Title: Ontologie-basierte Informationsnutzung
1Ontologie-basierte Informationsnutzung
- 2. Kapitel aus dem Buch
- Information Sharing on the Semantic Web
- von Heiner Stukenschmidt und van Harmelen
- Lehrgebiet Multimedia und Internetanwendungen
- (Univ.-Prof.Dr.-Ing. M.L. Hemmje)
- Thema Daten-, Informations- und
Wissensmanagement im Internet - FernUniversität Hagen ws2006/07- Christina Sergel
21.0 Inhalt
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
31.0 Semantische Heterogenität
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
41.1 Semantische Heterogenität
- Konflikte durch semantische Heterogenität
- Verwechslungskonflikte Käfer Auto oder Tier?
- Skalierungskonflikte 3-Sterne Hotel
traumhaftes Hotel? - Namenskonflikte Lehrer Angestellter Person
- Mangel für ein gemeinsames Verständnis
- nicht eindeutig, dadurch Kommunikationsschwierigke
iten - Unterschiedliche Spezifizierungen für ein System
-
- Ontologien als
Lösung -
52.0 Ontologien
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
62. Ontologien
- Der Begriff Ontologie
- Was sind Ontologien
- Konzeptualisierung
- Gemeinsam genutztes Vokabular
- Spezifikation des Wissenskontexts
- Sinnvolle Anwendungen
- Bild Zoologische Staatssammlung München
72.1 Der Begriff Ontologie
- Disziplin der Philosophie
- die Lehre vom Sein.
- Im Kontext der Informationstechnologie An
Ontology is a formal, explicit specification of a
shared conceptualization Gruber,1993 - besteht aus 4 Komponenten
- Konzepte, Instanzen Relationen, Axiome.
- Bild DERRIDAS MACHINES 2004Polycontextural
modelling of polysemy
82.2 Was sind Ontologien
- Ontologie als ein kontrolliertes Vokabular
- Eine Menge von Begriffen mit sehr detaillierter
und eindeutigen Beschreibung. Einigung auf
gemeinsame Sprache - Ontologie als Taxonomien
- hierarchisch strukturierte IST-EIN-Beziehung von
Konzepten und Begriffen Branchenbuch,ISO-Nr. - Ontologie Schemata
- Schemata beschreiben die Definition von
Bedingungen, zB Typen, Schemata werden entworfen
für eine spez. Applikation - Web-Ontologie sind Taxonomien mit Inferenzregeln
- Das Ziel ist ein bestimmtes Fachgebiet mit einer
großen Community zu konzeptualisieren. -
- Bild Zoologische Staatssammlung München
92.3 Konzeptualisierung
- ein abstraktes Modell von Konzepten und seinen
Beziehungen für ein allgemein anerkanntes
Weltbild - Ein Konzept ist eine gedankliche Vorstellung über
ein reales Ding in der Welt. - Eine explizite Spezifizierung gibt den Konzepten
und Beziehungen des abstrakten Modells explizit
Namen und Eigenschaften.
-
- Semantisches Dreieck von Ogden et al.
102.4 Gemeinsam genutztes Vokabular
- Eigenschaften von
begrifflichen Ordnungssystemen RWTH01 - Für ein gemeinsames Verständnis für Mensch und
Maschine - Erstellung eines standardisierten und
kontrollierten Vokabulars, das von allen
Beteiligten allgemein anerkannt und genutzt wird.
- Vokabular muss einschränkend spezifisch genug
sein, - hinreichend flexibel so allgemein wie möglich,
- Disjunkt (Pizzaltgt Eis )und vollständig (Länder
einer Welt) - Martin Pflüglmayer Computerbasierte
TerminologieMedizinische Ordnungssysteme,
Terminologien und Ontologien Aachen 2001
11 2.4.1 Commen Sense Knowledge CyC
- Die CyC-Wissens-Pyramide
- hunderttausende Begriffe
- Formt eine Upper-Ontologie
- Seit April 2006 unabhängige non-profit
Organisation OpenCyC - Ontologisches Wissen passende
Inferenzmechanismen - Eigene CyCL-Sprache
- Quelle http//www.cyc.com/
122.5 Die Spezifikation des Wissenskontext
- dieser Apfel ist rot
- Rot (X) karmesinrot ist ein rot
- diese Person ist
ein rot(er) - QuelleGuarino The ontological Level 95
- Wissen implementierungsunabhängig auf dem
Wissenslevel in einer Repräsentationsform
beschreiben - Wissen implementierungsabhängig von
Programmiersprache und konzepte spezifizieren.
