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Hauptseminar-Vortrag Ontologien Cao Quang Cua
http//home.in.tum.de/cao/
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1. Einleitung

• Vorstellung des Themas
• Verknüpfung an vorherigen Vorträge
• - Kommunikationsfähigkeit zwischen Agenten als
  Ansatzpunkt für Ontologie
• - Einleitung zum Begriff

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2. Begriff Historie und Defintion

• 2.1 Begriff und Entwicklung
• - Herkunft es Begriffes Ontologie (aus
  dem Griechischen ons ontos ? das Verb sein)
• Historie
  
  ab dem 17. Jahrhundert für
  Teildisziplin und Synonym mit
  Metaphysik verwendet.
• Bedeutung in der Philosophie Rolle der
  Metaphysik in der Philosophie Scholastik
  Rationalität

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3. Theorietypen der klassischen Ontologie

• - Theorietypen
• - Theorie vom Ganzen Was ist ein Ganzes und was
  macht es zu einem Ganzen?
• Theorie der Identität
• zwei Identitäten sind gleich, wenn diese durch
  gleiche Präsentation dargestellt werden
  kann.
• - Theorie von Abhängigkeit
• - rigid dependence
• - generic dependence
• - class dependence

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4. Konkretisierung und Einführung in die Ontologie
4.1 Konkretisierung des Begriffes Ontologie
Was ist Conceptualization? Eine
Konzeptualisation drückt die Bedeutung eines
Symbols anhängig von einer Situation, einer
Person oder einer Sache aus. Es ist also eine Art
Zustandsbeschreibung, mit Hilfe von Objekten und
Relationen und stellt eine Vorstufe zur Ontologie
dar.
Mit Hilfe der Objekte a-e und der Relation auf,
über, bei kann man alle Situation dieses Tisches
beschreiben
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4. Einführung in die Ontologie

• 4.2 Ontologietypen
• - top level ontology
  definiert
  allgemeine Prinzipien (Zeit, Raum)
• domain/tast ontologie
  ein Bereich
  in der Natur oder Naturwissenschaft als
  Betrachtungsgegenstand
• meta ontology definiert Begriffe und
  Relationen für zu erstellende Ontologie

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4. Ontologien - Definition
Tom Gruber (ein KI Spezialist an der Stanford
University)
"An ontology is an explicit specification of a
conceptualization. The term is borrowed from
philosophy, where an Ontology is a systematic
account of Existence. (). Thos set of objects,
and the describable relationship among them, are
reflected in the representational vocabulary with
which a knowledge-base program represents
knowledge. () In such an ontology, definitions
associate the names of entities in the universe
of discourse (e.g. classes, relations, functions,
or other objects) with human-readable text
describing what the names mean, and formal axioms
that constrains the interpretation and
well-formed use of these terms. Formally, an
ontology is the statement of a logical theory."
Sinngemäß kann man im groben die Definitioin so
übersetzen eine Ontologie ist eine explizite
Konzeptualisation einer Begriffsbildung, der von
der Philosophie übernommen ist und wo eine
Ontologie ein systematischer Bericht über die
Existenz ist. (...) Die Kenntnis von einer Domäne
wird in einem deklarativen Formalismus mit den
Objekten dargestellt. Mit dieser Art werden
Objekte und die beschreibbare Beziehung zwischen
ihnen im gegenständlichen Vokabular, womit eine
Art Wissen dargestellt werden kann, zum Ausdruck
gebracht. (...) Die Ontologie kann durch
Definieren eines Satzes gegenständlicher
Bedingungen beschrieben werden
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5. Ontologie in der Informatik

• Definition in der Informatik
• An ontology is a computational model
• of some portion of the world. It is often
• captured in some form of a semantic
• networka graph whose nodes are
• concepts or individual objects and
• whose arcs represent relationships or
• associations among the concepts.
• (Ontologies for Agents Michael N. Huhns
  University of South Carolina Munidar P. Singh
  North Carolina State University)

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5. Ontologie in der Informatik

