본 연구는 사람, 사물, 그리고 서비스 사이의 통신과 원활한 서비스 운용을 위한 다면적(multi-aspect) Social IoT 플랫폼에 관한 개념을 소개하고, 이러한 다면적 Social IoT 플랫폼상에서 기존 특정 도메인을 위해 구성된 데이터 표현들을 온톨로지 표현으로 재구성할 수 있는 온톨로지 스키마 변환 프로세스들 제안한다. 현재, 많은 연구들이 센서 온톨로지나 디바이스 온톨로지 등과 같이 사물에 기반한 서비스 상호운영성을 위한 인프라 구성에 초점을 둔 표준화된 시맨틱 모델 개발에 집중하고 있으나, 사람과 사물, 그리고 서비스 사이의 최적화된 상호 운용을 위해서는 사람과 사물, 그리고 서비스가 갖는 다양한 특성이 반영된 시맨틱 모델에 관한 연구는 미흡한 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 IoT를 구성하는 각 도메인들의 표현 체계를 온톨로지 기반 표현체계로 변환할 수 있도록 기존 소셜 네트워크 구성 요소들을 확장하여 다면적 소셜 네트워크 온톨로지 스키마를 구축하고, 이를 기반으로 IoT내 도메인 지식들을 온톨로지로 자동 변환할 수 있는 프로세스를 개발하였다.
인공지능, 시맨틱 웹의 분야에서 지식을 표현하고 의미적으로 연결하기 위해 온톨로지가 연구되어 왔다. 그러나 온톨로지는 정의하는 사람의 의도와 지식 수준에 따라 다양하게 표현되고 정의될 수 있다. 이는 동일한 개념을 서로 다르게 표현하는 이질성 문제를 야기한다. 이 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 XMDR에 기반한 온톨로지 생성 시스템인 XOB(XMDR-based Ontology Builder)를 소개한다. XOB는 XMDR에서 정의한 클래스 및 클래스 간의 관계성 등을 재사용하여 온톨로지를 생성함으로써 생성된 온톨로지 간 의미 이질성 문제를 해결 또는 최소화 할 수 있다. 이 논문에서는 제안 시스템인 XOB의 개념 모델 및 전체적인 구조를 소개한다. 또한 XMDR에 등록된 개념들을 이용하여 온톨로지 생성 시 요구되는 프로세스, 알고리즘 및 온톨로지 생성 규칙 등을 정의한다. 제안 시스템은 기존 방법에 비해 높은 표준화를 제공하며 이는 일관성 있는 개념의 활용, 용이한 의미 교환 등의 장점을 제공한다. 따라서 XOB는 고품질의 온톨로지 생성을 가능하게 하며 온톨로지 통합 및 시스템 개발을 위한 비용을 감소시킨다.
최근 시맨틱 웹에 대한 많은 관심이 집중되고 있다. 그러나 시맨틱 웹 기술의 핵심이 되는 온톨로지 개발의 어려움과, 정형화된 개발 방법의 부재로 인해 일반 개발자들이 시맨틱 웹 응용프로그램을 개발하는 데에 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 온톨로지와 관련 기능들을 컴포넌트화 하고, 컴포넌트들을 결합하여 응용프로그램을 쉽고 빠르게 구현하기 위한 프레임워크를 제안한다. 이는 복잡한 시맨틱 웹 기술을 숨김으로써, 일반 개발자들이 시맨틱 웹에 대한 깊은 이해 없이도 시맨틱 웹 응용프로그램을 쉽고 빠르게 구현할 수 있도록 한다.
시맨틱 웹 기반의 서비스를 제공하기 위해서는 특정 도메인 지식에 대한 명시적인 명세화 및 지식의 개념과 개념과의 관계를 정형화하는 온톨로지를 통해서 이루어진다. 그러므로 특정 도메인 지식의 명세화와 정형화를 위해서는 관심 있는 도메인내의 지식을 개념화하는 온톨로지의 생성이 필수적이다. 이 논문에서는 택배 마케팅의 잠재 고객에 대한 정보를 검색하기 위해, 시맨틱 웹 기반의 온톨로지 생성을 위한 구체적인 도메인을 설계하고, 생성된 온톨로지를 이용하는 정보 검색 방법을 제안하였다. 제안된 온톨로지를 기반으로 고객의 정보를 수집하는 데이터 검색 로봇을 구현 하였다. 아울러 온톨로지의 생성과 데이터 검색 로봇이 데이터 검색을 정확하게 수행함을 확인 하였다.
