Graph Database Model supporting RDF
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- Felipe Guillermo Ferreyra Mora
- hace 8 años
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1 Graph Database Model supporting RDF Renzo Angles Departamento de Ciencias de la Computación Universidad de Chile
2 Motivación General Incremento de información con estructura de grafo (Web, genoma, redes complejas, etc). RDF es un propuesta reciente de modelo de datos para deribir información con estructura de grafo. RDF ha recibido poca atención desde una perspectiva de base de datos (de grafo).
3 RDF Data Model (1999) Dominios (UBL): Recursos (URIs), Nodos Blancos (variables existenciales), Literales Estructuras de datos: Triple RDF Grafo RDF Propiedad / relación (U) Sujeto Predicado Objeto title _:132 author codd Recurso (UB) Recurso (UB) o valor (L) A Relational Model of.. E.F. Codd
4 Pablo #goya.xml #picasso.xml #rembt.xml Picasso Rembt van Rijn #guernica.jpg #woman.jpg #abraham.jpg Goya #saturn.jpg #museum.es #rodin.fr oil on canvas #rodin.xml Auguste Rodin #crucifixion.jpg #theslave.jpg #michelangelo.xml Michelangelo Buonarroti #deent.jpg #Artist #Artifact #Painting #Sculpture #Painter #Sculptor #Museum sp sp
5 Pablo #goya.xml #picasso.xml #rembt.xml Picasso Rembt van Rijn #guernica.jpg #woman.jpg #abraham.jpg Goya #saturn.jpg #Artist #Artifact #Painting #Sculpture #Painter #Sculptor #Museum sp sp #museum.es #rodin.fr oil on canvas #rodin.xml Auguste Rodin #crucifixion.jpg #theslave.jpg #michelangelo.xml Michelangelo Buonarroti #deent.jpg RDF Schema
6 Pablo #goya.xml #picasso.xml #rembt.xml Picasso Rembt van Rijn #guernica.jpg #woman.jpg #abraham.jpg Goya #saturn.jpg #Artist #Artifact #Painting #Sculpture #Painter #Sculptor #Museum sp sp #museum.es #rodin.fr oil on canvas #rodin.xml Auguste Rodin #crucifixion.jpg #theslave.jpg #michelangelo.xml Michelangelo Buonarroti #deent.jpg RDF Instance
7 Características de RDF(S) Michelangelo Buonarroti Auguste Rodin #michelangelo.xml #rodin.xml #theslave.jpg #deent.jpg #crucifixion.jpg #rodin.fr #Sculptor #Artist #Painter #Sculpture Esquema y datos mezclados sp #Artifact sp #Painting #Museum #goya.xml Goya #saturn.jpg #picasso.xml Pablo Picasso #rembt.xml Rembt van Rijn #guernica.jpg #museum.es #woman.jpg #abraham.jpg oil on canvas
8 Características de RDF(S) Michelangelo Buonarroti Auguste Rodin #theslave.jpg #michelangelo.xml #deent.jpg #rodin.xml #crucifixion.jpg #Sculptor #Artist #Painter Una propiedad puede aparecer como #Sculpture sujeto u objeto #rodin.fr sp #Artifact #Museum sp #Painting #goya.xml Goya #saturn.jpg #picasso.xml Pablo Picasso #rembt.xml Rembt van Rijn #guernica.jpg #museum.es #woman.jpg #abraham.jpg oil on canvas
9 Características de RDF(S) Michelangelo Buonarroti Auguste Rodin #michelangelo.xml #rodin.xml RDF(S) presenta semántica formal #Sculptor #Artist #Painter #theslave.jpg #deent.jpg #Sculpture #crucifixion.jpg #rodin.fr sp #Artifact #Museum sp #Painting #goya.xml #picasso.xml Goya #saturn.jpg Pablo Picasso INFERENCIA! #rembt.xml Rembt van Rijn #guernica.jpg #museum.es #woman.jpg #abraham.jpg oil on canvas
10 RDF : perspectiva de Bases de Datos Nivel de abstracción Vista RDF API REPOSITORIO RDF BASE DE DATOS RDF Funciones Lenguaje de Consulta para RDF (SPARQL)? Lógico Triples Triples Grafos RDF Datasets (SPARQL)? Físico Archivo Almacen. Nativo Archivos? RDBMS
11 Niveles de abstracción en BD Independiente del BDMS Depende del BDMS Modelo de Base de Datos Nivel Vista (or externo) DDL DML Nivel Conceptual (o lógico) DDL DML Nivel Físico (o interno)
12 Revisión: Modelo de Base de Datos Un modelo de BD es una combinación de tres componentes: 1) Una colección de tipos de estructuras de datos 2) Una colección de operadores o reglas de inferencia, y 3) Una colección de reglas de integridad Estructuras de datos Restricciones de integridad Lenguaje de consulta
13 RDF desde la perspectiva de BD Tipos de Estructuras de Datos: Estructura de grafo con nivel de abstracción bastante bajo Restricciones de Integridad: RDF no presenta nociones claras de restricciones de integridad Operadores o reglas de inferencia: Hay propuestas de lenguajes de consulta para RDF, pero estas no soportan consultas tipicas de grafo
14 Welkin: visualización de RDF basada en grafos
15 Tabulator: semantic data browser
16 Tabulator: visualización, navegación y consulta de data RDF
17 Tabulator: consulta y navegación
18 RDF desde una perspectiva de BD Nivel de abstracción Vista RDF API REPOSITORIO RDF BASE DE DATOS RDF Funciones Lenguaje de consulta para RDF (SPARQL) Lenguaje de consulta Máquina de inferencia basado en reglas Restricciones de integridad (para grafos) Lógico Triples Triples Grafos RDF Datasets (SPARQL) Modelo de Base de Datos (de grafo) Físico Archivo Almac. nativo Archivos RDBMS Almac. Nativo RDBMS?
