ontologien und repräsentation des wissens artem khvat haw-hamburg9.12.2005

OntologienOntologien und und Repräsentation des Repräsentation des

Wissens Wissens

Artem KhvatArtem KhvatHAW-HamburgHAW-Hamburg

9.12.20059.12.2005

Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation dArtem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" es Wissens"

ÜbersichtÜbersicht

MotivationMotivation OntologienOntologien

Typen der OntologienTypen der Ontologien OntologiesprachenOntologiesprachen Merge (Union) Merge (Union)

AnwendungenAnwendungen CS AKTive SpaceCS AKTive Space OntoWebOntoWeb

ÜbersichtÜbersicht

Werkzeuge Werkzeuge Protege Protege JenaJena

Masterprojekt 'Ferienclub‚Masterprojekt 'Ferienclub‚ PROMPT-Protege 2000PROMPT-Protege 2000 MOnTo 0.3 b.MOnTo 0.3 b.

Master ThesisMaster Thesis LiteraturLiteratur

Motivation Motivation

MotivationMotivation

Suchauftrag Suchauftrag www.google.dewww.google.de (noch (noch vor einige Zeit)vor einige Zeit)

„„Fahrzeug Baujahr 1967“Fahrzeug Baujahr 1967“ Ergebnisse: Ergebnisse:

Alles was das Wort Alles was das Wort „Fahrzeug“+“Baujahr“+“1967“ „Fahrzeug“+“Baujahr“+“1967“ enthältenthält

„„Best of all“Best of all“ http://www.floersbachtal.de/pdf/feuerwehr_fbt.pdfhttp://www.floersbachtal.de/pdf/feuerwehr_fbt.pdf

Extensible Markup LanguageExtensible Markup Language::

abgekürzt abgekürzt XMLXML, ist ein Standard zur , ist ein Standard zur Erstellung maschinen- und Erstellung maschinen- und menschenlesbarer Dokumente in menschenlesbarer Dokumente in Form einer Baumstruktur. XML Form einer Baumstruktur. XML definiert dabei die Regeln für den definiert dabei die Regeln für den Aufbau solcher Dokumente. Aufbau solcher Dokumente.

<fahrzeug <fahrzeug href=“http://www.seriouswhhref=“http://www.seriouswheels.com/pics-1960-eels.com/pics-1960-1969/1968-Pontiac-1969/1968-Pontiac-Firebird-Red-Blower-s-Firebird-Red-Blower-s-sy.jpg“>“Fierbird“ sy.jpg“>“Fierbird“

< baujahr >Baujahr < baujahr >Baujahr 1968</baujahr> 1968</baujahr> </fahrzeug>, ist das beste </fahrzeug>, ist das beste was passieren kann. was passieren kann.

</sentence></sentence>

<?xml version="1.0" standalone="yes" encoding="UTF-8"?> <?xml version="1.0" standalone="yes" encoding="UTF-8"?> <Auto> <Auto>

</model> </model> <motor> <motor>

</motor> </motor>

</Auto> </Auto>

Suchauftrag:Suchauftrag: Hersteller : „Opel„ Hersteller : „Opel„ Model : Model :

Name „Vectra“Name „Vectra“ Farbe „Blau“Farbe „Blau“

MotorMotor Hub“1600“Hub“1600“ Leistung:“75 kw“Leistung:“75 kw“

<?xml version="1.0" standalone="yes" <?xml version="1.0" standalone="yes" encoding="UTF-8"?> encoding="UTF-8"?>

<hersteller>GM</hersteller> <hersteller>GM</hersteller> <name>Vectra </name> <name>Vectra </name> <farbe>blau</farbe><farbe>blau</farbe><jahr>1998</jahr> <jahr>1998</jahr> <leistung>75KW</leistung> <leistung>75KW</leistung> <hub>1600/<hub> <hub>1600/<hub>

</Auto> </Auto>

<?xml version="1.0" standalone="yes" encoding="UTF-8"?> <?xml version="1.0" standalone="yes" encoding="UTF-8"?> <Auto> <Auto>

<model> <model> <name>Vectra A</name> <name>Vectra A</name> <color>blau</color><color>blau</color><year>1998</year> <year>1998</year>

</model> </model> <motor> <motor>

</motor> </motor>

</Auto> </Auto>

OntologienOntologien

Aristotle.Aristotle.- Autor von Metaphysik.Autor von Metaphysik.- System der Kategorien System der Kategorien

des Daseins : Substanz, des Daseins : Substanz, Qualität, Quantität, Qualität, Quantität, Relation, Action, Platz, Relation, Action, Platz, Zeit und Neigung. Zeit und Neigung.

