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Evaluierung: Tools zum Erfassen von Ontologien Gruppe 12 Thema 9 Team: Austin Emenoge, Martin Povazay.

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Präsentation zum Thema: "Evaluierung: Tools zum Erfassen von Ontologien Gruppe 12 Thema 9 Team: Austin Emenoge, Martin Povazay."—  Präsentation transkript:

1 Evaluierung: Tools zum Erfassen von Ontologien Gruppe 12 Thema 9 Team: Austin Emenoge, Martin Povazay

2 Agenda Einleitung Einleitung Theoretische Grundlagen Theoretische Grundlagen Praktische Aspekte Praktische Aspekte Erfassungstools… Erfassungstools…

3 Einleitung Problem: Zuordnung von einem Symbol zu einem Objekt oft nicht eindeutig. Problem: Zuordnung von einem Symbol zu einem Objekt oft nicht eindeutig. Was sind Ontologien? Was sind Ontologien? –ein Begriff aus der Philosophie/Seinslehre –Informationstechnologie: Definition lt. T.R. Gruber explicit specification of shared conceptualization Ontologien sind der Versuch, die Konzepte, auf deren Grundlage wir kommunizieren, eindeutig zu beschreiben.

4 meaning triangle von Ogden & Richards

5 Ontologien Eindeutige Zuordnung von einem Symbol via Konzept zu einem Objekt. Eindeutige Zuordnung von einem Symbol via Konzept zu einem Objekt. Davenport: People cant share knowledge if they dont speak a common language Davenport: People cant share knowledge if they dont speak a common language nur eine gemeinsame Interpretation der Kommunikationsinhalte ermöglicht Systemen eine erfolgreiche Kooperation. nur eine gemeinsame Interpretation der Kommunikationsinhalte ermöglicht Systemen eine erfolgreiche Kooperation.

6 Bsp.: formales Modell einer Ontologie 5-Tupel O : C,R,H C, rel, A O 5-Tupel O : C,R,H C, rel, A O C = Menge der Symbole C = Menge der Symbole R = Menge der Relationen R = Menge der Relationen C R = 0 C,R sind disjunkt C R = 0 C,R sind disjunkt H C = Symbolhierarchie: H C C C H C (C 1,C 2 ) C 1 ist Subsymbol von C 2 H C = Symbolhierarchie: H C C C H C (C 1,C 2 ) C 1 ist Subsymbol von C 2 Zwei Symbole werden mittels der Funktion rel : R C C miteinander assoziiert Zwei Symbole werden mittels der Funktion rel : R C C miteinander assoziiert A O = Menge der Axiome A O = Menge der Axiome

7 Bsp.: formales Modell einer Ontologie C = {Person, Student, Uni}, R = {studiert_auf, bildet}, H C (Student, Person) studiert_auf (Student, Uni) bildet(Uni, Student) A O ={FORALL X,Y : Student:X[studiert_auf Y] AND Uni:Y[bildet X}

8 Bsp. einer Ontologie Person Eine Superklasse fuer Personen. Person Eine Superklasse fuer Personen. Student Studenten sind Personen. Klassen erben von dieser Superklasse. Student Studenten sind Personen. Klassen erben von dieser Superklasse. Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß ein Student auf der Uni studiert. Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß ein Student auf der Uni studiert.

9 Bsp. einer Ontologie Uni Universität, auf der Wissen gelehrt wird. Uni Universität, auf der Wissen gelehrt wird. Hauptuni Hauptuni Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß auf einer Uni Studenten ausgebildet werden. Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß auf einer Uni Studenten ausgebildet werden.

