Chapitre 3 Méthodologie d’échange basée sur le Web Sémantique
3.3 Proposition d’échange basée sur l’ontologie
3.3.3 Traitement d’hétérogénéités des formats
La diversité des formats de représentation des connaissances entre les ontologies d’application et l’ontologie commune pose différents problèmes d’hétérogénéité. En effet, nous constatons que les types d’hétérogénéité entre les ontologies sont classés en deux grandes catégories : les discordances liées à la syntaxe, et celles liées à la sémantique (Ferreira da Silva, et al., 2006). Ces dernières sont beaucoup plus complexes, et leur résolution nécessite beaucoup de travaux de recherche.
Ces problèmes d’hétérogénéités affectent le processus de communication, et par conséquent entravent l’échange des données entre les différentes applications. En partant de l’expressivité riche du langage OWL, surtout au niveau de la représentation de la sémantique, (cf. section 3.2.1.2) et afin de traiter les différents problèmes posés par les discordances des formats, nous avons proposé la mise en place d’un processus d’échange basé essentiellement sur les deux étapes suivantes : homogénéisation syntaxique (Syntactic Mapping) et mise en correspondance sémantique (Semantic Mapping) (Abdul Ghafour, et al., 2007). Ces deux étapes sont mises en relief dans la figure 21.
Figure 21. Processus de traitement d’hétérogénéités syntaxique et sémantique
Neutral Format OWL
Mapping Rules CDFO Ontology Mapping Rules X Semantics X Syntax X Semantics CDFO Syntax Y Semantics CDFO Syntax Y Semantics Y Syntax (Y)-Specific Ontology (OWL) (X)-Specific Ontology (OWL)
CAD System (Y) CAD System (X)
CDFO Semantics CDFO Syntax
Syntactic mapping Semantic mapping
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3.3.3.1 Homogénéisation syntaxique
Les ontologies des différentes applications peuvent exister sous des formats hétérogènes de représentation. Le mécanisme de conversion présenté dans cette étape vise à homogénéiser ces différents formats en les convertissant vers un format pivot, en l’occurrence OWL DL. Ceci permet de résoudre les discordances syntaxiques entre ces différentes ontologies.
Notre choix du langage OWL DL repose sur plusieurs raisons. D’abord, la structure du langage OWL permet de définir des concepts sous forme de classes et de relations sémantiques explicites entre ces concepts. La syntaxe du langage OWL est basée sur le langage XML. Ainsi, les descriptions codées avec ce langage peuvent être exploitées par des procédures automatisées de recherche et d'analyse du contenu. De plus, ce langage est largement utilisé dans les domaines de représentation des connaissances en raison de son expressivité riche pour la représentation de la sémantique et de ses capacités d’inférence basée sur les logiques descriptives. Un autre facteur clé de notre choix est l’acceptation considérable du langage OWL par les secteurs académiques et les marchés industriels. En effet, les recherches et les développements basés sur OWL sont largement soutenus par les milieux universitaires aussi bien que les industriels. Enfin, de nombreux logiciels libres «
open-source » sont actuellement disponibles permettant de créer et de maintenir des ontologies en
OWL, par exemple l’éditeur des ontologies Protégé (Holger, et al., 2004).
Comme illustré dans la figure 21, la syntaxe du système de CAO doit être traduite en même langage de représentation que l’ontologie commune, à savoir OWL DL. A cet effet, seule la syntaxe est changée, mais la terminologie reste intacte. Des convertisseurs syntaxiques doivent être exploités afin de parvenir à la réalisation de cette étape. Dans ce contexte, nous avons effectué des études sur la conversion syntaxique à partir des formalismes de représentation, notamment XML, DAML+OIL, etc. (Abdul Ghafour, 2004), (Ferreira da Silva, et al., 2006). DAML+OIL et OWL partagent le même paradigme de représentation, ce qui entraîne une conversion facile entre les deux langages. D’autres travaux de conversion syntaxique ont été cités dans (Ferreira Da Silva, 2007), tels que la conversion de UML vers OWL (Djuric, 2004), de XML vers OWL (Bohring, et al., 2005) et de XSD vers OWL (Gil, et al., 2005). De plus, la conversion du langage EXPRESS vers OWL-DL est détaillée dans (Ferreira Da Silva, 2007).
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3.3.3.2 Mise en correspondance sémantique
La phase de conversion syntaxique engendre la construction des ontologies d’application représentées avec le langage OWL DL. Cette réduction d’hétérogénéité rend les ontologies d’application plus prêtes à communiquer avec l’ontologie commune CDFO. Toutefois, les hétérogénéités structurelles et sémantiques ne peuvent pas être traitées par des processus de conversions syntaxiques simples. Il est donc nécessaire de surmonter cette problématique par la définition des axiomes et des règles de correspondance mettant en œuvre un processus de communication entre les ontologies d’application et l’ontologie commune. Cette phase de conversion se focalise particulièrement sur l’aspect sémantique durant le processus d’échange de données entre plusieurs ontologies.
