企業のためのセマンティック・データ統合

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1 企業のためのセマンティック データ統合 Oracle ホワイト ペーパー 2007 年 6 月

2 注 : 本書は オラクルの一般的な製品の方向性を示すことが目的です また 情報提供を唯一の目的とするものであり いかなる契約にも組み込むことはできません 下記の事項は マテリアルやコード 機能の提供を確約するものではなく また 購買を決定する際の判断材料とはなりえません オラクルの製品に関して記載されている機能の開発 リリース および時期については 弊社の裁量により決定いたします 企業のためのセマンティック データ統合 2

3 企業のためのセマンティック データ統合 セマンティック Web では 多様なアプリケーションの間でデータの検出 自動化 統合 および再利用がより効率的に行えるように データが定義され リンクされます はじめに セマンティックWebは 現在のWebを拡張するためのWorld Wide Web Consortium (W3C) の構想によって提唱されるプロジェクトです 情報に明確な意味を付け コンピュータと人間がより効果的に協働できるようにします 1 Web 上やWebアーキテクチャを使用して構築されたアプリケーション内において コンテンツの組合せが人間指向のコンテンツからコンピュータを利用したコンテンツに移行しているので これは重要です セマンティックWebでは 多様なアプリケーションの間でデータの検出 自動化 統合 および再利用がより効率的に行えるように データが定義され リンクされます このような目的に向かって W3Cは RDF やOWLなどの標準やツールを取り入れ セマンティック テクノロジの使用を推進してきました セマンティック Web イニシアティブが定義するデータ表現は データ管理の発展における次の段階であると考えられます データ管理の課題の 1 つは 独立したアプリケーションにより保存されているデータを共有し 分析する能力についてです データ交換フォーマットなどのセマンティック テクノロジの前段階として データおよびデータに関する情報を記述するデータ ( スキーマやメタデータ ) は区別されてきました データ表現の差異を小さくすることで セマンティック テクノロジは データ共有および統合に一歩近づくことができます Oracle Database 11g では RDF および OWL データ管理がサポートされているので 開発者は スケーラブルでセキュアなアプリケーションのための業界の主要なソフトウェア インフラストラクチャを使用できます 商用アプリケーションでは 防衛 国家情報 生命科学 および地理空間のアプリケーションの複雑な問題を解決するために このテクノロジが使用されています ORACLE DATABASE 11g によるセマンティック データ モデルの管理 Oracle Database 11g には ネイティブ RDF/RDFS/OWL サポートが組み込まれています これによって アプリケーション開発者は セマンティック データ管理の効率的かつスケーラブルでセキュアな統合プラットフォームを利用できます このセマンティック データベースのサポートは Oracle Database のオプションである Oracle Spatial 11g の一部です アプリケーション開発者は 一連の用語とそれらの関係を定義して データとメタデータに意味を追加できます これらの 1 Scientific American 誌 :The Semantic Web Tim Berners Lee James Hendler Ora Lassila 2001 年 5 月 企業のためのセマンティック データ統合 3

4 一連の用語 ( オントロジ ) によって 単なるデータ値ではなくセマンティック コンテンツに基づく強化された問合せ 分析 アクションを実行できます オントロジは 分野固有の知識を利用するアプリケーションを構築するために その使用が増加しています オントロジ データセット ( 多くの場合 数億のデータ項目と関係を含む ) は 新しい RDF データ モデルを使用して 3 つ ( トリプル ) のグループに保存できます Oracle Database 11g では このようなリポジトリを何十億ものトリプルにスケールさせることができるので 厳しい要件を持つアプリケーションのニーズに対応できます 一部の組織では セマンティック アプローチを使用して 特定の企業組織または業界から取得したデータ スキーマに基づく情報モデル ( オントロジ ) を作成しています 個々のアプリケーションのデータベース スキーマは さまざまなアプリケーション固有のデータ スキーマの概念の意味を明白にし それらを相互に関連付けるために 標準的な情報モデルにマッピングされます その結果として生じる情報アーキテクチャは 組織内のデータソースの統合ビューを提供します 図 1 に示すように アプリケーション ユーザーは RDF データまたはオントロジを構成するこのような企業のセマンティック ( メタデータ ) モデルに対して問合せを実行できます 標準的なオントロジは 異機種間データソースにアクセスする必要のある問合せとアプリケーション固有のスキーマを一致させます この結果として 企業と以下の Web ベースのシステムが直面している特異な問題に対処する能力を持ったソリューションが得られます 異機種間で拡大している一連の企業とパブリックなデータソースを介したデータ統合 来歴情報の追跡 確率的データとスキーマのモデル化 図 1 エンタープライズ統合のワークフロー 企業のためのセマンティック データ統合 4

