uma abordagem bottom-up para a integração semântica de esquemas xml
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UFRGS/II - PPGC. Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML. Tese de Doutorado por Ronaldo dos Santos Mello Prof. Carlos Alberto Heuser Orientador. Roteiro. Introdução Abordagem de Integração Proposta Modelo Canônico e Mapeamentos Etapa de Conversão da DTD - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Uma Abordagem Uma Abordagem Bottom-UpBottom-Up para a Integração Semântica para a Integração Semântica
de Esquemas XMLde Esquemas XML
Tese de Doutoradopor
Ronaldo dos Santos Mello
Prof. Carlos Alberto Heuser
Orientador
UFRGS/II - PPGC
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Roteiro
• Introdução
• Abordagem de Integração Proposta
• Modelo Canônico e Mapeamentos
• Etapa de Conversão da DTD
• Etapa de Integração Semântica
• Considerações Finais
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Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
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Motivação
• Contexto do problema– consultas a fontes de dados heterogêneas e semi-
estruturadas na Web– foco em dados XML
• Áreas de pesquisa– integração de esquemas– tradução e otimização de consultas globais– integração de resultados de consultas
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Motivação
• Contexto do problema– consultas a fontes de dados heterogêneas e semi-
estruturadas na Web– foco em dados XML
• Áreas de pesquisa– integração de esquemas– tradução e otimização de consultas globais– integração de resultados de consultas
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Objetivo da Tese
• Uma abordagem de integração semântica de esquemas XML – semi-automático
• mínima intervenção do usuário
– processo bottom-up• esquema global que representa de forma garantida
todas as informações dos esquemas das fontes
– modelo canônico conceitual• alto nível de abstração
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Trabalhos RelacionadosTrabalho Integração Processo Modelo Canônico
TSIMMIS manual bottom-up grafo
Garlic manual bottom-up ODMG
MIX manual bottom-up DTD
DIXSE manual bottom-up conceitual
Jensen manual bottom-up UML
YAT manual - árvore
McBrien manual - grafo
Vdovjak manual top-down conceitual
Xyleme semi-automático top-down DTD
LSD semi-automático top-down DTD
Lim semi-automático bottom-up grafo
CUPID semi-automático bottom-up conceitual
MOMIS semi-automático bottom-up conceitual
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Trabalhos RelacionadosTrabalho Integração Processo Modelo Canônico
TSIMMIS manual bottom-up grafo
Garlic manual bottom-up ODMG
MIX manual bottom-up DTD
DIXSE manual bottom-up conceitual
Jensen manual bottom-up UML
YAT manual - árvore
McBrien manual - grafo
Vdovjak manual top-down conceitual
Xyleme semi-automático top-down DTD
LSD semi-automático top-down DTD
Lim semi-automático bottom-up grafo
CUPID semi-automático bottom-up conceitual
MOMIS semi-automático bottom-up conceitual
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Características
• não tratam a integração de
representações alternativas
de elementos• não tratam de forma completa
a integração de elementos
textuais com estruturados
Limitações na integração de esquemas XML
MOMIS
CUPID
Trabalho
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Características
Trabalho Limitações da Modelagem Conceitual
CUPID • não modela representações alternativas de
elementos• não filtra elementos irrelevantes para o domínio
MOMIS • esquema conceitual definido manualmente
Vdokjak • esquema conceitual definido manualmente
DIXSE • não modela relacionamentos de herança• não filtra elementos irrelevantes para o domínio
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Proposta da Tese
• Processo de integração semântica de esquemas XML– tratamento dos casos de unificação de
elementos heterogêneos– modelagem canônica conceitual de um
esquema XML• análise do esquema XML• inferências semânticas (heurísticas)
• análise de documentos XML
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Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
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Arquitetura de Mediação
Sites Web Documentos
XML
Sites Web
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Camada de Wrappers
Wrapper 1 Wrapper nDTD 1
DTD n
Sites Web
...
