Contribution à la définition d'une méthode de conception de bases de données à base ontologique

Contribution to the definition of a mathod for designing an ontology-based database

• Auteur / Autrice : Chedlia Chakroun
• Direction : Yamine Aït-Ameur, Ladjel Bellatreche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique et applications
• Date : Soutenance le 02/10/2013
• Etablissement(s) : Chasseneuil-du-Poitou, Ecole nationale supérieure de mécanique et d'aérotechnique
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie pour l'information, mathématiques (Limoges ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique et d'automatique pour les systèmes - LIAS (Poitiers ; 2012-.....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Godart, Sofian Maabout
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Djamal Benslimane, Arnaud Giacometti

Mots clés

Mots clés contrôlés

Structures de données (informatique)

Bases de données -- Conception

Bases de données -- Gestion

Ontologies (informatique)

Mots clés libres

Bases de données à bases ontologiques

Dépendances

Modélisation

Méta-modélisation

Semantic database

Dependencies

Modelling

Meta-modelling

Résumé

Récemment, les ontologies ont été largement adoptées par différentes entreprises dans divers domaines. Elles sontdevenues des composantes centrales dans bon nombre d'applications. Ces modèles conceptualisent l'univers du discours auxmoyens de concepts primitifs et parfois redondants (calculés à partir de concepts primitifs). Au début, la relation entreontologies et base de données a été faiblement couplée. Avec l'explosion des données sémantiques, des solutions depersistance assurant une haute performance des applications ont été proposées. En conséquence, un nouveau type de base dedonnées, appelée base de données à base ontologique (BDBO) a vu le jour. Plusieurs types de BDBO ont été proposés, ilsutilisent différents SGBD. Chaque BDBO possède sa propre architecture et ses modèles de stockage dédiés à la persistancedes ontologies et de ses instances. A ce stade, la relation entre les bases de données et les ontologies devient fortementcouplée. En conséquence, plusieurs études de recherche ont été proposées sur la phase de conception physique des BDBO.Les phases conceptuelle et logique n'ont été que partiellement traitées. Afin de garantir un succès similaire au celui connupar les bases de données relationnelles, les BDBO doivent être accompagnées par des méthodologies de conception et desoutils traitant les différentes étapes du cycle de vie d'une base de données. Une telle méthodologie devrait identifier laredondance intégrée dans l'ontologie. Nos travaux proposent une méthodologie de conception dédiée aux bases de données àbase ontologique incluant les principales phases du cycle de vie du développement d'une base de données : conceptuel,logique, physique ainsi que la phase de déploiement. La phase de conception logique est réalisée grâce à l'incorporation desdépendances entre les concepts ontologiques. Ces dépendances sont semblables au principe des dépendances fonctionnellesdéfinies pour les bases de données relationnelles. En raison de la diversité des architectures des BDBO et la variété desmodèles de stockage utilisés pour stocker et gérer les données ontologiques, nous proposons une approche de déploiement àla carte. Pour valider notre proposition, une implémentation de notre approche dans un environnement de BDBO sousOntoDB est proposée. Enfin, dans le but d'accompagner l'utilisateur pendant le processus de conception, un outil d'aide à laconception des bases de données à partir d'une ontologie conceptuelle est présenté

Recently, ontologies have been widely adopted by small, medium and large companies in various domains. Theyhave become central components in many applications. These models conceptualize the universe of discourse by means ofprimitive and sometimes redundant concepts (derived from primitive concepts). At first, the relationship between ontologiesand database was loosely coupled. With the explosion of semantic data, persistence solutions providing high performanceapplications have been proposed. As a consequence, a new type of database, called ontology-based database (OBDB) isborn. Several types of OBDB have been proposed including different architectures of the target DBMS and storage modelsfor ontologies and their instances. At this stage, the relationship between databases and ontologies becomes strongly coupled.As a result, several research studies have been proposed on the physical design phase of OBDB. Conceptual and logicalphases were only partially treated. To ensure similar success to that known by relational databases, OBDB must beaccompanied by design methodologies and tools dealing with the different stages of the life cycle of a database. Such amethodology should identify the redundancy built into the ontology. In our work, we propose a design methodologydedicated to ontology-based databases including the main phases of the lifecycle of the database development: conceptual,logical and physical as well as the deployment phase. The logical design phase is performed thanks to the incorporation ofdependencies between concepts and properties of the ontologies. These dependencies are quite similar to the functionaldependencies in traditional databases. Due to the diversity of the OBDB architectures and the variety of the used storagemodels (triplet, horizontal, etc.) to store and manage ontological data, we propose a deployment ‘à la carte. To validate ourproposal, an implementation of our approach in an OBDB environment on OntoDB is proposed. Finally, in order to supportthe user during the design process, a tool for designing databases from a conceptual ontology is presented.