セマンティック・センサー・ウェブ（SSW ）は、センサー・ウェブとセマンティック・ウェブ技術を融合させたものです。センサー記述とセンサー観測データをセマンティック・ウェブ言語でエンコードすることで、センサー・リソースのより表現力豊かな表現、高度なアクセス、そして形式的な分析が可能になります。SSWは、センサー・データに空間的、時間的、そしてテーマ的な意味的メタデータを付与します。この技術は、Open Geospatial ConsortiumのSensor Web Enablement（SWE）[1] [2]における現在の標準化の取り組みを基盤とし、セマンティック・ウェブ技術を拡張することで、センサー・データへのより高度な記述とアクセスを提供します。[3]

センサーデータのセマンティックモデリングとアノテーション

オントロジーをはじめとするセマンティック技術は、セマンティックな相互運用性と統合性を向上させるだけでなく、Open Geospatial Consortium（OGC）標準に含まれていない推論、分類、その他の種類の保証と自動化を促進するため、センサーネットワークの重要な実現技術となり得ます。セマンティックセンサーネットワークは、ネットワーク、センサー、そしてそこから得られるデータを、高水準仕様に基づいて整理、導入、管理、照会、理解、制御することを可能にします。センサーオントロジーは、センサーを記述するためのフレームワークを提供します。これらのオントロジーは、センサーの機能と測定値、測定値の起源に関する分類と推論を可能にするだけでなく、個々のセンサーに関する推論だけでなく、複数のセンサーをマクロ機器として接続することに関する推論も可能にします。センサーオントロジーは、ある程度OGC標準を反映しており、センサーの記述をエンコードできるオントロジーが存在するため、オントロジーとOGCモデル間のマッピング方法を理解することは重要な考慮事項です。センサーデータ交換とセンサーネットワーク管理をサポートするセンサー記述およびサービスに対するセマンティックアノテーションは、Webサービスに対するセマンティックアノテーションと同様の目的を果たすでしょう。この研究は、W3Cセマンティックセンサーネットワークインキュベータグループ（SSN-XG）の活動を通じて実施されています。

W3C セマンティックセンサーネットワーク

ワールド・ワイド・ウェブ・コンソーシアム（W3C）は、センサーデバイス、システム、プロセス、および観測をモデル化することを目的としたセマンティック・センサー・ネットワーク（SSN）オントロジーの開発を目的として、セマンティック・センサー・ネットワーク・インキュベータ・グループ（SSN-XG）を設立しました。インキュベータ・グループは後にセマンティック・センサー・ネットワーク・コミュニティ・グループに移行しました。その後、OGCとW3Cの合同ワーキンググループである空間データ・オン・ザ・ウェブ（Spatial Data on the Web）に取り上げられ、W3C勧告として公開されました。[4]

セマンティックセンサーネットワーク（SSN）オントロジーは、センサーの観測、サンプリング、およびアクチュエーションを表現豊かに表現することを可能にします。SSNオントロジーはWebオントロジー言語（OWL2）でエンコードされています。多くのプロジェクトで、Web上のセンサーデータの管理、特にアノテーション、統合、公開、検索の改善にSSNオントロジーが活用されています。[5]

コンテクスト

現在、世界中のセンサーが世界に関する膨大なデータを収集しています。センサー技術の急速な発展と普及は、データ過剰と知識不足という既存の問題を深刻化させています[1]。この過剰状態を軽減するために、センサーデータにセマンティックメタデータを付与することで、異機種センサーネットワーク間の相互運用性を高め、状況認識に不可欠なコンテキスト情報を提供することができます。セマンティックウェブ技術は、異なるメタデータスキーマ間のマッピングを構造的に支援するため、データ統合とデータ検出の問題解決に大きく貢献します。

用途

セマンティックセンサーウェブ（SSW）技術は、農業、災害管理、[6] ビル管理、研究室管理などの分野で活用されています。

農業

植物の生育には、様々な環境特性のモニタリングが不可欠です。栽培者にとって特に重要な環境特性は、主に温度、湿度、pH、電気伝導率（EC）などです。これらのセンサーのリアルタイムモニタリングとアラート設定は、これまで不可能でした。SSWの開発により、栽培者は植物の生育状況をリアルタイムで追跡できるようになりました。[7]

SSWの活用による農業の進歩の一例として、2008年にオーストラリアの 農場で実施された研究が挙げられます。この研究では、SSW手法を用いて気温、湿度、気圧、風速、風向、降雨量をモニタリングしました。この研究プロジェクトのアーキテクチャは、パーソナル統合ニーズ、セマンティックウェブ、そしてセマ​​ンティックデータ統合（つまり、データを一元管理することでセンサーセマンティックウェブ技術を有意義かつ有用なものにする）などで構成されています。[8]