5 Oracle Database 11g によるセマンティック データ モデルの管理は ファイル ベースまたは特殊データベースによるアプローチにはない大きな利点があります 総所有コストの削減 : セマンティック アプリケーションは 他のアプリケーションと組み合わせることができ データを中央に保存して企業レベルで配置できるので 所有コストが削減されます 中央のデータ ストレージおよび問合せの利点の他に 企業データベース以外では サービス指向型アーキテクチャ (SOA) によって クライアント側のソフトウェアをデスクトップにインストールして維持したり データを個別に管理する必要がなくなります 低リスク :RDF および OWL モデルは 既存の組織のデータ XML 空間的情報 およびテキスト文書とともに 企業の DBMS に直接統合できるようになりました その結果が 統合されたスケーラブルでセキュアな高性能アプリケーションです 顧客は 既存の IT リソースを使用する任意のサーバー プラットフォーム (UNIX Linux または Windows) にこれらのアプリケーションを配置し 管理できます 高い価値 : インターネットを使用して より多数のユーザーが 実質的な追加コストなしに 組織のアプリケーションにアクセスできます そのため ミッション クリティカルな情報にアクセスする必要のあるすべてのユーザーは 年間 365 日 1 日 24 時間いつでも情報にアクセスできます パフォーマンスとセキュリティ : マルチテラバイトの RDF データベースを管理し 数十人から数万人のコミュニティにサービスを提供するために オラクルは ミッション クリティカルなセマンティック データ モデルに対して 業界有数のデータベースのセキュリティ スケーラビリティ およびパフォーマンスを提供します オープン アーキテクチャ : 主要なセマンティック ソフトウェア ツールのベンダーが Oracle Database 11g RDF/OWL データ モデルをサポートすると発表しています さらに 主要なオープンソース ツールからのプラグイン サポートが提供されています 異機種間データソースの統合 ビジネス情報 科学的データ 政府文書 電子メール メッセージ および Web コンテンツの増加が止まらない現状では データを統合し ビジネス情報のエンタープライズ リポジトリから新しい意味や価値 情報を得る多くの機会が存在します 企業 科学者 政府アナリストは 構造化および非構造化データの異機種間ソースへのアクセスを試みるシステムの構築を始めています 当初 これらのシステムには そのようなドメイン間の統合を可能にするように構造化されたものはほとんどありませんでした データ統合は 異なるドメインおよびアプリケーションの領域に 具体的なメリットと課題を提供します 次の領域のケ-ス スタディを確認します エンタープライズ データ統合 ドメイン データ アグリゲーション ( ライフサイエンスにおいて ) コンテキスト アグリゲーション / ナレッジ管理 企業向け検索 企業のためのセマンティック データ統合 5

6 オラクルのセマンティック WEB テクノロジ このホワイト ペーパーの前半部分で紹介した新しいデータ管理における多くの課題に対処するために Oracle Database 11g では RDF および OWL ベースのアプリケーションに対して オープンでスケーラブルかつセキュアで信頼性の高い業界初のデータ管理ソフトウェアを提供します このセマンティック データベースのサポートは Oracle Database のオプションである Oracle Spatial 11g の一部です 大きな改善としては OWL オントロジに対するサポート パフォーマンス およびスケーラビリティの向上があげられます これらの新しい改善により アプリケーション開発者は Oracle Database のスケーラビリティを活用して スケーラブルなセマンティックベースのアプリケーションを配置できるようになります Oracle Database 11g RDF/OWL Semantic Data Store 今後の情報ナビゲーションにより 企業は構造化および非構造化データにシームレスにアクセスし 必要な情報を正確に検索できるようになります オラクルの新しい 11g ソフトウェアでの RDF データ モデルのサポートは この構想にとって大きな前進となります Siderean 社の Seamark Navigation Server と組み合わせると 顧客は新世代のアプリケーションを提供でき ユーザーはすべてのデジタル情報を一様にナビゲートして コンテンツの相互関係を利用して結果を正確に突き止めます Siderean Software 社 設立者 CTO Bradley Allen 氏 図 2 Oracle Database 11g Semantic Data Store Oracle Database 11g セマンティック データベース機能により 次の処理が可能になります RDF/OWL データおよびオントロジへのストレージ ロード DML アクセス OWL および RDFS セマンティクス ならびにユーザー定義のルールを使用した推論 SQL に埋め込まれた SPARQL に類似するグラフパターンを使用した RDF/OWL データおよびオントロジに対する問合せ オントロジを利用したエンタープライズ ( リレーショナル ) データの問合せ セマンティック データへのストレージ ロード DML アクセス Oracle の Semantic Data Store により RDF/OWL モデルへのストレージ ロード DML アクセスが可能になります 各モデルは ラベルの付いた矢印で構成される 企業のためのセマンティック データ統合 6