Documentos XML
Sites Web
• disponibiliza um esquema local para uma ou mais fontes• executa consultas nestas fontes
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Mediador
Wrapper 1 Wrapper nDTD 1
DTD n
Consulta local textual
Usuário Especialista
Mediador
DTDs Documentos XML Locais
Sites Web
...
Documentos XML
Sites Web
EsquemaGlobal
• integra esquemas locais• gerencia consultas globais a um conjunto de fontes
Documento XML globalConsulta global textual
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Interface de Consulta
Wrapper 1 Wrapper nDTD 1
DTD n
Consultas locais textuais
Documento XML global
EsquemaGlobal
Usuário Especialista
Mediador
Interface de Consulta
DTDs
Consulta global Resultados
Documentos XML Locais
Sites Web
Consulta global textual
...
Documentos XML
Sites Web
• define consultas sobre o esquema global• apresenta os resultados
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Processo de Integração
DTD 1DTD n
Esquema Global
Usuário Especialista
Integração Semântica
Camada de Mediação
. . .Esquema Conceitual 1 Esquema Conceitual n
. . .
Conversão da DTD
ARTEMIS
Documentos XML
Documentos XML
Conversão da DTD. . .
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Processo de Integração
DTD 1DTD n
Esquema Global
Usuário Especialista
Integração Semântica
Camada de Mediação
. . .Esquema Conceitual 1 Esquema Conceitual n
. . .
Conversão da DTD
ARTEMIS
Documentos XML
Documentos XML
Conversão da DTD. . .
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Processo de Integração
DTD 1DTD n
Esquema Global
Usuário Especialista
Integração Semântica
Camada de Mediação
. . .Esquema Conceitual 1 Esquema Conceitual n
. . .
Conversão da DTD
ARTEMIS
Documentos XML
Documentos XML
Conversão da DTD. . .
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Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
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Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos3.1 Modelo Conceitual Canônico (MCC)
3.2 Mapeamento MCC-DTD
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
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Modelo Conceitual Canônico (MCC)
• Variante do ORM (Object with Roles Model)
Halphin, T. Object-Role Modeling (ORM/NIAM), Handbook on Architectures of Information Systems. Springer-Verlag, 1998.
– notação gráfica do modelo ER
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Exemplo de Esquema MCC
Publication
Proceedings
Title
Business
University
AddressConference
Publisher
Book
(1,N)
(1,N)
homeAddress
(0,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,1)(1,1)
(1,N)
(1,1)
(1,1)
{technical, fiction}
Category
Author
Name(1,1)
(1,N)
workAddress
(1,1)
(1,N)
StreetCity
(1,N)(1,N)(1,1) (1,1)
Number
(1,N)(1,1)
string
string
string
string
string
string
string
integer
string integer
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Exemplo de Esquema MCC
Publication
Proceedings
Title
Business
University
AddressConference
Publisher
Book
(1,N)
homeAddress
(0,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,1)(1,1)
(1,N)
(1,1)
(1,1)
{technical, fiction}
Category
Author
Name(1,1)
(1,N)
workAddress
(1,1)
(1,N)
StreetCity
(1,N)(1,N)(1,1) (1,1)
Number
(1,N)(1,1)
string
string
string
string
string
string
string
integer
string integer
conceito NL
(1,N)
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Exemplo de Esquema MCC
Publication
Proceedings
Title
Business
University
AddressConference
Publisher
Book
(1,N)
homeAddress
(0,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,1)(1,1)
(1,N)
(1,1)
(1,1)
{technical, fiction}
Category
Author
Name(1,1)
(1,N)
workAddress
(1,1)
(1,N)
StreetCity
(1,N)(1,N)(1,1) (1,1)
Number
(1,N)(1,1)
string
string
string
string
string
string
string
integer
string integer
conceito L
(1,N)
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Exemplo de Esquema MCC
Publication
Proceedings
Title
Business
University
AddressConference
Publisher
Book
(1,N)
homeAddress
(0,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,1)(1,1)
(1,N)
(1,1)
(1,1)
{technical, fiction}
Category
Author
Name(1,1)
(1,N)
workAddress
(1,1)
(1,N)
StreetCity
(1,N)(1,N)(1,1) (1,1)
Number
(1,N)(1,1)
string
string
string
string
string
string
string
integer
string integer
relacionamento de associação
