Sprachintegrierte semantische Anfragen (LISeQ)

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Lämmel; Professor Dr. Steffen Staab
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 394523062

Graph-basierte Datenmodelle erlauben die flexible Repräsentation von Daten im Kontext von Datenaustauschs und -integration. Solche Modelle beinhalten strukturelle Informationen und bei semantischen Daten sind Schemainformationen oft Teil der Daten. Die Flexibilität solcher Datenmodelle ist attraktiv, aber das Programmieren mit ihnen ist fehleranfällig. Der Hauptgrund dafür ist eine fehlende typsichere Integration in Programmiersprachen. Schemabeschreibungen im Sinne Logik-basierter Datenbeschreibungen innerhalb der Daten sind schwierig in Programmiersprachen zu repräsentieren. Probleme betreffen Mehrfachvererbung, die Kombination struktureller und nominaler Typen, unvollständiges Wissen und die große Anzahl von Typen in typischen Datenquellen. Typsichere Integration muss sowohl die Repräsentation von Datenbeschreibungen als auch den ausdrucksstarken Datenzugriff mit implizit definierten Anfragetypen abdecken.Diese Anforderungen gelten: (A1) typsichere Anfragen; (A2) Integration der Anfragen in die Programmiersprache einschliesslich Polymorphismus und Typinferenz zum Umgang mit sehr vielen Typen; (A3) Einschränkungen zur Umgang mit Null-Ausnahmen infolge der zugrundeliegenden Open-World-Assumption für Graphdaten in Programmen; (A4) eine empirische Validierung der Effektivität der entsprechenden Programmiersprachenerweiterungen.Das Hauptziel des LISeQ-Projektes ist die typsichere Integration von Graph-basierten Datenmodellen in die Programmierung. Die zuvor genannten Anforderungen werden durch die folgenden Teilziele bedient: (Z1) Typisierung von SPARQL-Anfragen einschliesslich implizit definierter Anfragetypen bei Verwendung von Schemata aus den gegebenen Graphdaten; (Z2) statische Typisierung einschliesslich Typinferenz und Polymorphismus, wobei Metaeigenschaften wie etwa Typsicherheit für die Forschungssprache gezeigt werden; (Z3) eine empirische Validierung von LISeQ mittels einer Open-Source-Erweiterung des Scala-Compilers.Wir formalisieren die Schemata von Graphdaten mittels OWL; dies ist eine standardisierte, auf Beschreibungslogiken aufbauende Familie von Sprachen. Die formale Basis und Ausdruckskraft von OWL erlaubt einen allgemeinen, ausdrucksstarken und formalisierten Ansatz insbesondere auch für implizit definierte Anfragetypen. OWL dient damit als Basis der Einbettung von semantischen Anfragen in Programmiersprachen. Für die Einbettung verwenden wir einen verbreiteten Ansatz aus dem Sprachentwurf. Wir beginnen mit einen einfachen Lambda-Kalkül und erweitern diesen, um die verschiedenen Aspekte der Kombination von funktionaler Programmierung und komplexen Logik-basierten Datenbeschreibungen zu adressieren.LISeQ ist ein interdisziplinäres Forschungsvorhaben, wobei WeST renommiert ist für Forschung zum Semantic Web und Softlang renommiert ist im Bereich Sprachentwicklung und -analyse. LISeQ solle Methoden aus beiden Bereichen verwenden und die Ergebnisse in einer Scala-basierten Spracherweiterung validieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen