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Visualisierung und Validierung von PAL-Constraints in Protégé

Author: J. Schwaighofer
Master Thesis: MT0902 (June, 2009)
Supervised by: o. Univ.-Prof. Dr. Michael Schrefl
Instructed by: Mag. Christian Eichinger
Accomplished at: University Linz, Department for Business Informatics - Data & Knowledge Engineering

Abstract (English):

Several web modeling languages, as for example WebML [CeFrBo00] (Web Modeling Language), OOHDM [ScRoBa95] (Object Oriented Hypermedia Design Method) and others [GaPaSc91] [Ja94], support only partial verification of their models with the help of constraints. WebRatio [We08] implementing the WebML, checks for example if all websites are accessible from the homepage. However, WebRatio doesn’t allow for an extension of the constraint. To overcome this limitation, a former diploma thesis [Gr04] attempted to transform models created by WebRatio into an ontology in order to be able to formulate constraints upon this ontology. As a result, it is possible to check arbitrary user defined restrictions, e.g. it can be checked if a page exists or not. Protégé was used [Pro08] as editor for the ontology and the constraints were formulated in the Protégé Axiom Language (PAL) [Pa08].

Due to the growing number of PAL-constraints, it is difficult to recognise interdependencies among them. Conflicts (see also [LeTrWi02]), in particular inconsistent and redundant restrictions, may occur. Therefore it is desirable to support the user in finding and eliminating conflicts.

On the basis of already existing approaches, used in the predicate logic (negation normal form, prenex normal form, clause normal form, resolution…) [cf. Be06] [Ma00], an approach is developed to discover inconsistencies and redundant PAL-constraints. The approach is validated with the help of a prototype. For a simpler handling of PALConstraints, the prototype is extended by a visualisation component. As a result, users can identify Pal-expressions and their dependencies a lot easier.

Abstract (German):

Eine Reihe von Web-Modellierungssprachen, wie zum Beispiel WebML [CeFrBo00] (Web Modeling Language) und andere (siehe dazu [ScRoBa95] [GaPaSc91] [Ja94]), unterstützen die Überprüfung ihrer Modelle mit Hilfe von Constraints nur eingeschränkt. WebRatio, ein Modellierungswerkzeug [We08] für die Modellierungssprache WebML überprüft zum Beispiel für Hypertextmodelle die Erreichbarkeit aller Web-Seiten ausgehend von der Startseite. Allerdings erlaubt WebRatio keine Erweiterung der Constraints. In einer früheren Diplomarbeit [Gr04] wurde daher der Versuch unternommen, WebML-Anwendungsmodelle, welche mit dem Werkzeug WebRatio formuliert sind, in eine Ontologie zu transferieren und darauf Constraints zu formulieren. Es können damit beliebige Einschränkungen, wie zum Beispiel die Existenz bestimmter Seiten, überprüft werden. Als Ontologie-Editor wurde Protégé [Pro08] verwendet. Die Constraints wurden in der Protégé Axiom Language(PAL) [Pa08] formuliert.

Durch die steigende Anzahl der verwendeten PAL-Constraints werden allerdings Wechselwirkungen zwischen diesen PAL-Constraints schwer erkennbar. Konflikte (vgl. [LeTrWi02]), wie z.B.: Widersprüche zwischen PAL-Constraints oder das mehrmalige Formulieren von gleichen Einschränkungen oder andere, können daraus resultieren. Eine Unterstützung des Anwenders bei der Erkennung und Behebung von Konflikten wäre daher wünschenswert.

Basierend auf vorhandenen Ansätzen in der Prädikatenlogik, der Resolution und in Folge auch der Negationsnormalform, Pränex-Normalform, Klausel-Normalform, etc. (vgl. [Be06] [Ma00]) wird in dieser Arbeit daher ein Konzept zur Erkennung von Inkonsistenz und redundanter Constraints entwickelt. Das Konzept wird mit einem Prototyp umgesetzt und überprüft. Zur einfacheren Bearbeitung von PAL-Constraints wird der Prototyp um eine geeignete Visualisierungskomponente erweitert. Damit kann der Benutzer die PALAusdrücke und deren Beziehungen leichter erkennen.