Architecture de mediation

Architecture de mediation

Architecture de médiation

L'architecture de médiation est une forme d'architecture en flot de données distribuée qui est souvent nommée architecture orientée services dans le monde commercial (basée sur les services Web WS-* et WS-I) et est, dans sa forme originale, destinée à la synthèse dynamique d'informations utilisées en informatique décisionnelle ainsi qu'à une intégration d'applications d'entreprise intelligente. L'architecture ARPA I3 est le modèle le plus complet pour ce type d'architecture.

Cette architecture fut conçue en 1992 par Gio Wiederhold dans l'article fondateur «Mediator in the architecture of future information systems»[1]. Wiederhold y développe une nouvelle vision de larchitecture du traitement de linformation en entreprise, il tente de régler la problématique de laccès et de lintégration de linformation en introduisant la notion de médiateur :

«A mediator is a software module that exploits encoded knowledge about some sets or subsets of data to create information for a higher layer of applications.»

Les médiateurs doivent en général se retrouver sur des noeuds différents de ceux qui contiennent les données (BD) et des postes de travail sont utilisées en dernière instance les données (par les utilisateurs). Il existe plusieurs sortes de médiateurs accomplissant des tâches distinctes, voici les principales :

  1. Transformation et filtrage des BD.
  2. Accès et intégration de plusieurs BD.
  3. Traitement des données supportant un haut niveau dabstraction et de généralisation (traitement intelligent de linformation).
  4. Répertoires intelligents des bases dinformation comme les catalogues, les aides à lindexation, les structures de thesaurus (ontologies).
  5. Gestion de lincertitude reliée aux données absentes ou incomplètes et aux données mal comprises.

Wiederhold distingue par contre clairement les médiateurs de lancêtre du concept dagent, lacteur[2] et cela de deux façons. Premièrement, les médiateurs sont organisés de manière hiérarchique pour accomplir leurs tâches et deuxièmement, aucune communication intelligente entre les médiateurs nest nécessaire pour réaliser leurs tâches. Avec linvention du concept dagents[3], nous pourrions dire quil sagit dagents logiciels intelligents, non communicatifs et statiques.

Wiederhold oppose également dans son article sa vision à celle dIBM et du « datawarehouse » que cette compagnie promulguait à lépoque et discute de la nécessité de développer un langage dinterface (entre médiateurs et applications) possédant une grande puissance dexpression sémantique.

Sommaire

Classification des solutions de médiation

La plupart des auteurs distinguent deux catégories fondamentales de médiation; la médiation de schémas qui est une extension directe de lapproche fédérée et la médiation de contextes reposant sur la distance sémantique et lunification de contextes[4].

La médiation de schémas

La médiation de schémas est essentiellement une évolution de larchitecture fédérée fortement couplée. Le rapprochement à effectuer entre un traducteur et un adaptateur et entre un intégrateur et un médiateur est que les premiers sont directement les ancêtres des seconds. En fait, on peut considérer que les chercheurs travaillant sur lapproche fédérée fortement couplée ont décidé dadapter leur vocabulaire à celui de Wiederhold. Il existe dans cette approche, comme dans lapproche fédérée fortement couplée, un schéma conceptuel global (contexte global ou schéma de médiation), auquel doivent sapparier les différents schémas locaux (contextes locaux: il y a donc intégration des schémas locaux au schéma global. De plus, comme dans lapproche de fédération fortement couplée, la construction du schéma global repose en général sur lanalyse préalable des schémas locaux et ceux-ci sont intégrés dune manière statique au schéma global. Nous remarquerons également que les différentes phases de pré-intégration, recherche des correspondances, intégration et restructuration doivent être réalisées comme dans lapproche fédérée.

Ces systèmes se distinguent par contre dune approche par fédération fortement couplée en résolvant certains problèmes comme lindisponibilité des sources et la combinaison des informations dune manière plus flexible; en offrant un ensemble doutils de haut niveau permettant de combiner et de restructurer les informations dans le schéma de la médiation. De plus, comme pour tout système de médiation, le système est normalement en lecture seule (bien que le passage à une solution en lecture-écriture soit souvent théoriquement possible).

Il existe peu de différences entre un système de médiation de schémas et lapproche fédérée fortement couplée et le terme médiation de données ne devrait être utilisée, pour respecter la description de Wiederhold, que pour décrire les systèmes à médiation de contextes.