D’ailleurs, des facteurs clés dans la réalisation de cette mise en correspondance résident dans l’expressivité riche de la sémantique du langage OWL DL et dans ses capacités de raisonnement basé sur la logique descriptive. D’une part, cette expressivité permet, par exemple, de définir des classes complexes en utilisant des opérateurs logiques (intersection, union et complément). De plus, les primitives de restriction du langage OWL peuvent être utilisées pour créer de nouvelles spécifications des informations d’un produit en contraignant les caractéristiques de leurs propriétés (rôles), telles que le domaine, le co-domaine, la cardinalité, ou la valeur.
D’autre part, la mise en correspondance des ontologies est réalisée par la définition des axiomes qui permettent, par exemple, de raisonner que deux termes sont équivalents sémantiquement, même s’ils utilisent des terminologies différentes. En effet, l’instauration des règles de correspondance entre différentes entités et l’appel aux services d’inférence aboutissent à la traduction automatique de la terminologie d’un système vers la terminologie commune de CDFO. Le résultat de cette traduction consiste donc en des instances de l’ontologie commune CDFO, intégrant les informations sémantiques transmises du système , et qui seront converties à leur tour vers le système .
Par exemple, une nouvelle classe des trous taraudés est définie comme une sous-classe de l’intersection du concept trou avec une restriction sur des valeurs de propriétés. La description de cette classe, en LD, est définie comme suit :
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Cette description implique que toutes les instances du concept trou, , liées à des instances de taraudage, , peuvent être classifiées automatiquement comme étant des instances de la classe définie des trous taraudés, . Les instances de cette classe définie peuvent être déduites automatiquement grâce aux services d’inférence du langage OWL DL.
D’ailleurs, le langage des règles SWRL est utilisé dans notre méthode de mise en correspondance pour définir formellement des relations plus génériques entre les concepts, et avec plus de souplesse. En particulier, en utilisant OWL et SWRL, des faits déduits pourraient être détectés pour découvrir de manière efficace des relations implicites à partir de descriptions explicites. Notons que notre méthode de mise en correspondance, présentée ci-dessus, sera détaillée dans le chapitre 5 de ce manuscrit.
3.4 Synthèse
Nous avons présenté dans ce chapitre notre approche d’échange de la sémantique des données entre différentes applications de CAO à base de features. La méthodologie de cette approche est basée sur un échange indirect, par l’intermédiaire d’un format neutre. Pour surmonter les limites des standards actuels d’échange de données, tels que STEP, nous nous sommes intéressé aux technologies du Web Sémantique permettant la représentation des connaissances dans un environnement collaboratif. Concrètement, notre méthodologie repose sur la représentation des données techniques des modèles de produit dans une ontologie commune de features de conception, CDFO ‘Common Design Features Ontology’. Cette ontologie commune, représentée avec le langage OWL DL, est assez expressive pour considérer la sémantique associée aux données des produits, telles que l’intention de conception. L’expressivité de cette ontologie est d’ailleurs enrichie par la création des règles de correspondance en utilisant le langage SWRL.
Dans ce contexte, nous avons abordé ce chapitre par une étude sur les travaux effectués dans le domaine du Web Sémantique. Nous avons montré l’utilité de ses technologies pour pallier les problèmes actuels d’échange de données d’un produit. Ainsi, nous avons présenté les différents formalismes et langages définis pour la représentation des ontologies, tout en mettant l’accent sur le langage OWL. Tenant compte de certaines limitations de ce dernier en termes de description des propriétés complexes, nous avons
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introduit le langage des règles du Web Sémantique, SWRL, permettant l’extension de l’expressivité du langage OWL. Un avantage significatif du langage OWL réside dans les capacités de raisonnement fournies par les logiques de descriptions.
Nous avons présenté dans la deuxième section de ce chapitre la méthodologie de notre approche ontologique d’échange de données. Cette méthodologie est basée principalement sur deux grandes étapes : homogénéisation syntaxique et mise en correspondance. La première étape permet de traiter les hétérogénéités syntaxiques entre les différents formats de données d’un produit. Il s’agit particulièrement de transformer les représentations des modèles de produits de leur format d’origine vers un format commun, à savoir OWL DL. Cette phase facilite la deuxième étape, surtout que celle-ci se focalise sur les aspects sémantiques. Elle consiste à traduire la sémantique entre les ontologies d’application OWL résultant de la première étape et notre ontologie commune. Cette étape nécessite l’élaboration d’axiomes et de règles de correspondance permettant d’établir des liens entre les différentes entités des ontologies.
Cependant, la mise en place de notre approche nécessite d’abord la construction de notre ontologie commune. Cette ontologie servira de noyau pour notre prototype d’échange de données. Cette construction sera étudiée en détail dans le chapitre suivant.
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