Selecionador de Recursos Grade Baseado na Integração Semântica de Múltiplas Ontologias

Selecionador de Recursos Grade Baseado na Integração

Semântica de Múltiplas Ontologias

Alexandre Parra Carneiro da Silva

Júlio da Silva Dias

Mário Antônio Ribeiro Dantas

Universidade Federal de Santa Catarina

Alexandre Parra Carneiro da Silva 2

Roteiro

ContextualizaçãoContextualização OntologiasOntologias Trabalhos CorrelatosTrabalhos Correlatos Selecionador de Recursos da Grade Selecionador de Recursos da Grade

PropostoProposto Resultados ExperimentaisResultados Experimentais Considerações e Trabalhos FuturosConsiderações e Trabalhos Futuros


Roteiro




Contextualização (1/2)

As organizações virtuais (OVs) têm autonomia quanto a descrição dos seus recursos.

Esta característica restringe a busca de um recurso específico na grade de acordo com os requisitos de uma aplicação.

Pesquisas recentes vem considerando a semântica na busca de recursos em grades.


Contextualização (2/2)

Não se tem conhecimento de uma ontologia única que descreva o domínio de grades consensualmente.

Falta de transparência aos usuários comuns como os recursos foram descritos.

Pesquisas tem empregado ontologias.


Roteiro




Ontologias

Definição: Definição: ““Ontologia é Ontologia é uma especificação formal e

explícita de um conceito compartilhado”.

São usadas: São usadas:

Comunicação entre diferentes agentes (software e/ou humanos).

Integração semântica Integração semântica de sistemas e base de de sistemas e base de dados.dados.


Integração SemânticaIntegração Semântica

É alcançado através de mapeamentos semânticos entre ontologias.

Diversos trabalhos indicam que abordagens automáticas de mapeamentos semânticos não conseguem identificar todas ou a maioria das correspondências semânticas.


Abordagens de Integração SemânticaAbordagens de Integração Semântica

São três as abordagens: Abordagem Global: cada Fonte de Informação (FI)

está relacionada a uma única ontologia do domínio;

Abordagem de Múltiplas Ontologias: toda FI está relacionada a sua própria ontologia;

Abordagem Híbrida: toda FI tem sua própria ontologia, mas o vocabulário destas ontologias está relacionado a uma ontologia comum.


Roteiro



Trabalhos Correlatos

OWLRDF(S)Linguagem de ontologia

NãoNãoPermite ampliação das consultasPermite ampliação das consultas

PELLETTRIPLE/XSBMecanismo de inferência

sobre descrições dos recursos após união das ontologias

sobre as definições das consultasVerificação de ConsistênciaVerificação de Consistência

Sim (através da linguagem RDQL)Sim (através da ontologia de pedidos)Mecanismo de consultaMecanismo de consulta

baseado em um dicionário de sinônimos

baseado em regras de comparaçãoMecanismo de resource matchingMecanismo de resource matching

uma ontologia para cada FIuma única ontologia para as FIsForma de representação das FIsForma de representação das FIs

VáriasVáriasQtd de Fontes de Informação (FI)

Lopes et al. 2006Tangmunarunkit et al. 2003


Roteiro



Interação no Sistema de Matching Interação no Sistema de Matching SemânticoSemântico

OV_1 OV_2

Ambiente de Grade

relações semânticas 1

relações semânticas 2

Desenvolvedor da ontologia de

Recursos 1

Desenvolvedor da ontologia de Recursos 2 Ontologia

Referência

......

......

Desenvolvedor da ontologia de

Recursos n

OV_n

relações semânticas n

baseado

estabeleceestabelece estabelece

(a)

Usuário

Ontologia de Consulta

OV_1 OV_2 OV_n

Recursos 1 Recursos 2 Recursos n

(b)

.......

....

Arquitetura do Selecionador PropostoArquitetura do Selecionador Proposto

A - Ontologia de Referência, Ontologia de Consulta e Regras

Portal deIntegração

Serviço deIntegração buscar a OR

armazena as relações

B - Ontologias de Recurso e relações de equivalência semântica

A

B

Serviço Matchmaker

RaciocinadorGenérico baseado em

Regra Jena (RGRJ)

resultado dapesquisa

consulta

Interface deConsulta

Serviço dePublicação

Provedor deInformação

realiza a publicaçãode informação

publica informações dosrecursos de uma OV

Parte da Ontologia Referência (OR)Parte da Ontologia Referência (OR)

ProcessorArchitecture

AMD64

AMD32

POWER32

POWER64

INTEL32

INTEL64

SPARC64

SPARC32

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

ComputingResourceElements

FileSystem

OperatingSystem

Processor

Windows

Unix

MacOS

Linux

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

AMD

POWER

INTEL

SPARC

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

Ontologia de Consulta (OC)Ontologia de Consulta (OC)

Request

- query_id : String- number_resources_return : int- decrescent_order : String- requirements : BinaryOperators

BinaryOperators

- on : Characteristics

Equality_Numeric Equality_String Greater_or_Equal Lesser_or_Equal

Characteristics_CPU

- processor_speed : int- load_percentage_1min : float- load_percentage_5min : float- load_percentage_10min : float- processor_type : String

Characteristics_OS

- os_type : String - version : String

Characteristics_FS - free_disk_space : float - disk_capacity : float - file_system_type : String

Characteristics_Memory - free_main_memory : float - free_virtual_memory : float - total_main_memory_size : float - total_virtual_memory_size : float

Characteristics_CS

- network_technology : String - number_of_cpus : int

Characteristics_Access

- distinguished_name : String

Characteristics

on

requeriments

is-a

is-a is-a is-ais-a

is-a

is-ais-a is-a is-a

is-a


MatchmakerMatchmaker

Função de realizar o matching semântico.

