Techniques d'optimisation pour des données semi-structurées du web sémantique

Database techniques for semantics-rich semi-structured Web data

• Auteur / Autrice : Julien Leblay
• Direction : François Goasdoué, Ioana Gabriela Manolescu Goujot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique (Bases de données)
• Date : Soutenance le 27/09/2013
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Informatique de Paris-Sud
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en informatique (Orsay, Essonne ; 1998-2020) - OAK (Saclay)
• Jury : Président / Présidente : David Gross-Amblard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : François Goasdoué, Ioana Gabriela Manolescu Goujot, David Gross-Amblard, Bernd Amann, Stefano Ceri, Christine Froidevaux
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernd Amann, Stefano Ceri

Mots clés

Mots clés contrôlés

Langages d'interrogation

Bases de données -- Gestion

Web sémantique

Mots clés libres

Web sémantique

XML

RDF

Linked Data

Modèles de données

Langages de requêtes

Composition de requêtes

Réponse aux requêtes

Optimisation de requêtes

Semantic Web

XML

RDF

Linked Data

Data models

Query languages

Query composition

Query answering

Query optimization

Résumé

RDF et SPARQL se sont imposés comme modèle de données et langage de requêtes standard pour décrire et interroger les données sur la Toile. D’importantes quantités de données RDF sont désormais disponibles, sous forme de jeux de données ou de méta-données pour des documents semi-structurés, en particulier XML. La coexistence et l’interdépendance grandissantes entre RDF et XML rendent de plus en plus pressant le besoin de représenter et interroger ces données conjointement. Bien que de nombreux travaux couvrent la production et la publication, manuelles ou automatiques, d’annotations pour données semi-structurées, peu de recherches ont été consacrées à l’exploitation de telles données. Cette thèse pose les bases de la gestion de données hybrides XML-RDF. Nous présentons XR, un modèle de données accommodant l’aspect structurel d’XML et la sémantique de RDF. Le modèle est suffisamment général pour représenter des données indépendantes ou interconnectées, pour lesquelles chaque nœud XML est potentiellement une ressource RDF. Nous introduisons le langage XRQ, qui combine les principales caractéristiques des langages XQuery et SPARQL. Le langage permet d’interroger la structure des documents ainsi que la sémantique de leurs annotations, mais aussi de produire des données semi-structurées annotées. Nous introduisons le problème de composition de requêtes dans le langage XRQ et étudions de manière exhaustive les techniques d’évaluation de requêtes possibles. Nous avons développé la plateforme XRP, implantant les algorithmes d’évaluation de requêtes dont nous comparons les performances expérimentalement. Nous présentons une application reposant sur cette plateforme pour l’annotation automatique et manuelle de pages trouvées sur la Toile. Enfin, nous présentons une technique pour l’inférence RDFS dans les systèmes de gestion de données RDF (et par extension XR).

Since the beginning of the Semantic Web, RDF and SPARQL have become the standard data model and query language to describe resources on the Web. Large amounts of RDF data are now available either as stand-alone datasets or as metadata over semi-structured documents, typically XML. The ability to apply RDF annotations over XML data emphasizes the need to represent and query data and metadata simultaneously. While significant efforts have been invested into producing and publishing annotations manually or automatically, little attention has been devoted to exploiting such data. This thesis aims at setting database foundations for the management of hybrid XML-RDF data. We present a data model capturing the structural aspects of XML data and the semantics of RDF. Our model is general enough to describe pure XML or RDF datasets, as well as RDF-annotated XML data, where any XML node can act as a resource. We also introduce the XRQ query language that combines features of both XQuery and SPARQL. XRQ not only allows querying the structure of documents and the semantics of their annotations, but also producing annotated semi-structured data on-the-fly. We introduce the problem of query composition in XRQ, and exhaustively study query evaluation techniques for XR data to demonstrate the feasibility of this data management setting. We have developed an XR platform on top of well-known data management systems for XML and RDF. The platform features several query processing algorithms, whose performance is experimentally compared. We present an application built on top of the XR platform. The application provides manual and automatic annotation tools, and an interface to query annotated Web page and publicly available XML and RDF datasets concurrently. As a generalization of RDF and SPARQL, XR and XRQ enables RDFS-type of query answering. In this respect, we present a technique to support RDFS-entailments in RDF (and by extension XR) data management systems.