(1,N)
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Exemplo de Esquema MCC
Publication
Proceedings
Title
Business
University
AddressConference
Publisher
Book
(1,N)
homeAddress
(0,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,1)(1,1)
(1,N)
(1,1)
(1,1)
{technical, fiction}
Category
Author
Name(1,1)
(1,N)
workAddress
(1,1)
(1,N)
StreetCity
(1,N)(1,N)(1,1) (1,1)
Number
(1,N)(1,1)
string
string
string
string
string
string
string
integer
string integer
relacionamento de herança
(1,N)
![Page 28: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/28.jpg)
Exemplo de Esquema MCCdisjunção
Publication
Proceedings
Title
Business
University
AddressConference
Publisher
Book
(1,N)
homeAddress
(0,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,N)
(1,1)(1,1)
(1,N)
(1,1)
(1,1)
{technical, fiction}
Category
Author
Name(1,1)
(1,N)
workAddress
(1,1)
(1,N)
StreetCity
(1,N)(1,N)(1,1) (1,1)
Number
(1,N)(1,1)
string
string
string
string
string
string
string
integer
string integer
(1,N)
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Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos3.1 Modelo Conceitual Canônico (MCC)
3.2 Mapeamento MCC-DTD
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
![Page 30: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/30.jpg)
Mapeamento MCC - DTD
• Informação de mapeamento– correspondência entre o esquema global e os
esquemas locais– finalidade: tradução de consultas globais
• Abordagens para definição de mapeamentos– catálogos de mapeamento– visões
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Mapeamento MCC - DTD
• Informação de mapeamento– correspondência entre o esquema global e os
esquemas locais– finalidade: tradução de consultas globais
• Abordagens para definição de mapeamentos– catálogos de mapeamento– visões
![Page 32: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/32.jpg)
Mapeamento MCC - DTD
• Estratégia de mapeamento– expressões de caminho XPath associadas a
conceitos e relacionamentos do esquema global
– por quê XPath?• XPath é um padrão para consulta a dados XML• visão XPath: expressão direta de busca para um
elemento ou atributo em uma fonte XML
![Page 33: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/33.jpg)
Mapeamento de Conceitos
• Expressão de caminho absoluto XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
![Page 34: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/34.jpg)
Mapeamento de Conceitos
• Expressão de caminho absoluto XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X : /Book/
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
![Page 35: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/35.jpg)
Mapeamento de Conceitos
• Expressão de caminho absoluto XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X : /Book/AuthorList
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
![Page 36: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/36.jpg)
Mapeamento de Conceitos
• Expressão de caminho absoluto XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X : /Book/AuthorList/Author
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
![Page 37: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/37.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
![Page 38: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/38.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
DTD X:
BookAuthor:
![Page 39: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/39.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
DTD X:
BookAuthor: AuthorList
![Page 40: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/40.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
DTD X:
BookAuthor: AuthorList/Author
![Page 41: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/41.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
DTD X:
Author Book:
![Page 42: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/42.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
DTD X:
Author Book: ..
![Page 43: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/43.jpg)
Mapeamento de Relacionamentos
• Expressão de caminho relativo XPath
Book(1,N)
Author
(1,N)
DTD X<!ELEMENT Book (AuthorList, ...)><!ELEMENT AuthorList (Author+)><!ELEMENT Author (...)>
DTD X:
Author Book: ../..