10 Wozu? Verbindung von Informationen aus verschiedenen Systemen Verbindung von Informationen aus verschiedenen Systemen –Verteilung und Wiederverwendung von Wissen Kommunikation Kommunikation –Lingua franca: Definition eines gemeinsamen Vokabulars –Kommunikation zwischen Agenten

11 Anwendungsgebiete Ontologien als Normierung Ontologien als Normierung Neutral Authoring Neutral Authoring Normierter Zugang zu Informationen Normierter Zugang zu Informationen Suche auf der Basis von Ontologien Suche auf der Basis von Ontologien

12 Gliederung und Inhalt(1) Anwendung von Ontologien Anwendung von Ontologien –Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools –Kriterien für Ontologien Die Entwicklung von anwendbaren Die Entwicklung von anwendbarenOntologien –Motivation und Bedeutung des Ontologieentwicklungsprozesses –Kriterien für die Entwicklung –Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien

13 Gliederung und Inhalt(2) Ontologie Tools Ontologie Tools –Text-To-Onto –ASIUM –Protégé (Protégé OWL) –WebOnto –OntoEdit Tools für die Arbeit mit Ontologien

14 Gliederung und Inhalt(3) DEMO DEMO –Text-To-Onto DEMO DEMO –Protégé Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Zusammenfassung und Schlussfolgerungen Tools für die Arbeit mit Ontologien

15 Anwendung von Ontologien Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools(1) Ontology Specification Document Output Competency Questions Kommunikationshilfe zwischen Mensch und Maschine, was den Austausch von Semantik UND Syntax unterstützen soll Knowledge sharing und Wiederverwendung Zur Festlegung bestimmter Begriffe (Eindeutigkeit) Tools für die Arbeit mit Ontologien

16 Anwendung von Ontologien Zugriff, finden und Zusammenfassung von Informationen immer schwieriger Formalisierung von implizit vorhandenem Wissen Sie sollen Hintergrund-Wissen zur Verfügung stellen, um die Leistung von Informations-Extraktions-Systeme zu erhöhen Sie erzwingen eine Wohldefinierte Semantik auf solche Konzeptualisierung Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools[2] Tools für die Arbeit mit Ontologien

17 Anwendung von Ontologien Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools(3) die verschiedenen Modellierungsmethoden, Paradigmen, Sprachen und Software-Tools schränken die Inter-Operabilität ein und damit die Möglichkeiten der Wiederverwendbarkeit bzw. gemeinsamen Nutzung Re-inventing the Wheel Tools für die Arbeit mit Ontologien

18 Kriterien für Ontologien Kriterien für Ontologien Tools für die Arbeit mit Ontologien Konsens: gemeinsame Sichtweise innerhalb einer Domänen-Ontologie Zugänglichkeit: leichte Zugänglichkeit, d.h. leichte Integrierbarkeit in Anwendungen

19 Kriterien für die Anwendung von Ontologie Tools Tools für die Arbeit mit Ontologien geplant, organisiert, dokumentiert … Unterstützung durch ein Tool, welches den gesamten Entwicklungsprozess Schritt für Schritt begleitet und unterstützt

20 Tools für die Arbeit mit Ontologien Die Entwicklung von anwendbaren Ontologien

21 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Hauptarten und Hauptstrukturen von Konzepten (Objekte, Eigenschaften, Relationen und Axiomen) Anwendbar auf eine jede mögliche Domäne praktische Anwendbarkeit -> Wiederverwendbarkeit über verschiedene Domänen Top Ontologie

22 Tools für die Arbeit mit Ontologien Schlüsselkonzepte identifizieren entsprechend Top Level Ontologie beschreiben enthält Konzepte der entsprechende Anwendungsdomäne Upper Domain Ontologie Der Ontologieentwicklungsprozess

23 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess gegenwärtiger Problembereich der Ontologieentwicklung meist nur unter Inkaufnahme von Inkonsistenzen und Einschränkungen die eigentliche Aufgabe und Herausforderung des Ontologieentwicklers Specific Domain Ontologie

24 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess

25 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Machbarkeitsstudie: Ziel : die Entscheidung über die Durchführbarkeit der Ontologieentwicklung Identifikation der zu lösenden Probleme und der vorhandenen Möglichkeiten zum Lösen dieser Probleme welche Werkzeuge, welche Personen