- Alles über alles, Alles über alles,

aussagen.aussagen.

Gomez-Perez :Gomez-Perez :

Die Informations-Systeme Die Informations-Systeme werden konstruiert nicht für werden konstruiert nicht für die exakte Weltabbildung, die exakte Weltabbildung, sonder für die effektive sonder für die effektive Realisierung der Aufgaben.Realisierung der Aufgaben.

„„Ontological Engineering“ Springer Verlag 2003 Ontological Engineering“ Springer Verlag 2003

Definition nach Definition nach GruberGruber 1993: 1993:

Eine Ontologie ist die ausdrückliche Eine Ontologie ist die ausdrückliche

Spezifikation der Konzeptualisierung.Spezifikation der Konzeptualisierung.

Ontologien: MotivationOntologien: Motivation Digital gespeicherte Informationen Digital gespeicherte Informationen

existieren in großen Mengenexistieren in großen Mengen Problem: Fehlertoleranter ZugriffProblem: Fehlertoleranter Zugriff Effiziente SucheEffiziente Suche Individuelle FilterungIndividuelle Filterung Lücke zwischen Bedeutung und Lücke zwischen Bedeutung und

Speicherung von InformationenSpeicherung von Informationen

Typen der OntologienTypen der Ontologien

Typen der OntologienTypen der Ontologien Ontologien für die Präsentation der Ontologien für die Präsentation der

Wissen.Wissen. Allgemeine Ontologien.Allgemeine Ontologien. „„Top-level“ oder „Upper level“ Top-level“ oder „Upper level“

Ontologien.Ontologien. Domain Ontologien.Domain Ontologien. Aufgabebezogene Ontologien.Aufgabebezogene Ontologien. Domain- Aufgabebezogene Ontologien.Domain- Aufgabebezogene Ontologien. Methode Ontologien.Methode Ontologien. Applikation Ontologien.Applikation Ontologien.

Ontologien für die Präsentation der Ontologien für die Präsentation der Wissen.Wissen. werden benutz für die formale werden benutz für die formale

Repräsentation der Wissen.Repräsentation der Wissen. Benutzen formale Definitionen als Benutzen formale Definitionen als

Präsentations- Primitive (classes, Präsentations- Primitive (classes, subclasses, attributes, values, relations subclasses, attributes, values, relations and axioms).and axioms).

bilden weitere Ontologien.bilden weitere Ontologien. Beispiele : RDF,RDF(S), Beispiele : RDF,RDF(S),

DAML+OIL,OWL .DAML+OIL,OWL .

Beispiel : Beispiel : Standart Units Ontology (Gomez-Perez 2003 Standart Units Ontology (Gomez-Perez 2003 Ontological Engin.):Ontological Engin.):

((defien-framedefien-frame Minute Minute:own-slot:own-slot

(( Documentation „“ Time Unit“)(( Documentation „“ Time Unit“)(Instance-Of Unit-of-Measure))(Instance-Of Unit-of-Measure))

:axiom-def:axiom-def((Quantity.Dimension Minute Time-Dimension)))((Quantity.Dimension Minute Time-Dimension)))

((defien-frame defien-frame Second-of-TimeSecond-of-Time:own-slots:own-slots

((Documentation „ The SI standard unit of time“)((Documentation „ The SI standard unit of time“)(Instance-Of Si-Unit Unit-of-Measure)(Instance-Of Si-Unit Unit-of-Measure)(Quantity.Dimension Time-Dimension))(Quantity.Dimension Time-Dimension))

:axiom-def:axiom-def((=Minute (* 60 Second-Of-Time))))((=Minute (* 60 Second-Of-Time))))

OntologiesprachenOntologiesprachen

Ontologiesprachen (1)Ontologiesprachen (1) Eine Ontologiesprache bezieht sich in Eine Ontologiesprache bezieht sich in

aller Regel auf Konzepte (Klassen, aller Regel auf Konzepte (Klassen, Entitäten, ...)Entitäten, ...)