19 R. Angles and C. Gutierrez Survey of Graph Database Models ACM Surveys (March 2008 issue)
20 Estructuras de datos basadas en grafos Hypernode GRAFO : G =(V,E) Grafo Clásico Hypergraph V = N H E V x V V N E Ρ(V) N = conjunto de nodos simples H = conjunto de hypernodes
21 Hypernode Model (1990) Motivación: modelamiento de objetos complejos Características: estructura de datos simple y flexible (hypernode) que soporta objetos complejos y encapsulación de información
22 Hypergraph Model (1991) Motivación: modelar características del paradigma orientado a objetos; visualización; navegación Características: formalización natural de las nociones de subclases y herencia
23 Propuesta API (?) Aplicaciones (?) Servicios (?) Estructuras de datos: Hypergraph + Hypernode Lenguaje de consulta para grafos Restricciones de integridad? Almacen. Nativo RDBMS
24 Graph Schema
25 Esquema para Recursos (definición)
26 Esquema para Recursos (ejemplo) #Sculptor #Sculpture sp #Artist #Artifact sp #Painter #Painting Hyperedge #Museum #Painter #Sculptor #Painting #Artist #Sculpture #Artifact #Painting #Sculpture #Artifact #Museum
27 Esquema para Propiedades (definición)
28 Esquema para Propiedades (ejemplo) #Artist #Artifact #Painting #Sculpture #Painter #Sculptor #Museum sp sp #Artist #Artifact #Painting #Painter sp #Artist #Artifact #Painter #Painting #Sculptor #Sculpture #Artist #Painting #Artist #Artifact #Museum Hyperedge
29 Nested Graph (Hypernode)
30 Instancia para Recursos (definición)
31 Intancia para Recursos (ej.) Hyperedge Hypernode #Artist #Artifact #Museum sp #Painter #Painting #goya.xml #picasso.xml Goya #saturn.jpg Pablo Picasso #Artist #Painter #guernica.jpg #museum.es #woman.jpg oil on canvas #Artifact #Painting #goya.xml #picasso.xml #guernica.jpg Goya #saturn.jpg Pablo Picasso #musem.es oil on canvas #guernica.jpg #woman.jpg
32 Consultando RDF Consulta de Grafo Adyacencia Grado de un nodo Consulta en una aplicación real Todos los parientes de grado uno de Alicia (nodos adyacentes en una BD genealógica) Que compuestos químicos son producidos en una reacción química dada? (nodos adyacentes en información química) Qué ciudades están cerca de Atenas? (nodos vecinos en un sistema de turismo) Cuáles són los artículos mas citados? (buar nodos con grado de entrada máximo en una BD de citas bibliográficas)
33 Consultando RDF (2) Consulta de Grafo Caminos Distancia Pattern Matching Consulta en una aplicación real Los sospechosos A y B están relacionados? (caminos relevantes en una BD de Policía) Cuál es la ruta mas corta entre las ciudades A y B? (camino mas corto en una BD de carreteras) Cuál es la influencia del artículo X? (clausura tsitiva en una BD de citas bibliográficas) Cuál es la distancia Erdös entre los autores X e Y? (distancia entre nodos en una red de colaboración) Dónde y cuantas veces aparece una patrón genético? (Pattern matching en una BD genética)
34 PROPERTY Nodo Adyacente Arista Adyacente Grado de un nodo Path Path fijo Distancia Diametro RQL SeRQL Lenguaje De Consulta RDF RDQL Triple N3 Versa RxPath Sparql G G+ Lenguaje de Consulta para Grafo Graph Log Gram Graph DB Lorel F-G Soporte: Total Parcial Nulo
35 Soporte de los Lenguajes de Consulta RDF Los lenguajes de consulta actuales no soportan las consultas anteriores. Propiedades de grafo como diámetro, radio, grado, etc. no son soportadas. Ninguno de los lenguajes soporta caminos arbitrarios. Algunos lenguajes requieren operadores agregados (ej. union ) para responder consultas simples (ej. adyacencia, grado). Los operadores agregados son importantes y algunos lenguajes no los proveen. R. Angles and C. Gutierrez. Querying RDF data from a Graph Database Perspective ESWC 2005
36 Conclusiones Hay mucho trabajo en el área de Base de Datos aplicable en la Web Semántica, pero antes de empezar de cero: se debe aprovechar el trabajo existente en el área de bases de datos, grafos e inteligencia artificial. Se debe estudiar RDF desde una perspectiva de base de datos (principalmente de grafo).
37 Trabajo futuro Refinar el modelo de BD propuesto Definir buenas y/o nuevas restricciones de integridad para RDF Mejorar visualización de grafos RDF Desarrollar un prototipo que implemente el modelo (estructuras y algoritmos para memoria secundaria) Evaluar el modelo con aplicaciones reales
38 Gracias Preguntas?
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