Ontology Based Development of Domain Rules

Abstract

Ontologies in nowadays are widely used in the process of development of modern information systems, since they are suitable to represent domain knowl-edge. However, the development of domain rules in ontology-based information systems is required to be analysed. In this dissertation, the author proposes a formal method of transforming ontology axioms to domain rules, making an im-portant and integral part of each domain and used to constrain or direct different aspects of a domain. Such rules can be consecutively transformed into executable form and implemented in a software system of an information system. The pro-posed method is formalised using the Z notation and the MDA framework is ap-plied to automate it. The dissertation consists of the introduction, four chapters, the conclusions, references, list of author’s publications and three annexes. The introduction overviews the main problem analysed in the dissertation and its importance. The aim and consequent objectives, scientific novelty and practical value of the research, methodology of the research, hypothesis of the research, scientific approval, contribution of the results and structure of the dis-sertation are formulated and presented in this chapter. The first and the second chapters cover analysis of existing publications re-lated with the problem of the dissertation. Therefore, the concept of the domain rule and the main problems of their modelling and implementing are analysed in the first chapter. The second chapter presents the analysis on the possibilities of using domain ontology for the modelling of domain rules. The third chapter describes the proposed method of transforming ontology axioms to domain rules. In the fourth chapter the Protégé ontology development and management tool is chosen and the proposed method of transforming ontol-ogy axioms to domain rules is applied for the development of information proc-essing rules, expressed by OCL (Object Constraint Language) constraints, and executable rules, expressed by SQL (Structured Query Language) triggers. The developed plug-ins for the automatic transformation of OCL constraints and SQL triggers are presented also. At the end of the chapter the evaluation of the pro-posed method is described. The conclusions are presented at the end of the dissertation. The results of the dissertation were announced in 24 scientific papers, where 2 papers are referred in Thompson ISI Web of Science, 7 papers are printed in Thompson ISI Proceedings, 3 papers are quoted in MatSciNet, SpringerLink, and Inspec databases, 4 papers are printed in other reviewed scientific periodical pub-lications and 8 papers are printed in other reviewed conference proceedings.

Pastaruoju metu žiniomis grindžiamų informacinių sistemų kūrimui pradėtos naudoti ontologijos, tinkamos dalykinės srities žinioms vaizduoti ir sistemų mo-deliams kurti bei jiems įgyvendinti. Tačiau verslo taisyklių modeliavimas onto-logija grindžiamose informacinėse sistemose nėra pakankamai išnagrinėtas ir aiškiai aprašytas. Disertacijoje autorė siūlo metodą ontologijos aksiomoms trans-formuoti į verslo taisykles, kurios naudojamos tam tikriems dalykinės srities as-pektams apriboti arba nukreipti. Siūlomo metodo esmė – dalykinės srities aksio-mos, išreikštos pasirinkta kalba, transformuojamos į verslo taisykles, kurios įgyvendinamos informacinės sistemos programų vykdomosiomis taisyklėmis. Formaliam metodo aprašymui sukurti disertacijoje vartojama Z kalba, o MDA karkasas taikomas siūlomam metodui automatizuoti. Disertaciją sudaro įvadas, keturi skyriai ir išvados, naudotos literatūros ir au-toriaus publikacijų disertacijos tema sąrašai ir trys priedai. Įvadiniame skyriuje nagrinėjamas problemos aktualumas, formuluojamas darbo tikslas bei uždaviniai, aprašomas mokslinis darbo naujumas, pristatomi autorės pranešimai ir publikacijos, disertacijos struktūra. Pirmasis ir antrasis sky-riai skirti literatūros apžvalgai. Pirmajame skyriuje pateikta verslo taisyklės są-vokos analizė, nagrinėjami verslo taisyklių įgyvendinimo metodai ir kalbos. Ant-rajame skyriuje apžvelgiama ontologijos sąvoka, jos panaudojimo galimybės informacinėms sistemoms kurti. Pagrindinis dėmesys skiriamas ontologijos ak-siomų susiejimui su verslo taisyklėmis. Trečiajame skyriuje pateiktas siūlomas ontologijos aksiomų transformacijos į verslo taisykles metodas bei jo formalus aprašymas Z kalba. Ketvirtajame skyriuje šis metodas įgyvendinamas, transfor-muojant Protégé ontologijos aksiomas, išreikštas PAL aksiomomis, į OCL ribo-jančias taisykles, vaizduojančias informacijos apdorojimo taisykles, ir į SQL tri-gerius, vaizduojančius vykdomąsias taisykles. Automatinėms transformacijoms atlikti sukurti du programų sistemų prototipai. Ketvirtojo skyriaus pabaigoje ap-rašomas siūlomo metodo vertinimas pagal t-test metodą, skirtą statistiniams duomenims apdoroti ir palyginti. Darbo pabaigoje pateikiamos bendrosios diser-tacijos išvados. Disertacijos tema paskelbti 24 moksliniai straipsniai, iš kurių 2 straipsniai referuojami Mokslinės informacijos instituto (MII) duomenų bazėse (Thompson ISI Web of Science), 7 straipsniai išspausdinti MII duomenų bazės referuojamuo-se leidiniuose (Thompson ISI Proceedings), 3 straipsniai cituojami MatSciNet, SpringerLink ir Inspec tarptautinėse duomenų bazėse, 4 straipsniai išspausdinti kituose periodiniuose recenzuojamuose mokslo leidiniuose ir 8 straipsniai – ki-tuose recenzuojamuose tarptautinių ir Lietuvos konferencijų leidiniuose.