• Darstellungsmodel von irgendeinem Ausschnitt aus
  der Welt.
• wird mit semantischem Netzwerk formalisiert
• Knoten beschreiben Konzepte oder individuelle
  Objekte
• Kanten repräsentieren die Beziehung oder
  Assoziation

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5. Ontologie - Vorgehensweise

• Vorgehensweise bei der Erstellung der Ontologie
• Brainstorming Geistesblitz zur Sammlung von
  Begriffen
• Festlegung der Betrachtungsansicht
  (Orientierung nach Gegenstandsschichten oder
  Funktionen)
• Genauere Definitionen der Elemente

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5. Ontologie - Beispiel
publish house
Managers
Supporter
Authors
...
Sandra
...
Jim Lerners
Georg
...
Mike
Stephen King
Book A
Book c
Book B
Darstellung nach Funktion-Schicht
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6. Sinn und Nutzen von Ontologien

• Die Ontologien treffen oft 2 Aussagen über
  Objekte was es ist und wie es ist.
• ermöglichen verschiedenen Nutzergemeinschaften
  die exakte Benutzung einer Sprache als
  Informations- oder Kommunikationsmedium zu.
• Übertragbarkeit von Wissen

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7. Elemente von Ontologien

• Ontologien sind üblicherweise in Taxonomien
  organisiert. Baumstruktur mit mehrfacher
  Vererbung und disjunkten Unterkategorien
• Konzepte ( der Objekte oder Elemente)
• Attribute (beschreiben die Konzepte Integer,
  String .. - Werte )
• Relationen (Stellen die Beziehungen der Konzepte
  zueinander dar)
• Axiome Sind allgemeingültige Sätze

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7. Elemente von Ontologien
Taxonomie Gesamtstruktur des Verlages
(Darstellungsform des Verlages) Konzepte Managers
, Authors, Supports, Bücher (...)
Attribute Namen der Authors Namen, Preise der
Bücher Relationen Jim Lerners ist Author von
Book A usw. Axiome Hier die einzelnen
Definitionen und Aussagen, die den Objekten den
Subelementen oder Funktionalitäten zuordnen,
z.B ein Author ist eine Person, die Bücher
verfaßt
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8.1. Erstellung und Validierung

• 8.1 Werkzeuge
• OntoEdit Ontologie Engineering System
• Diverse graphische Sichten auf die
  Ontologiestrukturen
• (Konzepte, Relationen, Axiome) durchgehend
  multilinguale Modellierung
• Weitestgehend unabhängig von der
  Repräsentationssprache durch mächtiges internes
  Ontologie Modell
• Unterschiedliche Import / Export Filter

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8.1. Erstellung und Validierung
Ontologie- fenster
Screenhot von dem OntoEdit Ontologie Engineering
System
Attribut- fenster
Relations- fenster
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8.1. Erstellung und Validierung
Screenhoot des Text-To-Onto Systems

• bietet IDE für die Umsetzung von Texten in
  Ontologien
• Textmanagement ermöglicht relevante Texte
  auszuwählen, HTML oder natürliche Texte
• Für semantische und syntaktische Analyse bietet
  sich ein Text- Analyser-Prossesor

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8.2. Evaluierung von Ontologien

• Die Evaluation von Ontologien ist eine
  schwierige Aufgabe!
• Es bietet sich generell 2 Vorgehensweisen
• Applikationsbezogene Evaluation
  Testen auf Funktionieren der
  Application
• Kreuz-Evaluation von Ontologien
  Kreuzevaluation am Beispiel generischer,
  nichttaxonomischer (nicht baumartige
  Relationsdarstellung!)