132.5.1 Grad der Formalität
- Total informal Lose formulierter Text
- Semi- informal
- Kontrolliertes Vokabular reduziert
Mehrdeutigkeiten Glossare - Semi-formal
- mit Regelsystemen kann Wissen schnell und einfach
in Regeln ausgedrückt werden. Nachteil
Beschreibung komplexer Problembereiche - Frames, ein Modell zur Darstellung von Konzepten,
meist als OO-Datenmodell implementiert - Semantische Netze, Knoten mit gerichteten Graphen
- Rigoros Formal
- Prädikatenlogik mit verschiedenen
Ableitungsregeln (HORN-Logik, Resolutionskalkül,
Transitivität,Inverse) ermöglicht automatische
Konsistenzüberprüfung und Inferenzfähigkeit DL,
TOVE, relationale Datenbanken - Bild D. Oberle, S. Staab, R Volz Three
Dimensions of Knowledge Representation in
WonderWeb
142.5.2 Maß der Definitionstiefe
- Kriterien Ausdrucksstärke, Inferenzmächtigkeit
und Entscheidbarkeit - XML Syntax für strukturierte Dokumente, keine
Semantik - RDF Datenmodell, dass Relationen zwischen
Ressourcen eindeutig mit URIs beschreibt - RDFS Stellt Mechanismen bereit, um Relationen
zw. Attributen und Ressourcen zu definieren. - OIL Ontology Interchange L.. Enthält
entscheidbare Fragmente der Prädikatenlogik (DL) - OWL-L, OWL-DL, OWL-FULL
- Bild Fensel, van HarmelenOILAn Ontology
Infrastructure for the Semantic Web, 2001
152.6 Sinnvolle Anwendungsbereiche
Kommu- nikation
Information Retrieval
System- technik
Ontologie
Inter- operabilität
162.6.1 Kommunikation
- Normatives Modell Ontologien als ein gemeinsamer
Wissensspeicher (Archive, Gesetzestexte, Regeln) - Beziehungsnetzwerke Ontologien stellen
wirtschaftliche und soziale Beziehungsnetze
bereit (FOAF) P2P-Systeme - Konsistenz und Mehrdeutigkeiten konsistente
Ontologie durch Reasoners - Integration von verschiedenen Ansichten ffPoirot
ONTOLOGIES Principles, Methods and Applications
von Mike Uschold Michael Gruninger ,1996
172.6.2 Systemtechnik
- Spezifikation von Anforderungen für ein
IT-System (Dokumentation) - Zuverlässigkeit informale bzw. formale
Konsistenzüberprüfung - Wiederverwendbarkeit easy to re-use-Bibliothek,
Aufbau der Ontologie-Bibliotheken. - Erweiterbarkeit, Offenheit Ontologie-Bibliotheken
müssen erweiterbar sein
182.6.3 Interoperabilität
- Ontologien als Austauschformat (KIF)
- Gemeinsam genutztes Vokabular erleichtert
Interoperabilität - QuelleONTOLOGIES Principles, Methods and
Applications von Mike Uschold Michael Gruninger
,1996
192.6.4 Information Retrieval
- für die qualitative Suche (informal und formal)
- ? besseres Verständnis
- Für die Wissensgewinnung
- Ontologien für die Evaluation von Wissenssystemen
- Content Management Systeme (OntoWeb)
ONTOLOGIES Principles, Methods and Applications
von Mike Uschold Michael Gruninger ,1996
20Ontologien in der Informationintegration
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
213.1 Welche Rollen haben Ontologien
- Repräsentation des InhaltsAufgabe der O. ist
Wissensrepräsentation - Single-Ontologie-Ansatz
- Multiple-Ontologie-Ansatz
- Hybrid-Ansatz
- Query-ModellZugriff auf die Wissensbasis
- VerifikationWartung der Integration und Extension
223.1.1 Single-Ontologie-Ansatz SIMS
- Eine zentrale Ontologie? globale Sicht auf
unterschiedl. Sourcen - Gemeinsam genutztes Vokabular
- Vergleich d. O. einfach,
- Enge Kopplung
- Keine Wiederverwendung v. O.