La médiation de contextes

Ce type de médiation est adapté à des environnements ouverts les sources dinformation sont susceptibles dévoluer, dapparaître et de disparaître. Cette approche est également caractérisée par une prise en charge automatisée de la sémantique grâce aux mécanismes dunification ou de réconciliation des contextes. La distinction fondamentale entre une médiation de schémas et une médiation de contextes est que, dans la médiation de contextes, aucune information dintégration statique nest nécessaire, les liens entre adaptateurs et médiateurs sont établis dynamiquement lors de la résolution dune requête. Voici les différentes fonctionnalités minimales quun système de médiation offrant la consultation de sources multiples doit réaliser ou offrir :

  1. Un langage déclaratif pour effectuer la requête.
  2. Une recherche des différentes sources dinformation pertinentes disponibles pour résoudre la requête.
  3. Un découpage de la requête en sous-requêtes.
  4. La consultation de différentes sources.
  5. La combinaison des résultats permettant de répondre à la requête.
  6. La présentation du résultat sous une forme homogène.

Il sagit ici des principaux besoins fonctionnels dégagés par Wiederhold. Il existe essentiellement deux sous-catégories de systèmes de médiation de contextes.

La médiation de contextes à sémantique non-stricte

Ils utilisent des métadonnées non structurées, peu structurées, ou structurées mais aux formats disparates et aucune ontologie explicite. Les systèmes à sémantique non-stricte utilisent en général des calculs de distances sémantiques (rapprochement sémantique) et la réconciliation de contextes pour intégrer les informations. Ces systèmes retournent des résultats pouvant être non conformes à la requête initiale.

La médiation de contextes à sémantique stricte

Ils utilisent des métadonnées (contextes) exprimées dans le même format et la même ontologie ou dans plusieurs ontologies mais avec des liens inter-ontologiques permettant leurs traductions. Lunification de contextes est le mécanisme utilisé par les systèmes à sémantique stricte, ce mécanisme utilise des règles de logique formelle pour manipuler les contextes. Ces systèmes retournent des résultats toujours conformes à la requête initiale.

Les composants habituels de la médiation

Il sagit dun domaine les diverses interprétations des termes peuvent facilement laisser perplexe, chaque auteur ayant ses propres variantes de définitions. Nous proposons, ici, un ensemble de définitions des composants les plus courants. En effet, ces différents composants se retrouvent dans la plupart des solutions de médiation actuelles. Une description plus complète de composants se retrouve dans une architecture générique comme l'architecture ARPA I3.

Lontologie

Selon Gruber[5] une ontologie est définie comme une «spécification explicite et formelle d'une conceptualisation faisant l'objet d'un consensus». Malheureusement, ceci peut recouvrir plusieurs réalités fort différentes. Premièrement par sa représentation : réseau sémantique, graphes conceptuels, grille de concepts, ensemble de règles logiques ou encore un schéma orienté objet. Deuxièmement par sa fonction : permettre de reconnaître les similitudes conceptuelles entre différents mots [6], permettre de manipuler ces éléments (concepts, mots) ou d'effectuer un certain nombre d'inférences[7].

Lutilisation dontologies dans un système de médiation peut prendre plusieurs formes. Une ontologie est soit explicite, cest-à-dire, quelle existe sous forme dun composant du système ou implicite, cest-à-dire, quelle nexiste que dans les manuels de référence du domaine (sous une forme plus ou moins structurée) et dans la tête des spécialistes du domaine. Une ontologie peut être globale (comme WordNet ou Cyc) ou de domaine (médecine, comptabilité, gestion de la faune, etc.). Guarino[8] distingue également les ontologies maximales contenant la description de tout lunivers dun domaine et les ontologies minimales qui proposent un ensemble de concepts et de règles permettant de combiner ces concepts pour créer tout concept de lunivers dun domaine (via les contextes). Un système peut également posséder une ontologie unique ou bien des ontologies multiples pouvant avoir plusieurs relations les unes avec les autres (relation inter-ontologique).

Le contexte

Le contexte est un élément dinformation associé à un objet ou à une portion de lobjet et qui spécifie de façon explicite un ensemble de connaissances sur la structure, les valeurs ou les fonctionnalités de lobjet[9]. Un contexte peut être représenté par un réseau sémantique, des graphes conceptuels, un ensemble de règles logiques, un schéma orienté objet ou simplement des métadonnées structurées traditionnelles. Indépendamment de sa représentation, un contexte est essentiellement composé de métadonnées décrivant un concept (classe dobjets), un ensemble dobjets ou un objet particulier mais dans une situation précise (requête globale, requête locale, schéma local). Le terme contexte dans le sens utilisé ici a été introduit par [Sciore, Siegel, Rosenthal, 1994][10] et [Sheth & Kashyap, 1995][11].