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8.2. Evaluierung von Ontologien
Beispiel einer Kreuzevalution
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8.3. Schwierigkeiten und Probleme
I) Lokale Probleme Konzeptionsprobleme
(Vorbereitungsphase) - Abgrenzung des
Bereiches - Begriffsbestimmung für die
Objekte - Wahl des Repräsentationswerkzeug S
chwierigkeiten in der Erstellungsphase -
präzise Einteilung der Objekte in sub-
superclass - korrekte Relationsbildung
Die Prüfung auf Richtigkeit Validierung -
Spezifikation tatsächlich erfüllt? -
Ontologie erweiterbar und übertragbar?
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8.3. Schwierigkeiten und Probleme

• Globale Probleme
• Kulturelle Probleme
• - verschiedenen Sprachen definieren Begriffe
  anders,
• - Nutzen und Zweck der Objekte sind Ort und
  Kultur unterschiedlich
• Unterschiedlichen Terminologien
• - Terminologie und Funktion der Objekte
  sind bei verschiedenen Usergroups unterschiedlich

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9. Zusammenhang zwischen Ontologien und
Agententechnologie/KI
9.1 Zusammenhang zwischen WM mit
Ontologien - Daten werden digitalisiert und den
Benutzern zugänglich gemacht. - Suchmaschinen
verwenden Ontologien-Syntax- Unterschiedliche
Interpretation des Keywords - Lösung
Verwendung von Ontologien
9.2 Verteilung von Wissen - schnelle Verteilung
von Wissen an größere Gruppen - Zentral
gesteuerte Zugriffe - dezentrale Organisation
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9. Zusammenhang zwischen Ontologie und
Agententechnologie/KI

• 9.3 Wiederverwendung von wissen
• - Datenspeicherung für zukünftige
  Datenverkehrsprozesse wichtig!
• Daten durch zuverlässige Speichermedien
  aufbewahren!
• - Intelligente Datenorganisation

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10. Repräsentation für Ontologien
10.1 Herkömmliche Methoden - Graphische
Darstellung mittels Knoten und Kanten
publish house
Supporter
Managers
Authors
Jim Lerners
Stephen King
W. Goethe
Book A
Book c
Book B
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10. Repräsentation für Ontologien
10.2 Knowledge Interchange Format (KIF) - Primär
für Kommunikation zwischen Menschen und
Computer - Übertragung auf KI-Systemen - Das
KIF gehört zur Kategorie der prädikatenlogisch
en Sprache - KIF ist mit deklarativer Semantik
ausgestattet (logische Definitionen) - KIF als
Austauschformat zwischen verschiedenen
Sprachen
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10. Repräsentation für Ontologien
10.3 OIL - Darstellung - OSEK Implementation
Language - strukturähnliche Sprache wie
XML näheres siehe http//www.ontolknowlegde.or
g/oil/ syntax/standard-OIL/
class-def animal animals are a class class-def
plant plants are a class subclass-of NOT animal
that is disjoint from animals class-def
tree subclass-of plant trees are a type of
plants class-def branch slot-constraint
is-part-of branches are parts of
trees has-value tree class-def leaf slot-constrain
t is-part-of leafs are parts of
branches has-value branch class-def defined
carnivore carnivores are animals . . . subclass-
of animal lions are also animals slot-constraint
eats but they eat herbivores value-type
herbivore class-def tasty-plant tasty plants
are plants that subclass-of plant both
herbivores and carnivores slot-constraint
eaten-by has-value herbivore, carnivore
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10. Repräsentation für Ontologien

• 10.4 RDF Darstellung (Resource Description
  Framework)
• RDF ist ein object-attribute-value-triple
• Relation-Darstellung A(O,V)
• RDF-Darstellungsmöglichkeit mittels Graphen (O
  - A V)

Jim Lerners
hasName (http//www.w3.org/employee/id1321, Jim
Lerners) authorOf (http//www.w3.org/employee/i
d1321, http//www.books.org/ISBN0012515866) has
Price (http//www.books.org/ISBN0012515866, 62
).
http//www.books.org/ISBN0012515866
62.
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11. KQML
Die Knowledge Query Manipualtion Language ML) -
KQML ist ein Message-Format und Message-Handling
Protokoll - fundamentale Aufgaben - Funktion
als gemeinsame Kommunikationssprache -
vermittelt gemeinsames Verständnis der
Aus- getauschten Informationen - bietet die
Möglichkeit des Austausches
29
noch Frage?
30
Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!