Ontologien und Repräsentation des Wissens Artem Khvat HAW-Hamburg9.12.2005.

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1 Ontologien und Repräsentation des Wissens Artem Khvat HAW-Hamburg9.12.2005

2 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 2 Übersicht Motivation Motivation Ontologien Ontologien Typen der Ontologien Typen der Ontologien Ontologiesprachen Ontologiesprachen Merge (Union) Merge (Union) Anwendungen Anwendungen CS AKTive Space CS AKTive Space OntoWeb OntoWeb

3 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 3 Übersicht Werkzeuge Werkzeuge Protege Protege Jena Jena Masterprojekt 'Ferienclub Masterprojekt 'Ferienclub Masterprojekt 'Ferienclub Masterprojekt 'Ferienclub PROMPT-Protege 2000 PROMPT-Protege 2000 MOnTo 0.3 b. MOnTo 0.3 b. Master Thesis Master Thesis Literatur Literatur

4 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 4 Motivation

5 5 Motivation Suchauftrag www.google.de (noch vor einige Zeit) Suchauftrag www.google.de (noch vor einige Zeit)www.google.de Fahrzeug Baujahr 1967 Fahrzeug Baujahr 1967 Ergebnisse: Ergebnisse: Alles was das Wort Fahrzeug+Baujahr+1967 enthält Alles was das Wort Fahrzeug+Baujahr+1967 enthält

6 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 6 Motivation Best of all Best of all http://www.floersbachtal.de/pdf/feuerwehr_fbt.pdf http://www.floersbachtal.de/pdf/feuerwehr_fbt.pdf http://www.floersbachtal.de/pdf/feuerwehr_fbt.pdf

7 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 7 Motivation Extensible Markup Language: Extensible Markup Language: abgekürzt XML, ist ein Standard zur Erstellung maschinen- und menschenlesbarer Dokumente in Form einer Baumstruktur. XML definiert dabei die Regeln für den Aufbau solcher Dokumente.

8 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 8 Motivation <sentence> Fierbird Fierbird Baujahr 1968, ist das beste was passieren kann. Baujahr 1968, ist das beste was passieren kann.

9 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 9 Motivation <Auto> <model> </model><motor> <hub><hub/></motor></Auto>

10 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 10 Motivation Suchauftrag: Suchauftrag: Hersteller : Opel Hersteller : Opel Model : Model : Name Vectra Name Vectra Farbe Blau Farbe Blau Motor Motor Hub1600 Hub1600 Leistung:75 kw Leistung:75 kw

11 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 11 Motivation <Auto><hersteller>GM</hersteller> Vectra Vectra <farbe>blau</farbe><jahr>1998</jahr><leistung>75KW</leistung><hub>1600/<hub></Auto>

12 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 12 Motivation <Auto> Opel Opel <model> Vectra A Vectra A <color>blau</color><year>1998</year></model><motor><power>75KW</power> 1600 mm³ 1600 mm³ </motor></Auto>

13 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 13 Ontologien Aristotle. Aristotle. - Autor von Metaphysik. - System der Kategorien des Daseins : Substanz, Qualität, Quantität, Relation, Action, Platz, Zeit und Neigung. - Alles über alles, aussagen.

14 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 14 Ontologien Gomez-Perez : Die Informations-Systeme werden konstruiert nicht für die exakte Weltabbildung, sonder für die effektive Realisierung der Aufgaben. Ontological Engineering Springer Verlag 2003

15 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 15 Ontologien Definition nach Gruber 1993: Eine Ontologie ist die ausdrückliche Spezifikation der Konzeptualisierung.

16 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 16 Ontologien Ontologien: Motivation Ontologien: Motivation Digital gespeicherte Informationen existieren in großen Mengen Digital gespeicherte Informationen existieren in großen Mengen Problem: Fehlertoleranter Zugriff Problem: Fehlertoleranter Zugriff Effiziente Suche Effiziente Suche Individuelle Filterung Individuelle Filterung Lücke zwischen Bedeutung und Speicherung von Informationen Lücke zwischen Bedeutung und Speicherung von Informationen

17 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 17 Typen der Ontologien Typen der Ontologien Typen der Ontologien Ontologien für die Präsentation der Wissen. Ontologien für die Präsentation der Wissen. Allgemeine Ontologien. Allgemeine Ontologien. Top-level oder Upper level Ontologien. Top-level oder Upper level Ontologien. Domain Ontologien. Domain Ontologien. Aufgabebezogene Ontologien. Aufgabebezogene Ontologien. Domain- Aufgabebezogene Ontologien. Domain- Aufgabebezogene Ontologien. Methode Ontologien. Methode Ontologien. Applikation Ontologien. Applikation Ontologien.