Ladaptateur

Il sagit ici dune composante cruciale qui permet à un système local de distribuer ses informations à une collectivité dusagers. Ladaptateur permet de présenter les données dans le format syntaxique de la médiation. Il sagit donc dune interface permettant linterrogation dune base de données grâce à un langage normalisé (langage pivot). Il serait également possible dutiliser une ontologie pour réaliser linteropérabilité sémantique en normalisant le vocabulaire des métadonnées (contextes).

Le médiateur

Le médiateur est un module logiciel recevant directement la requête dun usager et devant la traiter. Celui-ci doit localiser linformation nécessaire pour répondre à la requête, résoudre les conflits schématiques et sémantiques, interroger les différentes sources et intégrer les résultats partiels dans une réponse homogène et cohérente. Le médiateur permet toutes les fonctionnalités relevées par Wiederhold et sil sagit dune solution en lectures/écritures, également toutes les fonctionnalités nécessaires à un SGBDF. Il sagit du composant le plus complexe mais une seule instance de celui-ci est nécessaire (contrairement aux multiples adaptateurs). Il permet la consultation de plusieurs sources de données comme sil sagissait dune source unique et peut offrir cette consultation via de multiples langages et ontologies

Les répertoires et bases de connaissances

Une base de connaissances peut contenir des ontologies et des relations inter-ontologiques. Un répertoire permet dinventorier les ressources (les sources de données et les informations particulières que chacune offre à la médiation); il sagit essentiellement dune sorte dannuaire et est donc un composant relativement simple.

Le facilitateur

Le facilitateur est un module entre le médiateur et les bases de connaissances ou un composant interne du médiateur ou de la base de connaissances. Celui-ci est responsable du rapprochement sémantique et de lunification ou de la réconciliation de contextes, ou encore, effectue des traductions inter-ontologiques. Il peut également offrir des services de conversion syntaxique et de format.

Notes et références

  1. Wiederhold, G.: Mediators in the architecture of future information systems. IEEE Computer Magazine, Vol. 25, No. 3, 38­49, mars 1992
  2. Hewitt, C., Bishop, P., Steiger, R.: A universal modular actor formalism for artificial intelligence. Acte de conférence (IJCAI73), p235-245. International Joint Conference on Artificial Intelligence, août 1973
  3. Special issue on intelligent services. Communication of the ACM, Vol. 37, No. 7, 1994.
  4. Jouanot, F.: Un modèle sémantique pour l'interopérabilité de systèmes d'information. Actes du 13ème Congrès Inforsid, p16-19, Lyon, France, mai 2000
  5. Gruber, T.: A Translation approach to portable ontology specifications. International Journal of Knowledge Acquisition for Knowledge­based Systems, Vol. 5, No.2 , 1993
  6. Everett, J.O., Bobrow, D.G., Stolle, R., Crouch, R., De Paiva, V., Condoravdi, C., Van Den Berg, M., Polanyi, L.: Making ontologies work for resolving redundancies across documents. Communication of the ACM, Vol. 45, No. 2, p55-60, 2002
  7. Fensel, D., Horrocks, I., Van Harmelen, F., Decker, S., Erdmann, M., Klein, M.: OIL in a nutshell. Acte de conférence (ECAI'00). Workshop on Applications of Ontologies and Problem solving Methods, 14th European Conference on Artificial Intelligence, Berlin, Allemagne, 2000
  8. Guarino, N.: Semantic matching: formal ontological distinctions for information organization, extraction, and integration. Summer School on Information Extraction, Frascati, Italy, p139­170. Springer Verlag (éditeur), 1997
  9. Benslimane, D., Cullot, N., Jouannot, F., Laurini, R., Savonnet, M., Yétongnon, K.: Interopérabilité de SIG : un état de l'art. Revue Internationale de Géomatique, Vol. 9, No. 3, p279-316, Édition Hermes, 1999
  10. Sciore, E., Siegel, M., Rosenthal, A.: Using semantic values to facilitate interoperability among heterogeneous information systems. ACM Transactions on Database Systems (TODS), Vol. 19, No.. 2, p254­290, 1994
  11. Sheth, A.P., Kashyap, V.: Shematic and semantic similarities between database objects: A context-based approach. Rapport technique (TR-CS-95-001), LSDIS Lab, University of Georgia, 1995
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