagem proposta – Alinhamento de tesauros – Alinhamento de esquemas conceituais • Trabalhos relacionados • Contribuições • Organização da tese • Cronograma
- 37. © Daniela F. Brauner Cronograma
- 38. Alinhamento de esquemas baseado em instâncias PROPOSTA DE DOUTORADO Daniela F. Brauner Orientador: Prof. Marco Antonio Casanova