ビル管理（スマートビルディング）

建物の管理は非常に複雑になる場合があります。損傷の修復にかかるコストは、損傷を未然に防ぐための適切な監視ツールを設置するコストよりもはるかに高額になるからです。SSWは、水漏れの通知やスマートフォンによる室内温度の制御などを可能にします。

研究室管理

実験室での試験管理は、特に長期間、複数の場所で、あるいは多くの試験が行われるインフラで行われる場合、非常に困難になる可能性があります。このような試験には、材料のクリープ試験、特定の化学物質の反応試験、回路の無線伝送試験などが含まれます。SSWの進歩により、センサーを介して実験室の変数をリアルタイムで監視することが可能になりました。このようなセンサーは、警告を発する前に複数の要因を考慮することができます。[9]例えば、圧力と温度の両方が特定の限度を超えた場合に警告を発したり、ある建物の圧力が低下しても別の建物の圧力が変わらない場合に警告を発したりすることができます。

注目すべき貢献

標準化は長くて困難なプロセスです。なぜなら、既にソリューションを持っている分野の関係者は、標準化を自社の活動に対する追加コストと見なすからです。 1994年に設立された国際的な自主的なコンセンサス標準化団体であるOpen Geospatial Consortium (OGC)は、SSWコミュニティの成長を強化・加速し、Web上のセンサー情報を標準化するために尽力しています。[10] OGC標準のほとんどは、一連の文書にまとめて取り込まれた一般化されたアーキテクチャに依存しています。OGCの目標は、センサーデータの説明と意味を強化することです。また、OGCはセンサーWeb通信を可能にしました。OGCはオープンな地理空間標準の作成を担当しています。さらに、OCGは業界、政府、学術機関のパートナーからのサポートを受けており、「プラグアンドプレイ」と呼ばれる地理処理技術を簡単に作成できます。

現在の課題

SSW分野における現在の課題の一つは、標準化の欠如です。標準化の欠如は、計測用センサーの成長を鈍化させています。セマンティックセンサーウェブが意味を持つためには、様々な開発者によって開発された様々なアプリケーション間で、言語、タグ、ラベルが統一されていなければなりません。しかし残念ながら、様々なアーキテクチャの開発が分散しているため、このような標準化は不可能です。この問題は「広大さ」と呼ばれています。

また、既存のソリューションのアーキテクチャを変更すると、システム ロジックが保持されなくなるなど、不整合の問題もあります。この問題を解決するには、大量のリソースが必要になります (システムの規模と複雑さによって異なります)。たとえば、多くの既存システムでは、温度データをローカルコンピュータに転送するために 12 ビットを使用しています。ただし、SSW では 16 ビットのデータで問題ありません。この不整合により、データ トラフィックが増加するだけで、精度は向上しません。古いシステムを改善するには、余分なビットを割り当ててバッファ要件を変更する必要があり、コストがかかります。タグ要件を作成するために必要なリソースが利用可能であると仮定しても、他の SSW メンバーに混乱を引き起こすだけでなく、追加のストレージ スペースを必要とする不要なデータが依然として存在します。残された唯一の解決策は、ハードウェア要件を変更することですが、これには多くのリソースが必要です。

参照

参考文献

  1. ^ 「Sensor Web Enablement DWG」。2008年7月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2009年3月9日閲覧。
  2. ^ ブレーリング、アーネ;エクターホフ、ヨハネス。ジルカ、サイモン。シモニス、インゴ。エバーディング、トーマス。スタッシュ、クリストフ。リャン、スティーブ。ロブ・レメンス（2011）。 「新世代センサー Web の有効化」。センサー。11 (3): 2652–2699。ビブコード:2011Senso..11.2652B。土井：10.3390/s110302652。PMC 3231615。PMID  22163760。  
  3. ^ Sheth, Amit; Henson, Cory; Sahoo, Satya S. (2008). 「セマンティックセンサーウェブ」. IEEE Internet Computing . 12 (4): 78– 83. Bibcode :2008IIC....12d..78S. doi :10.1109/MIC.2008.87. S2CID  1975770.
  4. ^ セマンティックセンサーネットワークオントロジー
  5. ^ SSN申請
  6. ^ Coronato, A.; Pietro, G.; Esposito, M. (2006). 「スマートオフィス向けセマンティックコンテキストサービス」. 2006 International Conference on Hybrid Information Technology . pp.  391– 399. doi :10.1109/ICHIT.2006.253638. ISBN 0-7695-2674-8。
  7. ^ Taylor, Kerry; Griffith, Colin; Lefort, Laurent; Gaire, Raj; Compton, Michael; Wark, Tim; Lamb, David; Falzon, Greg; Trotter, Mark (2013). 「Farming the Web of Things」. IEEE Intelligent Systems . 28 (6): 12– 19. Bibcode :2013IISys..28f..12T. doi :10.1109/MIS.2013.102. hdl : 1885/66582 . S2CID  14545083.
  8. ^ Sheth, Amit; Henson, Cory; Sahoo, Satya S. (2008). 「セマンティックセンサーウェブ」. IEEE Internet Computing . 12 (4): 78– 83. Bibcode :2008IIC....12d..78S. doi :10.1109/MIC.2008.87. S2CID  1975770.
  9. ^ Zarri, Gian Piero; Sabri, Lyazid; Chibani, Abdelghani; Amirat, Yacine (2010). 「セマンティックベース産業工学：問題と解決策」. 2010年国際複雑系・知能・ソフトウェア集約型システム会議. pp.  1022– 1027. doi :10.1109/CISIS.2010.94. ISBN 978-1-4244-5917-9. S2CID  17787203。
  10. ^ McCreedy, Frank P.; Marks, David B. (2009). 「海軍研究所によるOpen Geospatial Consortiumのカタログサービス仕様の継続的な実装」Oceans 2009. IEEE. pp.  1– 7. doi :10.23919/OCEANS.2009.5422315. ISBN 978-1-4244-4960-6. S2CID  28647945。

