Ontology Work in Finland: National Semantic Web Infrastructure FinnONTO

Prof. Eero HyvönenHelsinki University of Technology (TKK) and

University of HelsinkiSemantic Computing Research Group (SeCo)

http://www.seco.tkk.fi/

Outline

Motivating example: why ontologies?FinnONTO Vision & Ontology SystemThesauri vs. ontologiesApplication case: CultureSampo

Motivating Example

Why Ontologies?

Semantic SearchLimitations of Non-semantic WebCase MuseumFinland (2002-2004)

NBA-H26069-467 :object ”cup and plate”;:material ”porcelain” ;:creationPlace ”Germany” ;:creator ”Meissen” .

This metadata cannot answer the following questions:– Find all vessels?– Find all ceramic products?– Find artifacts manufactured in Europe?– Does the city of Meissen manufacture ceramics?

Semantic Web Solution:Ontologies

NBA-H26069-467 :object ”cup and plate” ;:object_concept object:cup ;:object_concept object:plate ;

:material ”porcelain” ;:material_concept object:porcelain ;

:creationPlace ”Germany” ;:creationPlace_concept place:Germany ;

:creator ”Meissen”:creator_concept actor:Meissen .

NBA-H26069-467

place:Germany

object:cup

creationLocation_concept

place:Europe

loc:partOf

rdfs:subClassOfobject:vessel

object_concept

object_conceptobject:plate

rdfs:subClassOf

...

...

...

Find all vessels?Find all ceramic products?Find artifacts manufactured in Europe?Does the city of Meissen manufactureceramics?

object ontology

place ontology

actor ontologymaterial ontology

place:Meissen

actor:Meissenmaterial:porcelain

material_concept

A key question:What about the ontologies?

ObjectsMaterialsActorsPlacesTimesEventsAnimalsPlantsGeographyPhysicsChemistryHistory...

Kansallinen ontologiajärjestelmä FinnONTO

KOKO-luokkaontologioita

Nimi Ontologian ala Pohjana oleva asiasanasto KokoYSO Yleinen suomalainen ontologia

Yleiskäsitteet, monialainenYleinen suomalainen asiasanasto YSA.Kansalliskirjasto. http://vesa.lib.helsinki.fi/

20 600

MAO Museoalan ontologia Museoalan asiasanasto MASA. Museovirasto(Leskinen, 1997).

6800

AFO Maa- ja metsätalouden ontologia.Maa ja metsätalous

Agriforest tesaurus. Viikin tiedekirjasto. 5500

TAO Taideteollisuusalan ontologia Käsi- ja taideteollisuuden asiasanasto(Krogerus et al., 1997)

2600

VALO Valokuvausalan ontologia Valokuvakirjallisuuden asiasanasto (UllaKarttunen). Valokuvaustekniikan asiasanasto.Suomen valokuvataiteen museo.

1900

KOKO ontologian kehittäjän näkokulmasta

Leikkaavat ontologiat

Yhteisten ekvivalenttien käsitteiden määrä

YSO + TAO 1990YSO + MAO 2330YSO + VALO 950MAO + TAO 1190

YSO

AFOMAO

TAO

VALO

KOKO ......

KOKO sovelluskäyttäjän näkökulmasta

KOKO: yhteisöllinen kokonaisontologiaKehitystyön periaatteita

Perustan hyödyntäminen uudelleen eri yhteyksissäPäällekkäisen työn eliminointi ja koordinointiAvoin lähdekoodi kansallisille ydinsisällöilleKäytön edistäminen maksuttomuudellaYhteistyöverkoston rakentaminen ja tukeminenMoniarvoisuus ja virheiden sietäminenMinimaalinen ontologinen sitoutuminen

Kansallinen ontologiapalvelu ONKI http://www.yso.fi

1.Ontologian kehittäjät ja julkaisijat- Itsenäiset eri alojen asiantuntijaryhmät- Yhteisöllinen ontologioden peilaus - Versioinnin ja päivitysten tuki

2. Tiedon hakijat ja soveltajat- Merkitysten tunnistus ja valinta- Kyselyiden lavennus - Käsitteiden määritelmät - Ontologioiden jakelu

3. Sisällön kuvailijat- Käsitteiden haku ja selaus- Merkitysten tunnistus ja valinta- Tietojen siirto indeksointijärjestelmään- Muut sisällönkuvailupalvelut

Nokia:Kaupunki vai yritys?

Industrial & Public OrganizationConsortium

FinnONTO– 2003-2004

» 14 funding organizations– 2004-2005

» 16 funding organizations– 2005-2006

» 30 funding organizations– 2006-2007

» 37 funding organizationsFinnONTO 2.0

– 2008-2009» 38 funding organizations

– 2009-2010» Funding application

FinnONTO spin-off-projectSemantic UBICOM-services2010-2011 (17 funding org.)