18 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 18 Typen der Ontologien

19 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 19 Typen der Ontologien Ontologien für die Präsentation der Wissen. Ontologien für die Präsentation der Wissen. werden benutz für die formale Repräsentation der Wissen. werden benutz für die formale Repräsentation der Wissen. Benutzen formale Definitionen als Präsentations- Primitive (classes, subclasses, attributes, values, relations and axioms). Benutzen formale Definitionen als Präsentations- Primitive (classes, subclasses, attributes, values, relations and axioms). bilden weitere Ontologien. bilden weitere Ontologien. Beispiele : RDF,RDF(S), DAML+OIL,OWL. Beispiele : RDF,RDF(S), DAML+OIL,OWL.

20 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 20 Typen der Ontologien Beispiel : Standart Units Ontology (Gomez-Perez 2003 Ontological Engin.): (defien-frame Minute :own-slot (( Documentation Time Unit) (Instance-Of Unit-of-Measure)) :axiom-def ((Quantity.Dimension Minute Time-Dimension))) (defien-frame Second-of-Time :own-slots ((Documentation The SI standard unit of time) (Instance-Of Si-Unit Unit-of-Measure) (Quantity.Dimension Time-Dimension)) :axiom-def ((=Minute (* 60 Second-Of-Time))))

21 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 21 Ontologiesprachen Ontologiesprachen (1) Ontologiesprachen (1) Eine Ontologiesprache bezieht sich in aller Regel auf Konzepte (Klassen, Entitäten,...) Eine Ontologiesprache bezieht sich in aller Regel auf Konzepte (Klassen, Entitäten,...) Eigenschaften von Konzepten (Slots, Attribute,...) und Relationen zwischen Konzepten Eigenschaften von Konzepten (Slots, Attribute,...) und Relationen zwischen Konzepten (Assoziationen) und zusätzlicher Sprachmittel für Einschränkungen. (Assoziationen) und zusätzlicher Sprachmittel für Einschränkungen.

22 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 22 Ontologiesprachen Ontologiesprachen (2) Ontologiesprachen (2) Größe Bandbreite verschiedener Ontologiesprachen: Größe Bandbreite verschiedener Ontologiesprachen: Einfach (nur Konzepte und Taxonomie RDF) Einfach (nur Konzepte und Taxonomie RDF) Frame-basiert (Konzepte plus Konzepteigenschaften RDF(S)) Frame-basiert (Konzepte plus Konzepteigenschaften RDF(S)) Logik-basiert (z. B. Ontolingua, DAML+OIL,...) Logik-basiert (z. B. Ontolingua, DAML+OIL,...)

23 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 23 Ontologiesprachen Ontologiesprachen (3) Ontologiesprachen (3) Ontologien werden oftmals durch Diagramme ausgedrückt (meist nicht möglich dabei alles auszudrücken). Ontologien werden oftmals durch Diagramme ausgedrückt (meist nicht möglich dabei alles auszudrücken). Entity-Relationship Schemata und UML Klassendiagramme können als Ontologiesprachen verstanden werden. Entity-Relationship Schemata und UML Klassendiagramme können als Ontologiesprachen verstanden werden.

24 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 24 Merge (Union) http://jena.sourceforge.net/downloads.html

25 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 25 Anwendungen Computer Science: Computer Science: CS AKTive Space CS AKTive Space Überblick über die Universitäten in Großbritannien Überblick über die Universitäten in Großbritannien OntoWeb OntoWeb Thematisches Netzwerk Thematisches Netzwerk

26 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 26 CS AKTive Space CS AKTive Space CS AKTive Space 3Stone 3Stone 25 Millionen RDF Tripels 25 Millionen RDF Tripels Armadillo Armadillo on the fly Interpretation in RDF on the fly Interpretation in RDF OntoCopi OntoCopi Suche Suche

27 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 27 OntoCopi OntoCopi OntoCopi Ontologiebasiertes Netzwerk Analyse Tool Ontologiebasiertes Netzwerk Analyse Tool Untersucht die Zusammenhänge von Instanzen in der Wissensbasis Untersucht die Zusammenhänge von Instanzen in der Wissensbasis Filterung relevanten Beziehungen durch Filterung der Pfaden im Netz Filterung relevanten Beziehungen durch Filterung der Pfaden im Netz

28 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 28 OntoCopi memberOf 0.6 memberOf 0.6 hasAutor 1 hasAutor 1 attended 0.3 attended 0.3 Alle Knoten 1 Alle 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

29 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 29 CS AKTive

30 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 30 OntoWeb OntoWeb OntoWeb Shared Concepts für Shared Concepts für OntoWeb Organisationen OntoWeb Organisationen Dokumente Dokumente Events Events Wissenschaftliche Ergebnisse Wissenschaftliche Ergebnisse Materialien Materialien