Eigenschaften von Konzepten (Slots, Eigenschaften von Konzepten (Slots, Attribute, ...) und Relationen zwischen Attribute, ...) und Relationen zwischen KonzeptenKonzepten

(Assoziationen) und zusätzlicher (Assoziationen) und zusätzlicher Sprachmittel für Einschränkungen.Sprachmittel für Einschränkungen.

Ontologiesprachen (2)Ontologiesprachen (2) Größe Bandbreite verschiedener Größe Bandbreite verschiedener

Ontologiesprachen:Ontologiesprachen: Einfach (nur Konzepte und Taxonomie Einfach (nur Konzepte und Taxonomie

RDF)RDF) Frame-basiert (Konzepte plus Frame-basiert (Konzepte plus

Konzepteigenschaften RDF(S))Konzepteigenschaften RDF(S)) Logik-basiert (z. B. Ontolingua, Logik-basiert (z. B. Ontolingua,

DAML+OIL, ...) DAML+OIL, ...)

Ontologiesprachen (3)Ontologiesprachen (3)

Ontologien werden oftmals durch Ontologien werden oftmals durch Diagramme ausgedrückt (meist nicht Diagramme ausgedrückt (meist nicht möglich dabei alles auszudrücken).möglich dabei alles auszudrücken).

Entity-Relationship Schemata und UML Entity-Relationship Schemata und UML Klassendiagramme können als Klassendiagramme können als Ontologiesprachen verstanden werden.Ontologiesprachen verstanden werden.

Merge (Union) Merge (Union)

http://jena.sourceforge.net/downloads.htmlhttp://jena.sourceforge.net/downloads.html

AnwendungenAnwendungen

Computer Science:Computer Science: CS AKTive Space CS AKTive Space

Überblick über die Universitäten in Überblick über die Universitäten in GroßbritannienGroßbritannien

OntoWebOntoWeb Thematisches Netzwerk Thematisches Netzwerk

CS AKTive SpaceCS AKTive Space

CS AKTive Space CS AKTive Space 3Stone3Stone

25 Millionen RDF Tripels25 Millionen RDF Tripels

ArmadilloArmadillo „„on the fly“ Interpretation in on the fly“ Interpretation in RDFRDF

OntoCopiOntoCopi SucheSuche

OntoCopiOntoCopi

OntoCopiOntoCopi Ontologiebasiertes Netzwerk Ontologiebasiertes Netzwerk

Analyse ToolAnalyse Tool Untersucht die Zusammenhänge Untersucht die Zusammenhänge

von Instanzen in der von Instanzen in der WissensbasisWissensbasis

Filterung relevanten Beziehungen Filterung relevanten Beziehungen durch Filterung der Pfaden im durch Filterung der Pfaden im NetzNetz

OntoCopiOntoCopi

memberOf 0.6memberOf 0.6 hasAutor 1hasAutor 1 attended 0.3 attended 0.3 Alle Knoten 1Alle Knoten 1 1.1.

A 1*0.6 zu D A 1*0.6 zu D 2 .2 .

A=1+1*1+1*0.6 A=1+1*1+1*0.6

CS AKTiveCS AKTive

OntoWebOntoWeb

OntoWebOntoWeb Shared Concepts fürShared Concepts für

OntoWeb OrganisationenOntoWeb Organisationen DokumenteDokumente EventsEvents Wissenschaftliche ErgebnisseWissenschaftliche Ergebnisse MaterialienMaterialien

OntoWeb FrameworkOntoWeb Framework

ZOPEZOPE Zope DBZope DB

DOGMADOGMA Framework für die Aufbau der OntologienFramework für die Aufbau der Ontologien

SEALSEAL Erstellung und Verwaltung des OnlineportalsErstellung und Verwaltung des Onlineportals