시맨틱 웹은 정보의 의미를 개념으로 정의하고 개념들 간의 관계성을 표현함으로써, 문서들 간의 단순 연결이 아닌 의미 연결을 통해서 보다 정확하고 효율적인 정보 검색이 가능하게 된다. 이러한 시맨틱 웹의 비전이 구체화되기 위해서는 웹 온톨로지(Web Ontology)를 기반으로 의미 정보로 구성된 시맨틱 문서들에 대한 추론을 통해서 웹상에 존재하는 엄청난 정보들 간의 관련성을 파악하고 사용자가 요구하는 정보를 보다 효율적으로 검색할 수 있는 시스템이 필수적이다. W3C에서 제안한 OWL은 대표적인 온톨로지 언어이다. 시맨틱 웹 상에서 OWL 데이타를 효율적으로 검색하기 위해서는 잘 구성되어진 저장 스키마를 구축해야 한다. 본 논문에서는 Jena2의 경우, 단일 테이블에 문서의 정보를 저장하기 때문에 단순 선택 연산 (Simple Selection), 조인 연산이 요구되는 질의에 대한 성능이 저하되고 대용량의 OWL데이터의 처리에 있어 성능이 저하되는 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 OWL 문서의 의미를 Class, Property, Individual로 분류하여 각각의 데이터 정보들을 테이블에 저장하기 위한 다중 변환기와 OWL 변환기 기능을 가진 시멘텍 검색 엔진을 설계 및 구현하였다. 본 검색 엔진을 테스트한 결과, 단순정보검색 질의 시 Jena2에서 비정규화된 테이블 구조로 저장할 때보다 질의 응답 속도를 향상 시킬 수 있었고, 조인 연산 시 두 테이블의 크기로 인한 조인비용이 발생하는 문제점을 해결함으로써 빠른 검색 및 질의 속도를 보장할 수 있었다.
현재 웹은 단순히 정보를 수집하여 제공하던 웹 1.0을 지나 정보의 사용자가 곧 생산자가 되어 개방된 웹 환경을 기반으로 사용자 스스로 콘텐츠를 제작, 재창조, 공유하는 인터넷 서비스 모델인 웹 2.0으로 발전하였다. 이러한 웹의 발전 과정에서 시맨틱 웹이 등장하게 되었고 시맨틱 웹이 지리 정보와 접목되어 시맨틱 지리 정보 시스템이 등장하게 되었다. 기존 지리 정보 시스템에서는 사용자들이 국한된 정보만을 제공받아 왔지만 웹이 발전하고 수많은 콘텐츠가 생성되면서 웹의 데이터를 지리 정보 시스템과 연결시켜서 사용자에게 풍부한 정보를 제공 할 수 있는 시스템이 연구, 개발되고 있다. 하지만 기존 연구들은 사용자가 시스템에 접속하여 비공간 정보를 입력해야 하는 특정 시스템에 종속적이라는 단점을 가지고 있어 시맨틱 웹에서 지향하는 풍부한 서비스 제공에 어려움을 격고 있다. 따라서 이 논문에서는 웹 자원을 정의된 지리정보 온톨로지(Geo-Ontology)의 인스턴스로 추가하여 지리 정보 시스템의 비공간 정보를 확장함으로써 특정 시스템에 종속적이지 않고 사용자에게 보다 풍부한 서비스를 제공하기 위한 모델을 제안하고 프로토타입을 구현한다.
현재 시맨틱 웹에 대한 많은 연구가 진행 중이며 그 중에서 시맨틱 웹의 내용을 표현하는 언어분야는 가장 활발한 연구분야이다. 시맨틱 웹의 필수요소인 온톨로지를 표현하기 위해 스키마와 구문구조 등을 정의한 언어인 온톨로지 언어는 DAML+01L, OWL 등이 있으며, OWL은 XML, RDF, RDF-S 보다 더 많은 의미 표현 수단을 제공하고 있다. 우리는 시맨틱 웹 환경에서 쉽게 온톨로지를 구축할 수 있는 온톨로지 에디터 OntoBuilder를 개발하고 있는데, 이 논문에서는 OntoBuiler의 구성요소인 OWL 처리기의 구현에 대해서 살펴본다.