![Page 44: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/44.jpg)
Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
![Page 45: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/45.jpg)
Etapa de Conversão da DTD
• Contribuição principal da abordagem– diferencial em relação a outros trabalhos
• define um esquema semântico para uma DTD • resulta de uma análise detalhada do esquema +
dados de documentos XML + inferências semânticas
– modelagem canônica +adequada ao domínio
esquema global +preciso
![Page 46: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/46.jpg)
Processo de Conversão
Documentos XML
Usuário Especialista
Pré-Processamento
DTD
DTDPré-Processada
Conversão
Esquema Conceitual Preliminar
Reestruturação
Esquema Conceitual
Definitivo
Fonte XML
![Page 47: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/47.jpg)
Processo de Conversão
Documentos XML
Usuário Especialista
Pré-Processamento
DTD
DTDPré-Processada
Conversão
Esquema Conceitual Preliminar
Reestruturação
Esquema Conceitual
Definitivo
Fonte XML
modifica detalhes de estruturação da DTD:• remoção de informação irrelevante para o domínio• tratamento de elementos com aninhamento• renomeação de informação
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Remoção de Elementos
<!ELEMENT Book(AuthorList, Publisher)>
...
<!ELEMENT AuthorList(Author)+>
![Page 49: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/49.jpg)
Remoção de Elementos
<!ELEMENT Book(AuthorList, Publisher)>
...
<!ELEMENT AuthorList(Author)+>
<!ELEMENT Book((Author)+, Publisher)>
![Page 50: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/50.jpg)
Tratamento de Aninhamentos
<!ELEMENT Address((Street, Number)?, City)>
![Page 51: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/51.jpg)
Tratamento de Aninhamentos
<!ELEMENT Address((Street, Number)?, City)>
<!ELEMENT Address(AddressGroup1?, City)>
<!ELEMENT AddressGroup1(Street, Number)>
![Page 52: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/52.jpg)
Processo de Conversão
Documentos XML
Usuário Especialista
Pré-Processamento
DTD
DTDPré-Processada
Conversão
Esquema Conceitual Preliminar
Reestruturação
Esquema Conceitual
Definitivo
Fonte XML
gera os conceitos e relacionamentos de um esquema MCC com base:• nas definições de elementos e atributos da DTD• nos documentos XML
![Page 53: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/53.jpg)
Regras de Conversão<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
![Page 54: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/54.jpg)
Conversão de Elemento Composto<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
Publication
![Page 55: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/55.jpg)
Conversão de Elemento Simples<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
<!ELEMENT Year (#PCDATA)>
Yearinteger
Publicationanálise de docs XML
default: string
![Page 56: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/56.jpg)
Análise de Documentos XML
• Análise de tipo de dado
...<Year>2002</Year> ...<Year>1999</Year>...<Year>1995</Year> ...
Tipo de dado de Year: integer
![Page 57: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/57.jpg)
Conversão de Componentes<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
<!ELEMENT Year (#PCDATA)>
Yearinteger
Publication
(1,1)
(1,N)default: (1,N)
regras decardinalidade
![Page 58: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/58.jpg)
Análise de Documentos XML
• Análise de cardinalidade inversa...<Publication Title = “XML”> ... <Year>2002</Year> ... </Publication>...<Publication Title = “XPath”> ... <Year>2002</Year> ...</Publication>...
CardinalidadeYearPublication: (1,N)
![Page 59: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/59.jpg)
Conversão de Componentes<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
<!ELEMENT Year (#PCDATA)>
<!ELEMENT Author(..., University+ | Business)>
Yearinteger
Publication
(1,1)
(1,N)
Author
Universitystring
(1,N)(1,N)
Businessstring
(1,N)(1,1)
![Page 60: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/60.jpg)
Heurística de Herança<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
<!ELEMENT Year (#PCDATA)>
<!ELEMENT Author(..., University+ | Business)>
Yearinteger
Publication
(1,1)
(1,N)
Author
Universitystring
(1,N)(1,N)
Businessstring
(1,N)(1,1)
Book
consulta à Thesaurus (Wordnet)
<Publication BT Book>
![Page 61: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/61.jpg)
Conversão de Atributos<!ELEMENT Publication (Year,...,Author+,...,Book?)>
<!ATTLIST Publication Title CDATA #REQUIRED>
<!ELEMENT Year (#PCDATA)>
<!ELEMENT Author(..., University+ | Business)>
Yearinteger