- Anfällig für Source-Änderungen
- Semantische Datenintegration? Quelle Tzi
methodolgies for Ontology-Based Semantic
Translationsekt-d-4-2-2-SOA Survey on ontology
Merging and Aligning
233.1.2 Multi-Ontologie-AnsatzzB. OBSERVER
- Jede Informationsquelle hat seine eigene
Ontologie (lokal View) - Kein gemeinsam genutztes Vokabular ? autonom
- Lose Kopplung, keine ontologische Übereinstimmung
- Vereinfacht Integration
- Komplexität des O-Mapping O(n2) 11-Mapping beim
OBSERVER, worst case one way Mapping - Quelle Tzi methodolgies for Ontology-Based
Semantic Translation sekt-d-4-2-2-SOA Survey on
ontology Merging and Aligning
243.1.3 Hybrid-Ansatz z.B. COIN
- Jede Ressource hat seine eigene Ontologie
- Aufgebaut aus dem global gemeinsam genutzten
Vokabular - Neue Ressourcen können leicht hinzugefügt werden
- Unterstützt Evolution und Erwerb
- Ontologien sind vergleichbar
- Query-Prozessing ist komplex
- Keine Wiederverwendung von O.
- Quelle Tzi methodolgies for Ontology-Based
Semantic Translation sekt-d-4-2-2-SOA Survey on
ontology Merging and Aligning
253.2.0 Query-Modell
- Zentrale Aufgabe von Ontologien
- Inferenzen auf und Abfragen von Ontologien
- Abfrage auf Ontologiestruktur
- Abfrage von Fakten,
- Kriterien für ein Query-Modell
- Verständlichkeit Abfrage mit O-Begriffen
intuitiv? für welche Aufgaben kann es genutzt
werden? Antworten klar und einfach ? - Query Plan klare Beschreibungen für jeden
Interaktionsschritt zwischen den Ontologien. - Optimierung kann die Abfrage dramatisch
beschleunigen.
263.3.0 Verifikation
- Verifikation nicht die Ontologie wird überprüft,
sondern die Korrektheit nach Mappings von
Globalen zu lokalen Ontologien und umgekehrt - Validation einer Ontologie in wieweit entspricht
die Ontologie dem Realitätsausschnitt, den sie
abbilden soll - Nur möglich bei formalsprachlicher Spezifikation,
die vollständig ist. (Query containment) - Qualität der Überprüfung ist von der
Vollständigkeit einer Ontologie abhängig.
274.0 Framework für die Informationsnutzung
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
284.1 Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung
- 2 prinzipielle Methoden für gemeinsame Nutzung
von Informationen - Retrieval
- Integration
- mit standardisiertem Vokabular Wiederverwen
dung von Ontologien
294.2 Infrastruktur eines Framework
- Architektur Hybrid-Ansatz
- 3-Schichten Infrastruktur
- Unterste Ebene Daten, Metadaten und Ressourcen
- Middleware-Ebene Mapping-Regeln, Verifikation,
Transformation, Queries, Reformulierungen - Oberste Ebene wiederverwendbare Ontologien und
gemeinsam genutztes Vokabular
-
- Quelle M.Doerr The CIDOC CRM, an Ontological
Approach to Schema Heterogeneity, 2005
305.0 Ontologische Vereinbarungen
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
315.1 Ontologische Vereinbarung
- Minimale Kodierungsabweichung
- Konzeptualisierung auf der Wissensebene
- Minimal ontological commitment
- Zuviele Einschränkung ? begrenzt die Offenheit
- Zuwenige ? erhöht Inkonsistenz u. inkorrekte
Modulierung
- Bild Stuckenschmidt/Van Harmelen Information
Shraring 2003
325.2 Der Übersetzungsprozess
Ontologien importieren
Ähnlichkeiten finden
Mapping spezifizieren
- Merging
- Mapping
- Ontology Aligning
- Quelle SEKTD4.2.2 State-of-the-art survey on
Ontology Merging and Aligning V2, 2003
336.0 Ontologie-Engineering
- Semantische Heterogenität
- Ontologien
- Ontologien in der Informationsintegration
- Framework für die ontologiebasierte
Informationsnutzung - Ontologische Vereinbarungen
- Ontologie-Engineering
346.0 Ontologie-Engineering
- Zweck und Anwendungsbereich identifizieren
- Ontologie Aufbau
- Klassifizieren
- Strukturieren ,
- Integration von existierenden Ontologien
- Validieren, Verifizieren
- Verfeinern
- Verwalten und Benutzbarkeit testen
- Evaluieren
- Bild Buitelaar Human Language Technology for
the Semantic Web 2005
- Ontologischer Lebenszyklus
356.0 Zusammenfassung
- Ontologien reduzieren semantische Heterogenität
- Domain-Ontologien erfassen und formalisieren
semantik-erhaltendes Wissen durch ein
standardisiertes eindeutiges Vokabular - Applikations-Ontologien nutzen Ontologien für das
Wissensmanagement (ecommerce, Medizin, Umwelt,
Recht) - Die Verwaltung von schwach-strukturierten
Ressourcen wird durch semi-automatisierte
Übersetzung erleichtert