26 Tools für die Arbeit mit Ontologien Kickoff: Ziel : vollständige Anforderungsspezifikation welche alle relevanten Wissensquellen ausreichend abdeckt Der Ontologieentwicklungsprozess Analyse der Wissensquellen, auf welchen die Ontologie aufbauen soll erste semiformale Ontologiebeschreibung, mittels Text o. Graphen (z.B. MindMap) aus den Wissensquellen relevante Begriffe u. Relationen ableiten (Unterstützung z.B. durch Machine Learning)

27 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Verfeinerung(1): Ziel: Formalisierung der Ontologiebeschreibung Wahl einer Ontologiesprache (z.B. RDF Schema o. DAML+OIL) Überprüfung der semiformale Ontologiebeschreibung auf Konsistenz und Vollständigkeit anhand der Anforderungen Erweitern bis alle wichtigen Begriffe, Relationen, und Regeln vorhanden

28 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Verfeinerung(2): formalisierte Ontologie sollte alle in der Kickoff-Phase gestellten Anforderungen erfüllen, sonst Berichtigung der Ontologie Ergebnis "mature ontology" (reife Ontologie) bzw. "target ontology"

29 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Verfeinerung(3):

30 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Evaluierung: Ziel: Evaluierung an der Anforderungsspezifikation und Überprüfung der Nutzbarkeit der entwickelten Ontologie und damit eine evaluierte Ontologie, die bereit ist in eine produktive Umgebung einzutreten das Entwicklungsteam und die Endnutzer der Zielapplikation sind beteiligt Erstellen eines Prototyp der typische Anfragen umsetzt

31 Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Erweiterung und Anpassung: Vergleichbar mit Wartungs-Phase der Softwareentwicklung geht aber über diese hinaus Ontologie kann tief greifenden Änderungen unterworfen sein (z.B. Veränderung des Vokabulars, Sichtweise einer Domäne) größere Änderungen (z.B. Umstrukturierungen) bedürfen Rückganges in Verfeinerungs- und Evaluierungsphase

32 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologie Tools Ontologie Lernen: Text-To-Onto ASIUM Ontologie Entwicklung : Protégé (Protégé OWL) WebOnto OntoEdit

33 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologie lernen Text-To-Onto Approach: Sammeln von relevanten Dokumente der Einsatzbereich Dokument werden mittels Sprach Tools analysiert (Linguistik) Begriffe werden in einer DB gespeichert Mittels (Maschine Learning) Algorithmen werden Beziehungen zwischen Begriffe festgestellt (co-occurrence of classes of objects in a data collection) Darstellung der Begriffe und Beziehungen als klassen mit zugewiesene Bestandteile

34 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologie lernen TEXT-TO-ONTO (from AIFB and FZI at the University of Karlsruhe) DEMO:

35 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung Protégé 2000 (from SMI Stanford University) OKBC compliant: classes and slots. Also metaclasses Axioms in KIF and PAL Knowledge acquisition forms automatically generated for capturing instances Imports: RDF, OIL, XML Exports: RDF, OIL, XML Technology: Java standalone application; plug-in architecture Knowledge model features:

36 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung Protégé 2000 (from SMI Stanford University) DEMO

37 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit (from Karlsrhue Univ. ) Support to OTK methodology Multilingual development of ontologies, Multiple inheritance oms in KIF and PAL Basic Axioms: disjoint concepts, symmetric relations, transitive relations Imports: RDF, DAML, OIL, XML Exports: RDF, DAML, OIL, XML Technology: Java standalone application Knowledge model features:

38 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit- Workbench View

39 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit- Konzept editieren

40 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit - Relation Axioms

41 Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit - Visualizer

42 Tools für die Arbeit mit Ontologien Zusammenfassung und Schlussfolgerungen unterstützen Konsensfindungsprozess und dessen Darstellung Iterativität ermöglicht Deckung und bietet Möglichkeit der Beherrschung von Veränderungen Bedeutung des Ontologieentwicklungsprozesses: liegt in Komplexitätsbeherrschung

43 Tools für die Arbeit mit Ontologien ENDEENDE


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