Uma Abordagem Bottom-Up para a Integração Semântica de Esquemas XML

1. 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

2. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

3. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

4. 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

5. 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

6. 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

7. Trabalhos Relacionados

8. Trabalhos Relacionados

9. Características Trabalho Limitações na integração de esquemas XML CUPID • não tratam a integração de representações alternativas de elementos • não tratam de forma completa a integração de elementos textuais com estruturados MOMIS

10. Características

11. 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

12. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

13. Arquitetura de Mediação SitesWeb SitesWeb Documentos XML

14. Camada de Wrappers • disponibiliza um • esquema local para • uma ou mais fontes • executa consultas • nestas fontes Wrapper 1 Wrapper n ... DTD 1 DTD n SitesWeb SitesWeb Documentos XML

15. Mediador • integra esquemas locais • gerencia consultas • globais a um conjunto de • fontes Esquema Global Documento XML global Consulta global textual Usuário Especialista Mediador Consulta local textual DTDs Documentos XML Locais Wrapper 1 Wrapper n ... DTD 1 DTD n SitesWeb SitesWeb Documentos XML

16. Interface de Consulta • define consultas sobre • o esquema global • apresenta os resultados Consulta global Resultados Interface de Consulta Esquema Global Consulta global textual Documento XML global Usuário Especialista Mediador Documentos XML Locais Consultas locais textuais DTDs Wrapper 1 Wrapper n ... DTD 1 DTD n SitesWeb SitesWeb Documentos XML

17. Processo de Integração Esquema Global Camada de Mediação ARTEMIS Integração Semântica . . . Esquema Conceitual 1 Esquema Conceitual n Usuário Especialista . . . Conversão da DTD Conversão da DTD . . . DTD 1 Documentos XML DTD n Documentos XML

18. Processo de Integração Esquema Global Camada de Mediação ARTEMIS Integração Semântica . . . Esquema Conceitual 1 Esquema Conceitual n Usuário Especialista . . . Conversão da DTD Conversão da DTD . . . DTD 1 Documentos XML DTD n Documentos XML

19. Processo de Integração Esquema Global Camada de Mediação ARTEMIS Integração Semântica . . . Esquema Conceitual 1 Esquema Conceitual n Usuário Especialista . . . Conversão da DTD Conversão da DTD . . . DTD 1 Documentos XML DTD n Documentos XML

20. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

21. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • 3.1 Modelo Conceitual Canônico (MCC) • 3.2 Mapeamento MCC-DTD • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

22. 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

23. Exemplo de Esquema MCC string string (1,1) (1,N) Publisher Publication Name Title (1,1) (1,1) string (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) University string (1,N) (1,N) Book Author Proceedings (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) workAddress homeAddress (1,1) Business string (0,1) (1,1) Conference Category string Address integer {technical, fiction} (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) (1,1) Number City Street string integer string

24. Exemplo de Esquema MCC string string (1,1) (1,N) Publisher Publication Name Title (1,1) (1,1) string (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) University string (1,N) (1,N) Book Author Proceedings (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) workAddress homeAddress (1,1) Business string (0,1) (1,1) Conference Category string Address integer {technical, fiction} (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) (1,1) conceito NL Number City Street string integer string

25. Exemplo de Esquema MCC string string (1,1) (1,N) Publisher Publication Name Title (1,1) (1,1) string (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) University string (1,N) (1,N) Book Author Proceedings (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) workAddress homeAddress (1,1) Business string (0,1) (1,1) string Conference Category Address integer {technical, fiction} (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) (1,1) Number City Street string integer string conceito L

26. Exemplo de Esquema MCC string string (1,1) (1,N) Publisher Publication Name Title (1,1) (1,1) string (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) University string (1,N) (1,N) Book Author Proceedings (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) workAddress homeAddress (1,1) Business string (0,1) (1,1) Conference Category string relacionamento de associação Address integer {technical, fiction} (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) (1,1) Number City Street string integer string

27. Exemplo de Esquema MCC string string (1,1) (1,N) Publisher Publication Name Title (1,1) (1,1) string (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) University string (1,N) (1,N) Book Author Proceedings (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) workAddress homeAddress (1,1) Business string (0,1) (1,1) Conference Category string Address integer {technical, fiction} (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) relacionamento de herança (1,1) (1,1) Number City Street string integer string

28. Exemplo de Esquema MCC disjunção string string (1,1) (1,N) Publisher Publication Name Title (1,1) (1,1) string (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) University string (1,N) (1,N) Book Author Proceedings (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) workAddress homeAddress (1,1) Business string (0,1) (1,1) Conference Category string Address integer {technical, fiction} (1,N) (1,N) (1,N) (1,1) (1,1) (1,1) Number City Street string integer string

29. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • 3.1 Modelo Conceitual Canônico (MCC) • 3.2 Mapeamento MCC-DTD • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

30. 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

31. 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

32. 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

33. Mapeamento de Conceitos • Expressão de caminho absoluto XPath Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

34. Mapeamento de Conceitos • Expressão de caminho absoluto XPath DTD X : /Book/ Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

35. Mapeamento de Conceitos • Expressão de caminho absoluto XPath DTD X : /Book/AuthorList Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

36. Mapeamento de Conceitos • Expressão de caminho absoluto XPath DTD X : /Book/AuthorList/Author Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

37. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

38. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath DTD X: BookAuthor: Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

39. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath DTD X: BookAuthor: AuthorList Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

40. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath DTD X: BookAuthor: AuthorList/Author Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

41. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath DTD X: Author Book: Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

42. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath DTD X: Author Book: .. Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

43. Mapeamento de Relacionamentos • Expressão de caminho relativo XPath DTD X: Author Book: ../.. Author (1,N) Book (1,N) DTD X <!ELEMENT Book (AuthorList, ...)> <!ELEMENT AuthorList (Author+)> <!ELEMENT Author (...)>

44. Roteiro • Introdução • Abordagem de Integração Proposta • Modelo Canônico e Mapeamentos • Etapa de Conversão da DTD • Etapa de Integração Semântica • Considerações Finais

45. 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

46. Processo de Conversão Esquema Conceitual Definitivo Reestruturação Esquema Conceitual Preliminar Conversão Usuário Especialista DTD Pré-Processada Pré-Processamento Documentos XML DTD Fonte XML

47. Processo de Conversão Esquema Conceitual Definitivo Reestruturação Esquema Conceitual Preliminar Conversão Usuário Especialista • modifica detalhes de estruturação da DTD: • remoção de • informação irrelevante • para o domínio • tratamento de • elementos com • aninhamento • renomeação de • informação DTD Pré-Processada Pré-Processamento Documentos XML DTD Fonte XML

48. Remoção de Elementos <!ELEMENT Book(AuthorList, Publisher)> ... <!ELEMENT AuthorList(Author)+>

49. Remoção de Elementos <!ELEMENT Book(AuthorList, Publisher)> ... <!ELEMENT AuthorList(Author)+> <!ELEMENT Book((Author)+, Publisher)>

50. Tratamento de Aninhamentos <!ELEMENT Address((Street, Number)?, City)>