OntoWeb-SEALOntoWeb-SEAL

OntoWeb - DOGMAOntoWeb - DOGMA

Description LogicDescription Logic

Sprache GRAILSprache GRAIL Überprüfung der semantischen Überprüfung der semantischen

KorrektheitKorrektheit Formulierung der BedingungenFormulierung der Bedingungen Mit begrenzter Anzahl der Mit begrenzter Anzahl der

Konzepten, Folgerungen treffenKonzepten, Folgerungen treffen

Werkzeuge (API)Werkzeuge (API)

ProtegeProtege Stanford Stanford MedicalMedical InformaticsInformatics DaimlerChryslerDaimlerChrysler iSOCOiSOCO: Intelligent Software : Intelligent Software forfor thethe

NetworkedNetworked EconomyEconomy JenaJena

Bristol, UKBristol, UK HP Labs HP Labs

Jena 2Jena 2

Jena 2Jena 2 Hewlett Packard Laboratories, Hewlett Packard Laboratories,

Bristol Bristol http://http://jena.sourceforge.netjena.sourceforge.net// Framework für die Erstellung von Framework für die Erstellung von

Semantic Web Applikationen Semantic Web Applikationen

Jena 2Jena 2

Jena and it‘s features: Jena and it‘s features: RDF API RDF API ARP - Jena's RDF/XML Parser ARP - Jena's RDF/XML Parser Persistence Persistence Reasoning Subsystem Reasoning Subsystem Ontology Subsystem Ontology Subsystem RDQL query language RDQL query language

Masterprojekt 'Ferienclub' Masterprojekt 'Ferienclub'

PROMPT-Protege 2000PROMPT-Protege 2000

Natasha Natasha NoyNoy, , Ph.DPh.D.. -- -- Senior Research Senior Research ScientistScientist

Stanford Medical Stanford Medical InformaticsInformatics

MOnToMOnTo

Projekt „Ferien Club“Projekt „Ferien Club“ MOnToMOnTo

Ontologie „merge“Ontologie „merge“ WissensvermittlerWissensvermittler Web ServicesWeb Services

MOnTo 0.3 b.MOnTo 0.3 b.

Master Thesis Master Thesis

Entwicklung und Merge (semi-automt.) von Entwicklung und Merge (semi-automt.) von den Ontologienden Ontologien

Strategie für die Ermöglichung des Strategie für die Ermöglichung des Automatischen Mergen.Automatischen Mergen. 2 Wörterbuche 2 Wörterbuche

Natürliche SpracheNatürliche Sprache Graphen Graphen

Web Services Web Services

Master ThesisMaster Thesis

„„People can’t share knowledge if they People can’t share knowledge if they don’t speak a common language“don’t speak a common language“

([Davenport 1998])([Davenport 1998])

Literatur:Literatur:

http://www.semantic-web.athttp://www.semantic-web.at http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.htmlhttp://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.html http://www.semanticweb.orghttp://www.semanticweb.org Asucion Gomez-Perez Mariano Fernadez-Lopez, Asucion Gomez-Perez Mariano Fernadez-Lopez,

Oscar Corcho Ontological Engineering Springer Oscar Corcho Ontological Engineering Springer Verlag 2003.Verlag 2003.

http://www.w3.org/TR/http://www.w3.org/TR/rdf-schemardf-schema// http://www.w3.org/2001/sw/WebOnt/http://www.w3.org/2001/sw/WebOnt/ http://www.ibr.cs.tu-bs.de/lehre/ws0304/svs/work/http://www.ibr.cs.tu-bs.de/lehre/ws0304/svs/work/

rdf_paper_final.pdfrdf_paper_final.pdf http://protege.stanford.edu/ http://protege.stanford.edu/

LiteraturLiteratur

http://www.ontoweb.org/ http://www.ontoweb.org/ http://triplestore.aktors.org/http://triplestore.aktors.org/

demo/AKTiveSpace/ demo/AKTiveSpace/ http://www.w3.org/ http://www.w3.org/ http://www.hpl.hp.com/semweb/http://www.hpl.hp.com/semweb/

jena.htm jena.htm

ontologien und repräsentation des wissens artem khvat haw-hamburg9.12.2005

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