Publication
(1,1)
(1,N)
Author
Universitystring
(1,N)(1,N)
Businessstring
(1,N)(1,1)
Book
Titlestring
(1,1)(1,1)
![Page 62: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/62.jpg)
Processo de Conversão
Documentos XML
Usuário Especialista
Pré-Processamento
DTD
DTDPré-Processada
Conversão
Esquema Conceitual Preliminar
Reestruturação
Esquema Conceitual
Definitivo
Fonte XML
realiza validações manuais e automáticas para uma melhor adequação do esquema ao domínio
![Page 63: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/63.jpg)
Validações Manuais
Publication
Proceedings
(1,1)(1,1)
(1,1)(1,1)
Publication
Proceedings
![Page 64: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/64.jpg)
Validações Automáticas
Publication
Proceedings Book
Title(1,1)(1,1)(1,N)(1,N)
(1,1)(1,1)(1,N)(1,N)
Title(1,1)(1,1)(1,N)(1,N)
Book
Proceedings
Publication
![Page 65: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/65.jpg)
Processo de Conversão
Documentos XML
Usuário Especialista
Pré-Processamento
DTD
DTDPré-Processada
Conversão
Esquema Conceitual Preliminar
Reestruturação
Esquema Conceitual
Definitivo
Fonte XML
![Page 66: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/66.jpg)
Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
![Page 67: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/67.jpg)
Etapa de Integração Semântica
• Baseada em regras e algoritmos de unificação
• Diferencial em relação a outros trabalhos – trata as particularidades de integração de
esquemas XML • representações textuais e/ou estruturadas• representações alternativas
![Page 68: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/68.jpg)
Processo de Integração Semântica
Usuário Especialista
Clusterização de SinônimosClusters deAfinidade
Esquema Conceitual 1
Reestruturação
Esquema Global
Definitivo
Esquema Conceitual n
Unificação
Inclusão de Relações de HerançaEsquema Global
Preliminar
ARTEMIS
...
![Page 69: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/69.jpg)
Processo de Integração Semântica
Usuário Especialista
Clusterização de SinônimosClusters deAfinidade
Esquema Conceitual 1
Reestruturação
Esquema Global
Definitivo
determinação de equivalências entre conceitos:• graus de afinidade• agrupamento em clusters
Esquema Conceitual n
Unificação
Inclusão de Relações de HerançaEsquema Global
Preliminar
ARTEMIS
...
![Page 70: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/70.jpg)
Processo de Integração Semântica
Usuário Especialista
Clusterização de SinônimosClusters deAfinidade
Esquema Conceitual 1
Reestruturação
Esquema Global
Definitivo
Esquema Conceitual n
Unificação
Inclusão de Relações de HerançaEsquema Global
Preliminar
ARTEMIS
...
integração semântica de conceitos presentes em um mesmo cluster
![Page 71: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/71.jpg)
Unificação
• Regras e algoritmos aplicadas a três casos de unificação– Unificação L x L (cluster léxico)– Unificação NL x NL (cluster não-léxico)– Unificação NL x L (cluster misto)
![Page 72: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/72.jpg)
Unificação L x L
Number
integer
Nr
integer
Number
floatNumber
float
string
Business
string
Enterprisestring
(1) (2)
Enterprise
(3)(1) (2)
![Page 73: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/73.jpg)
Unificação NL x NL
WriterName(1,1) (1,N)
(1,1)
(1,N)
Author
AuthorName(1,1) (1,N)
(2)(1)
University
Business
Name(1,1) (1,1)
(1,N)
(1,N)
(1,1)
(1,N)
University
(1,1)
(1,N)
(1,1)(0,N)
University
Business(1,N) (0,1)
(1,N)(1,N)
![Page 74: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/74.jpg)
Unificação NL x L
City
Publishing-House
Manual
(1,N)
(1,1)
Name
string
(1,N)
(1,1)
string
(1,1)
(0,N)
(2)
Publisher
string
(1)
Publisher (2) Publishing-House/Name (1)(mapeamento 1:1)
City
Publishing-House
Manual
(1,N)
(1,1)
Name
string
(1,N)
(1,1)
string
(1,1)
(0,N)
DTD 2: Publisher
![Page 75: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/75.jpg)
Unificação NL x LAddress
StreetCity
(1,N)
(1,1)(1,1)
Number
(1,1)
stringstringinteger
(1,N)
(1,N)(1)
Address
string
(2)
Address (2) Address/Street Address/Number Address/City (1) (mapeamento 1:N)
Address
DetailedAddress TextualAddressTextualAddress
Text
string
(1,N) (1,1)Street(1,N)(1,1)
City
(1,N)(1,1)
string
Number
(1,1)
integer
(1,N)
string
DTD 1: Address DTD 2: Address
![Page 76: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/76.jpg)
Processo de Integração Semântica
Usuário Especialista
Clusterização de SinônimosClusters deAfinidade
Esquema Conceitual 1
Reestruturação
Esquema Global
Definitivo
Esquema Conceitual n
Unificação
Inclusão de Relações de HerançaEsquema Global
Preliminar
ARTEMIS
...
