Managing ontologies: A comparative study of ontology servers

An ontology is increasingly becoming an essential tool for solving problems in many research areas. The ontology is a complex information object. It can contain millions of concepts in complex relationships. When we want to manage complex information objects, we generally turn to information systems technology. An information system intended to manage ontology is called an ontology server. The ontology server technology is at the time of writing quite immature. Therefore, this paper reviews and compares the main ontology servers that have been reported in the literatures. As a result, we point out several research questions related to server technology

OntoRama: Browsing RDF ontologies using a hyperbolic-style browser

This paper presents a Java-based hyperbolic-style browser designed to render RDF files as structured ontological maps. The program was motivated by the need to browse the content of a web-accessible ontology server: WEB KB-2. The ontology server contains descriptions of over 74,500 object types derived from the WordNet 1.7 lexical database and can be accessed using RDF syntax. Such a structure creates complications for hyperbolic-style displays. In WEB KB-2 there are 140 stable ontology link types and a hyperbolic display needs to filter and iconify the view so different link relations can be distinguished in multi-link views. Our browsing tool, OntoRama, is therefore motivated by two possibly interfering aims: the first to display up to 10 times the number of nodes in a hyperbolic-style view than using a conventional graphics display; secondly, to render the ontology with multiple links comprehensible in that view.

AALUMO: a user model ontology for ambient assisted living services supported in next-generation networks

Ambient Assisted Living (AAL) services are emerging as context-awareness solutions to support elderly people?s autonomy. The context-aware paradigm makes applications more user-adaptive. In this way, context and user models expressed in ontologies are employed by applications to describe user and environment characteristics. The rapid advance of technology allows creating context server to relieve applications of context reasoning techniques. Specifically, the Next Generation Networks (NGN) provides by means of the presence service a framework to manage the current user's state as well as the user's profile information extracted from Internet and mobile context. This paper propose a user modeling ontology for AAL services which can be deployed in a NGN environment with the aim at adapting their functionalities to the elderly's context information and state.

Clinical decision support system for point of care use: ontology driven design and software implementation

OBJECTIVES: The objective of this research was to design a clinical decision support system (CDSS) that supports heterogeneous clinical decision problems and runs on multiple computing platforms. Meeting this objective required a novel design to create an extendable and easy to maintain clinical CDSS for point of care support. The proposed solution was evaluated in a proof of concept implementation. METHODS: Based on our earlier research with the design of a mobile CDSS for emergency triage we used ontology-driven design to represent essential components of a CDSS. Models of clinical decision problems were derived from the ontology and they were processed into executable applications during runtime. This allowed scaling applications' functionality to the capabilities of computing platforms. A prototype of the system was implemented using the extended client-server architecture and Web services to distribute the functions of the system and to make it operational in limited connectivity conditions. RESULTS: The proposed design provided a common framework that facilitated development of diversified clinical applications running seamlessly on a variety of computing platforms. It was prototyped for two clinical decision problems and settings (triage of acute pain in the emergency department and postoperative management of radical prostatectomy on the hospital ward) and implemented on two computing platforms-desktop and handheld computers. CONCLUSIONS: The requirement of the CDSS heterogeneity was satisfied with ontology-driven design. Processing of application models described with the help of ontological models allowed having a complex system running on multiple computing platforms with different capabilities. Finally, separation of models and runtime components contributed to improved extensibility and maintainability of the system.

The Object Management Group Ontology Definition Metamodel

Report of a submission being made to a major international software engineering standards group, the Object Management Group which ties together OMG standards with World-Wide Web Consortium and International Standards Organization standards. Major industry bodies including IBM are collaborating, and the submission has the support of 24 companies. OMG, W3C and ISO standards strongly influence the industry, especially in combination. Colomb was a major contributor, responsible for 30% of the submission, and the primary author of the paper.

Conceptual modelling and ontology: Possibilities and pitfalls

Conceptual modelling is an activity undertaken during information systems development work to build a representation of selected semantics about some real-world domain. Ontological theories have been developed to account for the structure and behavior of the real world in general. In this paper, I discuss why ontological theories can be used to inform conceptual modelling research, practice, and pedagogy. I provide examples from my research to illustrate how a particular ontological theory has enabled me to improve my understanding of certain conceptual modelling practices and grammars. I describe, also, how some colleagues and I have used this theory to generate several counter-intuitive, sometimes surprising predictions about widely advocated conceptual modelling practices - predictions that subsequently were supported in empirical research we undertook. Finally, I discuss several possibilities and pitfalls I perceived to be associated with our using ontological theories to underpin research on conceptual modelling.

