Реализация метода идентификации семантических конфликтов метаданных и несоответствия интегрируемых данных исходя из их семантического описания

Abstract

This paper proposes a set of programs that allows to construct conceptual schemes of the “entity – relationship” of relational databases and verify their consistency, to identify semantic conflicts. This set of programs can be applied at the stage of checking the consistency of schemes when integrating relational databases. Application of the program complex can significantly improve the efficiency of the process of integration of relational databases. The complex of programs is based on the application of knowledge base technologies to represent knowledge about the entities and domain relationships that are described in relational databases. The scientific significance of the work lies in the implementation of the original mathematical models and the ontological representation of conceptual schemes of “entity – relationship” in the form of a complex of programs that allows identifying semantic conflicts of metadata and inconsistencies of integrable relational databases and offers functions for transforming conceptual schemes of relational databases and a method for identifying their semantic conflicts and data inconsistencies. In the introduction, the urgency of the problem and the formulation of tasks that were decided in the course of the work are presented. The main part of the work briefly describes the ontological model of conceptual objects, including its extension, in the form of a combining of ontologies of conceptual objects that are designed to solve the problem posed in the introduction. Also, in the main part of the work the algorithm of ontological representation of conceptual schemes is presented the essence of the connection and description of the architecture of the program complex, which is represented by models and algorithm. With the purpose of approbation of the complex of programs for checking the consistency of conceptual schemas of “entity – relationship”, the results of computational experiments on experimental data that represent various cases of the emergence of semantic conflicts of metadata are presented and it is also proved that it adequately determines the semantic conflicts of conceptual schemes of the “entity – relationship” of relational databases.

В работе предлагается комплекс программ, который позволяет строить концептуальные схемы «сущность – связь» реляционных баз данных и проверять их согласованность, выявлять семантические конфликты. Данный комплекс программ может быть применен на этапе проверки согласованности схем при интеграции реляционных баз данных. Применение комплекса программ может существенно повысить эффективность процесса интеграции реляционных баз данных. Комплекс программ основан на применении технологий баз знаний для представления знаний о сущностях и связях предметной области, которые описаны в реляционных базах данных. Научная значимость работы заключается в реализации оригинальных математических моделей и алгоритма онтологического представления концептуальных схем «сущность – связь» в виде комплекса программ, который позволяет идентифицировать семантические конфликты метаданных и несоответствия интегрируемых реляционных баз данных, предлагает функции преобразования концептуальных схем реляционных баз данных, метод выявления их семантических конфликтов и несоответствия данных. Во введении представляется актуальность проблемы и постановка задач, которые решались в ходе выполнения работы. В основной части работы кратко приводится описание онтологической модели концептуальных объектов, включая ее расширение, в виде модели объединения онтологий концептуальных объектов, которые разработаны для решения поставленной во введении задачи. Также в основной части работы приведен алгоритм онтологического представления концептуальных схем «сущность – связь» и описание архитектуры комплекса программ, который реализует представленные модели и алгоритм. С целью апробации комплекса программ проверки согласованности концептуальных схем «сущность – связь» в работе приведены результаты вычислительных экспериментов на опытных данных, которые представляют различные случаи возникновения семантических конфликтов метаданных, а также доказано, что данный комплекс программ адекватно определяет семантические конфликты концептуальных схем «сущность – связь» реляционных баз данных. В заключении приводятся выводы по изложенному в работе материалу.