consideração de novos relacionamentos de herança relevantes para o domínio
![Page 77: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/77.jpg)
Inclusão de Relações de Herança
PublicationTitle (1,1)
string
(1,N)
Manual
(1,1)
(1,N)
e
<Publication BT Manual>
PublicationTitle (1,1)
string
(1,N)
Manual
(1,1)
(1,N)
relacionamento relevante?
![Page 78: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/78.jpg)
Processo de Integração Semântica
Usuário Especialista
Clusterização de SinônimosClusters deAfinidade
Esquema Conceitual 1
Reestruturação
Esquema Global
Definitivo
Esquema Conceitual n
Unificação
Inclusão de Relações de HerançaEsquema Global
Preliminar
ARTEMIS
...
validações manuais e automáticos para uma melhor adequação do esquema global ao domínio
![Page 79: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/79.jpg)
Ajuste de Disjunções
Publication
Proceedings BookManual
Publication
Proceedings BookManual
+
Publication
Proceedings BookManual
Publication
Proceedings BookManual
![Page 80: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/80.jpg)
Simplificação do Esquema
PublicationTitle (1,1)
string
(1,N)
Manual
(1,1)
(1,N)
PublicationTitle (1,1)
string
(1,N)
Manual
![Page 81: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/81.jpg)
Processo de Integração Semântica
Usuário Especialista
Clusterização de SinônimosClusters deAfinidade
Esquema Conceitual 1
Reestruturação
Esquema Global
Definitivo
Esquema Conceitual n
Unificação
Inclusão de Relações de HerançaEsquema Global
Preliminar
ARTEMIS
...
![Page 82: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/82.jpg)
Roteiro
1. Introdução
2. Abordagem de Integração Proposta
3. Modelo Canônico e Mapeamentos
4. Etapa de Conversão da DTD
5. Etapa de Integração Semântica
6. Considerações Finais
![Page 83: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/83.jpg)
Contribuições
• Um processo de conversão de uma DTD para um esquema conceitual
• Um processo de integração semântica de esquemas XML
• Uma estratégia de mapeamento baseado no padrão XPath
![Page 84: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/84.jpg)
Trabalhos RelacionadosTrabalho Integração Processo Modelo
Canônico
TSIMMIS manual bottom-up grafo
Garlic manual bottom-up ODMG
MIX manual bottom-up DTD
DIXSE manual bottom-up conceitual
Jensen manual bottom-up UML
YAT manual - árvore
McBrien manual - grafo
Vdovjak manual top-down conceitual
Xyleme semi-automático top-down DTD
LSD semi-automático top-down DTD
Lim semi-automático bottom-up grafo
TESE semi-automático bottom-up conceitual
![Page 85: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/85.jpg)
Trabalhos Relacionados
Trabalho Técnicas de Integração Integração de esquemas XML
CUPID • análise de informação do
esquema• análise de nomenclatura• análise de estrutura
• não tratam a integração de
representações alternativas
de elementos (disjunções)• não tratam de forma completa
a integração de elementos
textuais com estruturados
MOMIS
TESE • análise de informação do
esquema• análise de nomenclatura• análise de estrutura• análise de informação análise de informação
de instânciasde instâncias
• tratam a integração de tratam a integração de
disjunçõesdisjunções• consideram várias consideram várias
alternativas para a alternativas para a
integração NL x Lintegração NL x L
![Page 86: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/86.jpg)
Trabalhos Relacionados
Trabalho Limitações de Modelagem Conceitual TESE
CUPID • não modela representações alternativas de