7 RDF/OWL グラフです 矢印は 条件によってラベルが付けられ サブジェクト ノードはオブジェクト ノードに接続されます サブジェクト ノードは URI または空白のノード 条件は URI オブジェクト ノードは URI 空白のノード またはリテラルであることが必要です 図 3 Oracle Database Semantic Data Store のストレージ構造 セマンティック Web の利点としては 共通の明示的なセマンティクスによって異機種間データを統合する機能 豊富で明確に定義されたシステムのモデルの表現 結果および解釈の形式通りの注釈付け オンライン出版物にモデルとセマンティクスを直接埋め込む機能 新たな知見を推論するためのロジックの適用 用語の意味に基づいて検索する機能 コンピュータ処理によるデータの有効化といったものがあげられます この Semantic Data Store では 正規化されたストレージ アーキテクチャを使用することにより トリプル全体で一般的に長い URI およびリテラル値を繰り返し使用することが原因で生じる複雑さを管理します これにより RDF/OWL データを高い容量効率で保存し スケーラブルかつ高機能なロードを行うことができます 同じ値を持つ複数の語彙表示間の等価 ( たとえば 0010 ^^xsd:integer と 10 ^^xsd:positiveinteger) もサポートされます RDF/OWL モデルへの便利な DML アクセスは よく知られているデータベース ビュー オブジェクトの概念により提供されます OWL RDFS およびユーザー定義のルールを使用したネイティブ推論数学的論理 ( 記述論理など ) の精度と厳密さを使用して 既存のデータから推論を引き出すことが セマンティック データと他のデータを区別するもっとも重要な特性です 新しい Oracle Database 11g の拡張機能には ネイティブな推論エンジンが含まれ OWL の主要なサブセットを使用して 効率の高いスケーラブルな推論を行います この OWL 推論エンジンにより RDF RDFS およびユーザー定義のルール ( 追加された特殊な推論機能のために使用 ) に対する既存のネイティブ推論は より効率的でスケーラブルになります 推論は これらのさまざまな論理的帰結の形式を組み合わせて行われることもあります セマンティック データの問合せ RDF/OWL データは SQL を使用して問い合わせることができます SQL 問合せに埋込みが可能な SEM_MATCH テーブル ファンクションには RDF/OWL モデルに対する任意のパターンと オプションとして RDFS OWL およびユーザー定義のルールを使用して推論されたデータを検索する機能があります ( 以下を参 企業のためのセマンティック データ統合 7

8 照 ) SEM_MATCH ファンクションは グラフの問合せと RDFS 推論を行う SPARQL の中で W3C が定めた要件の大半を満たすよう設計されてきました SQL 問合せにグラフパターン照合の問合せを埋め込む機能には 次の利点があります 1) ユーザーが グラフパターン照合の問合せとして RDF/OWL グラフに対する問合せを指定できます このため グラフの問合せをリレーショナル問合せに手動で変換する必要がなくなります 2)SQL 問合せに埋め込まれた1つ以上のグラフパターン照合の問合せから返ってきた結果は 強力な SQL 構成 ( 集計機能など ) を使用して さらに処理すること ( 他のリレーショナル表に結合するなど ) が可能です 3) グラフパターン照会の問合せを 外部の SQL 問合せに移植するために自動的に SQL 副問合せに書き換える機能は 途中結果の段階を省き Oracle SQL オプティマイザの能力を活用できるので 問合せの処理が効率的になります 図 4 上に示すスクリーンショットでは RDF モデルの構造 SQL 問合せのスクリプト および RDF データ モデルの問合せの結果を示しています 使用しているオントロジは Gene Ontology です 右上のパネルでは 簡単な RDF グラフパターン照合の問合せを示しています 右下のパネルでは 問合せ結果のトリプル ( サブジェクト プロパティ オブジェクト ) を示しています 企業のためのセマンティック データ統合 8