Representing organizational structures in enterprise architecture : an ontology-based approach

Arquitetura Corporativa promove o estabelecimento de uma visão holística da estrutura e forma de trabalho de uma organização. Um dos aspectos abordados em Arquitetura Corporativa está associada a "estrutura ativa" da organização, que diz respeito a “quem" realiza as atividades organizacionais. Várias abordagens têm sido propostas a fim de proporcionar um meio para a representação de Arquitetura Corporativa, entre as quais ARIS, RM-ODP, UPDM e ArchiMate. Apesar da aceitação por parte da comunidade, as abordagens existentes se concentram em propósitos diferentes, têm limitações de escopo e algumas não têm semântica de mundo real bem definida. Além das abordagens de modelagem, muitas abordagens de ontologias têm sido propostas, a fim de descrever o domínio de estrutura ativa, incluindo as ontologias de SUPER Project, TOVE, Enterprise Ontology e W3C Org Ontology. Embora especificadas para fundamentação semântica e negociação de significado, algumas das abordagens propostas têm fins específicos e cobertura limitada. Além disso, algumas das abordagens não são definidas usando linguagens formais e outras são especificadas usando linguagens sem semântica bem definida. Este trabalho apresenta uma ontologia de referência bem fundamentada para o domínio organizacional. A ontologia organizacional de referência apresentada abrange os aspectos básicos discutidos na literatura organizacional, tais como divisão do trabalho, relações sociais e classificação das unidades estruturais. Além disso, também abrange os aspectos organizacionais definidos em abordagens existentes, levando em consideração tanto abordagens de modelagem quanto abordagens ontológicas. A ontologia resultante é especificada em OntoUML e estende os conceitos sociais de UFO-C.

Ontology mapping evolution

Introdução Hoje em dia, o conceito de ontologia (Especificação explícita de uma conceptualização [Gruber, 1993]) é um conceito chave em sistemas baseados em conhecimento em geral e na Web Semântica em particular. Entretanto, os agentes de software nem sempre concordam com a mesma conceptualização, justificando assim a existência de diversas ontologias, mesmo que tratando o mesmo domínio de discurso. Para resolver/minimizar o problema de interoperabilidade entre estes agentes, o mapeamento de ontologias provou ser uma boa solução. O mapeamento de ontologias é o processo onde são especificadas relações semânticas entre entidades da ontologia origem e destino ao nível conceptual, e que por sua vez podem ser utilizados para transformar instâncias baseadas na ontologia origem em instâncias baseadas na ontologia destino. Motivação Num ambiente dinâmico como a Web Semântica, os agentes alteram não só os seus dados mas também a sua estrutura e semântica (ontologias). Este processo, denominado evolução de ontologias, pode ser definido como uma adaptação temporal da ontologia através de alterações que surgem no domínio ou nos objectivos da própria ontologia, e da gestão consistente dessas alterações [Stojanovic, 2004], podendo por vezes deixar o documento de mapeamento inconsistente. Em ambientes heterogéneos onde a interoperabilidade entre sistemas depende do documento de mapeamento, este deve reflectir as alterações efectuadas nas ontologias, existindo neste caso duas soluções: (i) gerar um novo documento de mapeamento (processo exigente em termos de tempo e recursos computacionais) ou (ii) adaptar o documento de mapeamento, corrigindo relações semânticas inválidas e criar novas relações se forem necessárias (processo menos existente em termos de tempo e recursos computacionais, mas muito dependente da informação sobre as alterações efectuadas). O principal objectivo deste trabalho é a análise, especificação e desenvolvimento do processo de evolução do documento de mapeamento de forma a reflectir as alterações efectuadas durante o processo de evolução de ontologias. Contexto Este trabalho foi desenvolvido no contexto do MAFRA Toolkit1. O MAFRA (MApping FRAmework) Toolkit é uma aplicação desenvolvida no GECAD2 que permite a especificação declarativa de relações semânticas entre entidades de uma ontologia origem e outra de destino, utilizando os seguintes componentes principais: Concept Bridge – Representa uma relação semântica entre um conceito de origem e um de destino; Property Bridge – Representa uma relação semântica entre uma ou mais propriedades de origem e uma ou mais propriedades de destino; Service – São aplicados às Semantic Bridges (Property e Concept Bridges) definindo como as instâncias origem devem ser transformadas em instâncias de destino. Estes conceitos estão especificados na ontologia SBO (Semantic Bridge Ontology) [Silva, 2004]. No contexto deste trabalho, um documento de mapeamento é uma instanciação do SBO, contendo relações semânticas entre entidades da ontologia de origem e da ontologia de destino. Processo de evolução do mapeamento O processo de evolução de mapeamento é o processo onde as entidades do documento de mapeamento são adaptadas, reflectindo eventuais alterações nas ontologias mapeadas, tentando o quanto possível preservar a semântica das relações semântica especificadas. Se as ontologias origem e/ou destino sofrerem alterações, algumas relações semânticas podem tornar-se inválidas, ou novas relações serão necessárias, sendo por isso este processo composto por dois sub-processos: (i) correcção de relações semânticas e (ii) processamento de novas entidades das ontologias. O processamento de novas entidades das ontologias requer a descoberta e cálculo de semelhanças entre entidades e a especificação de relações de acordo com a ontologia/linguagem SBO. Estas fases (“similarity measure” e “semantic bridging”) são implementadas no MAFRA Toolkit, sendo o processo (semi-) automático de mapeamento de ontologias descrito em [Silva, 2004].O processo de correcção de entidades SBO inválidas requer um bom conhecimento da ontologia/linguagem SBO, das suas entidades e relações, e de todas as suas restrições, i.e. da sua estrutura e semântica. Este procedimento consiste em (i) identificar as entidades SBO inválidas, (ii) a causa da sua invalidez e (iii) corrigi-las da melhor forma possível. Nesta fase foi utilizada informação vinda do processo de evolução das ontologias com o objectivo de melhorar a qualidade de todo o processo. Conclusões Para além do processo de evolução do mapeamento desenvolvido, um dos pontos mais importantes deste trabalho foi a aquisição de um conhecimento mais profundo sobre ontologias, processo de evolução de ontologias, mapeamento etc., expansão dos horizontes de conhecimento, adquirindo ainda mais a consciência da complexidade do problema em questão, o que permite antever e perspectivar novos desafios para o futuro.