As etapas da operação de matching são:

1ª Etapa: Verificação de consistência da consulta;

2ª Etapa: Ampliação da consulta semanticamente;

3ª Etapa: Pesquisa dos recursos.

1ª Etapa: Verificação da consistência 1ª Etapa: Verificação da consistência da consultada consulta

Requisitos ValoresRequest.query_id "query_1"Request.Equality_String.Characteristics_OS.os_type "Windows XP"Request.Equality_String.Characteristics_FS.file_system_type "EXT3"Request.Equality_String.Characteristics_Computer_System.number_of_cpus "4"

Exemplo de uma consulta de recursos

Com o auxílio do Raciocinador Genérico baseado em Regra Jena (RGRJ), o matchmaker verifica que a consulta com identificador “query_1” recebida possui duas inconsistências.

2ª Etapa: Ampliação da consulta2ª Etapa: Ampliação da consulta

Ampliação realizada de acordo com a estrutura do conhecimento e informações modeladas na OR.

Exemplo: Uma consulta requer recursos com sistema operacional (SO) Unix. Resultado da pesquisa em um Sistema de Matching Sintático:

somente os recursos que tenham o SO igual ao termo Unix.

Resultado da pesquisa em um Sistema de Matching Semântico: recursos que tenham os seguintes SOs: Solaris, AIX e FreeBSD.

ComputingResourceElements

FileSystem

OperatingSystem

Processor

Windows

Unix

MacOS

Linux

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

is-a

Classe Instâncias da ClasseUnix Solaris, AIX, FreeBSDLinux Debian, Slackware, Fedora Core

3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos 3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos (1/2)

Na figura abaixo é ilustrado um recurso computacional na forma de um grafo RDF.

Supondo que um usuário tenha definido em uma consulta a seguinte restrição: processor_capacity >= 1800 MHz.

grsc:Servidor_06

grsc:endIP

grsc:tem_processador

grsc:numero_cpus

150.162.63.7 1

grsc:Processador_06

grsc:capacidade_processador

2400

grsc:estado

executando

grsc:Servidor_06

grsc:endIP

150.162.63.7

armazena


3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos 3ª Etapa: Pesquisa dos Recursos (2/2)

Para cada restrição, o matchmaker busca as triplas que representam os recursos que atendem a restrição armazenando-as em um conjunto específico.O procedimento acima ocorre para todas as restrições definidas na consulta.

Próxima etapa: realizar a intersecção desses conjuntos para determinar quais recursos atendem todas as restrições formando o conjunto solução.

Havendo diretivas na consulta, aplicá-las sobre o conjunto solução e o resultado é retornado ao usuário.


Roteiro




Ambiente ExperimentalAmbiente Experimental

Simulação de três organizações virtuais (OVs): OV_1, OV_2 e OV_3.

Cada organização tem sua própria ontologia. Objetivo: mostrar as diversas visões que as OVs podem apresentar.

Configuração das máquinas usadas nos testes:


PREFIX grsc: <http://www.owl-ontologies.com/Grid_Resources.owl#>

SELECT ?ip, ?so, ?qtdPropcs, ?procCap, ?procType WHERE { ?A grsc:ip_address ?ip .

?A grsc:number_of_cpus ?qtdProcs . ?A grsc:running_os ?B . ?B grsc:os_type ?so .

?A grsc:has_processor ?C . ?C grsc:processor_type ?procType . ?C grsc:processor_capacity ?procCap .

FILTER ( (?so = 'Unix') && (?qtdProcs = 2) && (?procCap >= 2200) && (?procType = 'AMD') ) }


Estudo de Caso 1Estudo de Caso 1


Estudo de Caso 2Estudo de Caso 2


Roteiro




Considerações e Trabalhos Futuros Considerações e Trabalhos Futuros (1/2)

Proposta e desenvolvimento de um selecionador baseado em integração semântica.

Desenvolveu-se uma ontologia comum (OR).

Desenvolveu-se uma linguagem de consulta baseada em ontologia.

Esta linguagem traz: facilidade na elaboração de consultas efetivas. flexibilidade e consistência no processo de matching

de recursos da grade. (utilizando regras)


Considerações e Trabalhos Futuros Considerações e Trabalhos Futuros (2/2)

Planeja-se estender o selecionador para ter maiores opções de recursos (estendendo a OR).

Permitir mais opções de restrições (estendendo a ontologia de consulta e o motor de consulta).

Fazer experimentos em ambiente real para verificar o desempenho do selecionador.


Agradecimentos

CAPES LaPeSD: projeto Petrobrás


Questões !?

Alexandre Parra Carneiro da Silva

[email protected]

[email protected]


FIM

Documents

Selecionador de Recursos Grade Baseado na Integração Semântica de Múltiplas Ontologias