Antikvaria-ryhmä

Thanks

Why Thesauri are Not Enough

but Ontologies are Needed

Semanttiset suhteet suomalaisissa asiasanastoissa

Suhde englanniksi Suhde suomeksi MerkitysBT Broader term LT Laajempi termi, hierarkkinen suhde,

käänteissuhde STNT Narrower term ST Suppeampi termi, hierarkkinen

suhde, käänteissuhde LTRT Related term RT Rinnakkaistermi, assosiatiivinen

suhdeUSE Use KÄYTÄ Ilmaisee suositeltavan synonyymin,

käänteisuhde KORVAAUF Used for KORVAA Ilmaisee ei-suositeltavan

synonyymin, käänteissuhde KÄYTÄ

SN Scope note HUOMAUTUS Luonnehtii termin merkitystä ja käyttöä

A Basic Distinction

Thesauri represent concept structures– ”Knowledge organization systems (KOS)”– Semantic relations between concepts

(although concepts refer to the world)Ontologies represent the real world

– ”Knowledge representation systems”– Semantic relations between individuals instantiated

from classes

Tesaurusten haasteita

Suomalaiset asiasanastot ovat standardin mukaisia, oikein tehtyjä ja arvokkaita sisältökokonaisuuksia

– Muodostavan esim. FinnONTO-hankkeen ontologisen perustanNiiden hyödyntäminen sovelluksissa on kuitenkin rajoittunutta koska:Monet termit moniselitteisiä – eivät sijoitu luokkahierarkioihin

– Esim. ”lapset”» lapset ikäryhmänä =/= lapset perhesuhteena

– Esim. ”maito”» Maito eritteenä =/= maito kotieläintuotteena

– semanttisia sekaannuksia sovelluksissaOsa-kokonaisuus-suhteita ei eroteta luokkasuhteista

– Halleyn komeetta LT komeetat LT aurinkokunnat LT galaksit esim. termilaajennus hankalaa

Hierarkiat ovat frakmentaalisia huono semanttinen linkittyvyysLT suhteet eivät ole transitiivisia päättelyketjut katkeavat

– meikkipeilit LT peilit LT huonekalut– mikroaaltouunit LT uunit LT lämmityslaitteet

Asiasanaston sitoutuminen kieleen voimakasta– vaikeuttaa monikielisten sovellusten tekoa

Benefits of ontologies 1:More semantics

Much more versatile and accurate descriptions possibleRDF(S) and OWL recommendations of W3C

– URI identifiers– Different kind of labels– Class and property hierarchies– Domain and range constraints– Relation types (symmetric, transitive, inverse, functional, inverse

fuctional)– Property inheritance, restrictions– Mapping ontologies with each other– ...

Benefits of ontologies 2:Reasoning more relations

Enriching semantics automatically by reasoning rules– New semantic relations can created automatically

» E.g. mammals RT give milk -> rats RT give milk– Changes are updated everywhere automatically

» mouse -> mouse RT give milk

rat

rodent

mammal gives milkRT

subClassOf

subClassOf

gives milkRT

gives milkRTmouse

Sanaston semanttinen rikastaminen

Kehitys-ontologia

Kehitys-ontologia

Semanttisesti rikastettukäyttöontologia

Semanttisetpäättelysäännöt

Ontologian kehittäjät Ontologian soveltajat

Benefits of ontologies 3:Maintenance and collaboration support

Managing consistency– Detecting errors– Determining effects of changes to other concepts

Making multiple vocabularies interoperable– Dependencies between separate ontolgies

Benefits of ontologies 4:Application use

– Semantic interoperability– Intelligent applications

» Semantic search» Semantic recommendation» Semantic content aggeration» Semantic visualization

Case: CultureSampo- Finnish Culture on the Semantic Web 2.0

http://www.kulttuurisampo.fi/

Cultural Content Compexity: Heterogenous and Interlinked

Encyclopedia

Artifacts Maps

Videos

Buildings

Fine artsBiographies

Narratives Literature

Cultural sites

Music

Cultural Content Production:Distributed and Independent

National OntologyInfrastructure

Case CultureSampo in a Nutshell

SemanticMetadata

ContentProviders

User’s perspective

Multi-lingual semantic search

Semantic Recommendations:CultureSampo Video

SemanticrecommendationsSemantic process

description

Dynamic informationabout the video scene

Visualizations

Idea:Domain-centricFaceted Search

+Visualizations of

Resuts

”Beard fashion in Finland through times”

Photos of Churces in Finland

Semantic Kalevala

Visualizing the narrative structure

”How is A. Gallen-Kallela related to Napolean I ?”

Yhteenveto

Ontologioita tarvitaan kahdesta pääsyystä– Aineistojen semanttinen yhteentoimivuus– Älykkäät web-sovellukset (haku, suosittelu jne.)

Ydinontologiat kannattaa kehittää kansallisilla talkoilla (KOKO)– Yhteentoimivuutta alusta alkaen– Järkevä työnjako– Päällekkäisen työn eliminointi

Ydinontologiapalvelut kannattaa tarjota keskitetysti (ONKI)– Kustannustehokkuus– Ajantasaisuus

FinnONTO-hankeessa on toteutetaan tälle infrastruktuuria kansallisella tasolla ja demonstroidaan sitä sovelluksissaTervetuloa ONKI-palvelun käyttäjäksi!

Lisätietoja

Yhteenveto suomeksi FinnONTO-ontologiavisiosta– Eero Hyvönen: FinnONTO-malli kansallisen semanttisen webin

sisältöinfrastruktuurin perustaksi - visio ja sen toteutus. Julkistustilaisuuden esitelmä, TKK, 12.9.2008.http://www.seco.tkk.fi/publications/2008/hyvonen-ONKI-yleisesitys-2008.pdf

Yhteenveto suomeksi Kulttuurisamposta– Eero Hyvönen: Kulttuurisampo - suomalainen kulttuuri

semanttisessa webissä. Muistiorganisaatioiden ja kansalaisten yhteisöllinen kansallinen julkaisujärjestelmä Julkistustilaisuuden esitelmä, TKK, 25.9.2008.http://www.seco.tkk.fi/publications/2008/hyvonen-Kulttuurisampo-2008.pdf

Julkaisuja, prototyyppejä yms. – http://www.seco.tkk.fi/