9 オントロジを利用したエンタープライズ ( リレーショナル ) データの問合せ オラクルのセマンティック Web 領域への参入はすでに大成功を収めていますが これは当然のことです 古い製品を新しいものに見せかけて売ろうとしているのではなく これは正真正銘の新しい機能だからです TopQuadrant 社 Chief Semantic Technology Consultant Dean Allemang 氏 リレーショナル データが リレーショナル データのドメイン内のオントロジと関連付けられている場合は 問合せによってリレーショナル データからより多くの情報を抽出できます たとえば リレーショナル表の列に病名が含まれている場合 AIDS が 免疫不全症候群 の一種であると述べる NCI Cancer Ontology [NCI] に照らして私たちがその列の値を解釈すると 免疫不全症候群 に適合するものを求める問合せで AIDS という値を含む行を検索できます 新しい Oracle Database 11g の拡張機能には 新たなセマンティック演算子 ([Das et al., VLDB 2004] 中の説明と類似 ) に対するサポートが含まれています これにより オントロジを利用して Oracle の拡張フレームワークによる効率的な方法で リレーショナル データの問合せが可能になります 結論 既存のデータベース リポジトリおよびアプリケーションから より多くのビジネス ナレッジを検索して引き出すという必要性は 多くの産業での最優先事項です セマンティック テクノロジは 異なるデータベース ビジネス アプリケーション および Web サービスにわたって関連を検出する新しい技術を受け入れるために エンタープライズ ソリューションに追加されています オラクルのセマンティック Web テクノロジは RDF および OWL ベースのアプリケーションに対して オープンでスケーラブルかつセキュアで信頼性の高い業界初のデータ管理プラットフォームを構成します 新しいオブジェクト タイプが Oracle Database 10g でセマンティック データを管理するために定義されています 他のオブジェクト リレーショナル データ型と同様に グラフ データ モデルに基づいて RDF トリプルは永続し 索引付けされ 問合せされます RDF および OWL で表現されたセマンティクスを管理する Oracle データベース機能によって アプリケーション開発者は Oracle データベースのスケーラビリティを活用し 高性能の企業アプリケーションを確実に配置できます 詳細情報 追加情報 ホワイト ペーパー サンプル コードについては Oracle Technology Network(OTN) の次のアドレスで Semantic Technologies の項を参照してください ( 英語 ) 次の 2 つのドキュメントには このホワイト ペーパーで触れたユースケースの一部に関する情報が含まれています University of Texas Health Science Center at Houston Deploys Public Health Preparedness Framework with Oracle and TopQuadrant --- Integrated Semantic Web Solution Allows Intuitive Health Data Navigation for Public Health Information Exchange and Improved Decision Making, Oracle プレス リリース 2007 年 2 月 19 日 ( 注 : 米国でのプレス リリースです ) Pharma Stuck on Semantic Web Wendy Wolfson Bio-IT World 2006 年 11 月 15 日 Oracle OpenWorld 2006 San Francisco のレポート ( 英語 ) 企業のためのセマンティック データ統合 9

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11 企業のためのセマンティック データ統合 2007 年 6 月著者 :Xavier Lopez Souripriya Das 共著者 :Melliyal Annamala i Jay Banerjee Jean Ihm Jayant Sharma Jim Steiner Oracle Corporation World Headquarters 500 Oracle Parkway Redwood Shores, CA U.S.A. 海外からのお問合せ窓口 : 電話 : Fax: Copyright 2007, Oracle.All rights reserved. 本文書は情報提供のみを目的として提供されており ここに記載される内容は予告なく変更されることがあります 本文書は一切間違いがないことを保証するものではなく さらに 口述による明示または法律による黙示を問わず 特定の目的に対する商品性もしくは適合性についての黙示的な保証を含み いかなる他の保証や条件も提供するものではありません オラクル社は本文書に関するいかなる法的責任も明確に否認し 本文書によって直接的または間接的に確立される契約義務はないものとします 本文書はオラクル社の書面による許可を前もって得ることなく いかなる目的のためにも 電子または印刷を含むいかなる形式や手段によっても再作成または送信することはできません Oracle JD Edwards PeopleSoft および Retek は 米国 Oracle Corporation およびその子会社 関連会社の登録商標です その他の名称はそれぞれの会社の商標です