さらに読む

  • Haller, Armin; Janowicz, Krzysztof; Cox, Simon JD; Lefrançois, Maxime; Taylor, Kerry; Le Phuoc, Danh; Lieberman, Joshua; García-Castro, Raúl; Atkinson, Rob; Stadler, Claus (2018). 「モジュール型SSNオントロジー：センサー、観測、サンプリング、およびアクチュエーションのセマンティクスを規定するW3CとOGCの共同標準」（PDF） .セマンティックウェブ. 10 : 9– 32. doi :10.3233/SW-180320. S2CID  21688777.
  • Janowicz, Krzysztof; Haller, Armin; Cox, Simon JD; Le Phuoc, Danh; Lefrançois, Maxime (2019). 「SOSA: センサー、観測、サンプル、アクチュエータのための軽量オントロジー」. Journal of Web Semantics . 56 : 1– 10. arXiv : 1805.09979 . doi :10.1016/j.websem.2018.06.003. S2CID  44112250.
  • Compton, Michael; Barnaghi, Payam; Bermudez, Luis; García-Castro, Raúl; Corcho, Oscar; Cox, Simon; Graybeal, John; Hauswirth, Manfred; Henson, Cory; Herzog, Arthur; Huang, Vincent; Janowicz, Krzysztof; Kelsey, W. David; Le Phuoc, Danh; Lefort, Laurent; Leggieri, Myriam; Neuhaus, Holger; Nikolov, Andriy; Page, Kevin; Passant, Alexandre; Sheth, Amit; Taylor, Kerry (2012). 「W3CセマンティックセンサーネットワークインキュベータグループのSSNオントロジー」. Journal of Web Semantics . 17 : 25– 32. doi : 10.1016/j.websem.2012.05.003 . hdl : 10379/10861。
  • Lefort, L., Henson, C., Taylor, K., Barnaghi, P., Compton, M., Corcho, O., Garcia-Castro, R., Graybeal, J., Herzog, A., Janowicz, K., Neuhaus, H., Nikolov, A., Page, K.: セマンティックセンサーネットワークXG最終報告書、W3Cインキュベータグループレポート (2011). [2]
  • Sheth, Amit; Henson, Cory; Sahoo, Satya S. (2008). 「セマンティックセンサーウェブ」 . IEEE Internet Computing . 12 (4): 78– 83. Bibcode :2008IIC....12d..78S. doi :10.1109/MIC.2008.87. S2CID  1975770.
  • マンフレッド・ハウスヴィルトとステファン・デッカー、「セマンティックリアリティ - 現実世界と仮想世界の接続」、Microsoft SemGrailワークショップ、ワシントン州レドモンド、2007年6月21日～22日。[3]
  • Cory Henson、Josh Pschorr、Amit Sheth、Krishnaprasad Thirunarayan、「SemSOS：セマンティックセンサー観測サービス」、国際協調技術システムシンポジウム（CTS2009）、センサーウェブ有効化ワークショップ（SWE2009）、メリーランド州ボルチモア、2009年。[4]
  • W3C セマンティックセンサーネットワークインキュベータグループ
  • Knoesis Center のセマンティック センサー Web プロジェクト — センサー ネットワークにセマンティクスを導入する Knoesis の研究プロジェクト。
  • SemSensWeb2009 - セマンティックセンサーウェブに関する第1回国際ワークショップ
  • Web of Things、ヨーロッパセマンティックウェブカンファレンス 2011。
  • Videk - 環境インテリジェンスのマッシュアップ、ESWC 2011 での AI マッシュアップ チャレンジ。
  • 第5回国際セマンティックセンサーネットワークワークショップ（SSN 2012）、第11回国際セマンティックウェブ会議（ISWC 2012）と併せて開催