월드와이드웹 (WWW) 기반의 전자상거래는 주로 데이터베이스를 기반으로 서비스를 제공하고 있다. 그러나 월드와이드웹 기반의 전자상거래는 단순 키워드 검색에만 의존하고 있다. 이러한 검색은 데이터베이스 자체로는 의미적인 정보를 효과적으로 처리하기에는 많은 문제점이 있다. 1999년 말에 의미적인 정보를 효과적으로 처리하기 할 수 있는 시맨틱 웹 이 제안되었다. 시맨틱 웹은 의미적인 정보를 담고 있는 지식베이스(Knowledge Bases)인 온톨로지를 기반으로 하고 있다. 그러나 온툴로지의 생성은 많은 부분을 휴리스틱에 의존하고 있기 때문에 많은 시간과 비용이 소비된다. 따라서 우리는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 데이터베이스에서 온톨로지를 생성하는 방법을 제안한다. 데이터베이스는 도메인을 잘 나타내고 있는 정보의 저장소이므로 데이터베이스로부터의 온톨로지 생성은 분석, 설계 등의 사전 작업이 필요하지 않아 시간과 비용의 소비를 줄 일 수 있는 장점이 있다. 우리는 데이터베이스에서 스키마를 추출, 뼈대그래프$^{1}$ 를 생성하고 개념그래프로 확장하여 도메인을 잘 나타낼 수 있는 온톨로지를 생성하는 알고리즘을 제안하고 제안된 알고리즘을 통하여 온톨로지를 생성을 함으로서 제안된 생성 방법을 검증한다. 제안한 방법으로 생성된 온톨로지는 단순 키워드 검색에서 의미적인 검색을 할 수 있는 시맨틱 웹 서비스의 기반이 되므로 의미적 검색이 가능한 전자상거래 서비스를 구축하는데 시간과 비용의 소비를 줄임으로 차세대 전자상거래의 초석이 된다.
본 연구에서는 학술지를 대상으로 온톨로지를 구축하고 그 성능을 평가하고자 하였으며, 트리플 구조로 구축된 온톨로지의 성능을 단순 키워드 검색엔진을 위한 도치색인 파일의 지식베이스와 그 성능을 비교하였다. 온톨로지 구축대상은 정보관리학회지 2007년부터 2009년까지의 3년간의 논문기사를 대상으로 하였으며, 구축방법은 온톨로지 구축도구인 프로티지를 이용하였다. 개념온톨로지는 수작업으로 구축하였고, 서지온톨로지는 자동으로 구축하여 각각 OWL 개념온톨로지와 OWL 서지온톨로지를 생성하였다. 성능비교를 위해 각각 제나 검색엔진과 루씬 검색엔진에 의해 검색된 결과를 비교하였다. 루씬은 정확률이 높게 나왔고, 제나는 재현률이 높게 나왔다.
본 연구는 IEEE Standard 1074-1997을 기준으로 사례별 온톨로지 구축방법의 절차를 분석하였다. 분석대상은 OTK, CommonKADS, ONIONS, Ontology Development 101의 네 가지 구축방법을 선정하였다. 분석된 결과를 기반으로, 각 온톨로지 구축방법의 장점을 수용하고 단점을 보완함으로써 여섯 단계로 이루어진 완성도 있는 온톨로지 구축방법 모델을 제안하였다. 그 단계는 다음과 같다. 1) 사전개발 단계로서 타당성 조사를 포함한다. 2) 초기 구축 단계로서 온톨로지 구축 목표를 성립한다. 3) 지식 재사용을 위해 기존 온톨로지를 통합하는 방안을 고려한다. 4) 주제 영역의 개념과 관계를 규정하면서 온톨로지를 구성한다. 5) 완성된 온톨로지를 평가하고 검증한다. 6) 사후개발 단계로서 유지관리 절차를 포함한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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