Transfering data from a server to an Android Mobile application: a case study

Nowadays, due to the incredible grow of the mobile devices market, when we want to implement a client-server applications we must consider mobile devices limitations. In this paper we discuss which can be the more reliable and fast way to exchange information between a server and an Android mobile application. This is an important issue because with a responsive application the user experience is more enjoyable. In this paper we present a study that test and evaluate two data transfer protocols, socket and HTTP, and three data serialization formats (XML, JSON and Protocol Buffers) using different environments and mobile devices to realize which is the most practical and fast to use.

Evaluation of a real time DGPS data server

The goal of the this paper is to show that the DGPS data Internet service we designed and developed provides campus-wide real time access to Differential GPS (DGPS) data and, thus, supports precise outdoor navigation. First we describe the developed distributed system in terms of architecture (a three tier client/server application), services provided (real time DGPS data transportation from remote DGPS sources and campus wide data dissemination) and transmission modes implemented (raw and frame mode over TCP and UDP). Then we present and discuss the results obtained and, finally, we draw some conclusions.

Server-based scheduling of parallel real-time tasks

Multicore platforms have transformed parallelism into a main concern. Parallel programming models are being put forward to provide a better approach for application programmers to expose the opportunities for parallelism by pointing out potentially parallel regions within tasks, leaving the actual and dynamic scheduling of these regions onto processors to be performed at runtime, exploiting the maximum amount of parallelism. It is in this context that this paper proposes a scheduling approach that combines the constant-bandwidth server abstraction with a priority-aware work-stealing load balancing scheme which, while ensuring isolation among tasks, enables parallel tasks to be executed on more than one processor at a given time instant.

Supporting parallelism in server-based multiprocessor systems

Developing an efficient server-based real-time scheduling solution that supports dynamic task-level parallelism is now relevant to even the desktop and embedded domains and no longer only to the high performance computing market niche. This paper proposes a novel approach that combines the constantbandwidth server abstraction with a work-stealing load balancing scheme which, while ensuring isolation among tasks, enables a task to be executed on more than one processor at a given time instant.