elementos• não filtra elementos irrelevantes para o domínio
MOMIS • esquema conceitual definido manualmente
Vdokjak • esquema conceitual definido manualmente
DIXSE • não modela relacionamentos de herança• não filtra elementos irrelevantes para o domínio
![Page 87: Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022070407/56814374550346895daff422/html5/thumbnails/87.jpg)
Trabalhos Futuros
• Comparação de esquemas– técnicas de integração baseada em instâncias
• aprendizado de máquina, PLN
• Mapeamento– desenvolvimento do módulo processador de
consultas do Mediador• validação da estratégia de mapeamento
– consideração de restrições de integridade• Fonte X: Sigmod Record Journal
– Journal — Title (Fonte X: [Title = “Sigmod Record”])
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Trabalhos Futuros
• Processo de integração– abstração de esquemas em XML-Schema– consulta a vários Thesauri
• comparação de termos em diversas línguas
– análise de performance dos algoritmos• otimização de processamento
– realização de mais estudos de caso• validação da aplicabilidade das regras e algoritmos
– desenvolvimento de um protótipo completo
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Publicações• Abordagem de integração
– “A Method for the Unification of XML Schemata”• Mello, R.; Castano, S.; Heuser, C. Information & Software
Technology, v.44, n.4, Mar 2002.
– “A Rule-Based Conversion of a DTD to a Conceptual Schema”
• Mello, R.; Heuser, C. Proceedings of the XX International Conference on Conceptual Modeling (ER’2001), Yokohama, Japan, Springer-Verlag, Nov 2001.
– “A Bottom-Up Approach for Integration of XML Sources”
• Mello, R.; Heuser, C. Proceedings of the International Workshop on Information Integration on the Web (WIIW’2001), Rio de Janeiro, Brazil, Apr 2001.
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Publicações
• Estado da arte– “Dados Semi-Estruturados”
• Mello R. et. al. Anais do XV Simpósio Brasileiro de Banco de Dados (SBBD’2000) / XIV Simpósio Brasileiro de Engenharia de Software – Mini-cursos e Tutoriais, João Pessoa, Brasil, Out. 2000.
– “Aplicação de Ontologias a Dados Semi-Estruturados”
• Mello R., Heuser, C. Anais da XXVI Conferencia Latinoamericana de Informática (CLEI’2000), Cidade do México, México, Set, 2000 (ed. eletrônica)
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Uma Abordagem Uma Abordagem Bottom-UpBottom-Up para a Integração Semântica para a Integração Semântica
de Esquemas XMLde Esquemas XML
Tese de Doutoradopor
Ronaldo dos Santos Mello
Prof. Carlos Alberto Heuser
Orientador
UFRGS/II - PPGC
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ORM x ER
• ER– dicotomia Entidade-Atributo
Author University
<!ELEMENT Author (University)><!ELEMENT University (#PCDATA)> DTD
University
Author
affiliation
ER:name
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ORM x ER• ORM
– somente um construtor de modelagem para representação de informação léxica
ORM: Author University
<!ELEMENT Author (University)><!ELEMENT University (#PCDATA)> DTD
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ORM x ER
• ER– elementos léxicos compartilhados não podem
ser modelados como atributos
<!ELEMENT Author (Name)><!ELEMENT Company (Name)><!ELEMENT Name (#PCDATA)>
DTD
AuthorName
CompanyName
ER:
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ORM x ER
• ORM– não há restrição de modelagem para conceitos
léxicos compartilhados
ORM: Author Name
<!ELEMENT Author (Name)><!ELEMENT Company (Name)><!ELEMENT Name (#PCDATA)>
DTD
Company