31 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 31 OntoWeb Framework ZOPE ZOPE Zope DB Zope DB DOGMA DOGMA Framework für die Aufbau der Ontologien Framework für die Aufbau der Ontologien SEAL SEAL Erstellung und Verwaltung des Onlineportals Erstellung und Verwaltung des Onlineportals

32 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 32 OntoWeb-SEAL

33 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 33 OntoWeb - DOGMA

34 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 34 Description Logic Sprache GRAIL Sprache GRAIL Überprüfung der semantischen Korrektheit Überprüfung der semantischen Korrektheit Formulierung der Bedingungen Formulierung der Bedingungen Mit begrenzter Anzahl der Konzepten, Folgerungen treffen Mit begrenzter Anzahl der Konzepten, Folgerungen treffen

35 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 35 Werkzeuge (API) Protege Protege Stanford Medical Informatics Stanford Medical Informatics Stanford Medical Informatics Stanford Medical Informatics DaimlerChrysler DaimlerChrysler DaimlerChrysler iSOCO: Intelligent Software for the Networked Economy iSOCO: Intelligent Software for the Networked Economy iSOCO: Intelligent Software for the Networked Economy iSOCO: Intelligent Software for the Networked Economy Jena Jena Bristol, UK HP Labs Bristol, UK HP Labs Bristol, UK Bristol, UK

36 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 36 Jena 2 Jena 2 Jena 2 Hewlett Packard Laboratories, Bristol Hewlett Packard Laboratories, Bristol http://jena.sourceforge.net/ http://jena.sourceforge.net/ http://jena.sourceforge.net/ Framework für die Erstellung von Semantic Web Applikationen Framework für die Erstellung von Semantic Web Applikationen

37 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 37 Jena 2 Jena and its features: Jena and its 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

38 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 38 Masterprojekt 'Ferienclub' Masterprojekt 'Ferienclub'

39 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 39 PROMPT-Protege 2000 Natasha Noy, Ph.D. -- Senior Research Scientist Natasha Noy, Ph.D. -- Senior Research Scientist Natasha Noy, Ph.D. Natasha Noy, Ph.D. Stanford Medical Informatics Stanford Medical Informatics PROMPT-Protege 2000 PROMPT-Protege 2000

40 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 40 PROMPT-Protege 2000

41 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 41 MOnTo Projekt Ferien Club Projekt Ferien Club MOnTo MOnTo Ontologie merge Ontologie merge Wissensvermittler Wissensvermittler Web Services Web Services

42 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 42 MOnTo 0.3 b.

43 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 43 Master Thesis Entwicklung und Merge (semi-automt.) von den Ontologien Entwicklung und Merge (semi-automt.) von den Ontologien Strategie für die Ermöglichung des Automatischen Mergen. Strategie für die Ermöglichung des Automatischen Mergen. 2 Wörterbuche 2 Wörterbuche Natürliche Sprache Natürliche Sprache Graphen Graphen Web Services Web Services

44 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 44 Master Thesis People cant share knowledge if they dont speak a common language ([Davenport 1998])

45 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 45 Literatur: Literatur: http://www.semantic-web.at http://www.semantic-web.at http://www.semantic-web.at http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.html http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.html http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.html http://www.semanticweb.org http://www.semanticweb.org http://www.semanticweb.org Asucion Gomez-Perez Mariano Fernadez-Lopez, Oscar Corcho Ontological Engineering Springer Verlag 2003. Asucion Gomez-Perez Mariano Fernadez-Lopez, Oscar Corcho Ontological Engineering Springer Verlag 2003. http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ http://www.w3.org/2001/sw/WebOnt/ 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/rdf_paper_final.pdf http://www.ibr.cs.tu- bs.de/lehre/ws0304/svs/work/rdf_paper_final.pdf http://www.ibr.cs.tu- bs.de/lehre/ws0304/svs/work/rdf_paper_final.pdf http://www.ibr.cs.tu- bs.de/lehre/ws0304/svs/work/rdf_paper_final.pdf http://protege.stanford.edu/ http://protege.stanford.edu/ http://protege.stanford.edu/

46 Artem Khvat " Ontologien und Repräsentation des Wissens" 46 Literatur http://www.ontoweb.org/ http://www.ontoweb.org/ http://www.ontoweb.org/ http://triplestore.aktors.org/demo /AKTiveSpace/ http://triplestore.aktors.org/demo /AKTiveSpace/ http://triplestore.aktors.org/demo /AKTiveSpace/ http://triplestore.aktors.org/demo /AKTiveSpace/ http://www.w3.org/ http://www.w3.org/ http://www.w3.org/ http://www.hpl.hp.com/semweb/j ena.htm http://www.hpl.hp.com/semweb/j ena.htm http://www.hpl.hp.com/semweb/j ena.htm http://www.hpl.hp.com/semweb/j ena.htm