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Semantische Suche mit Technologien des Semantic Web Projektgruppe Location-based Services for Wireless Devices WS 2004/05 Jan Hoffmann AG Kao Betriebssysteme.

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Präsentation zum Thema: "Semantische Suche mit Technologien des Semantic Web Projektgruppe Location-based Services for Wireless Devices WS 2004/05 Jan Hoffmann AG Kao Betriebssysteme."—  Präsentation transkript:

1 Semantische Suche mit Technologien des Semantic Web Projektgruppe Location-based Services for Wireless Devices WS 2004/05 Jan Hoffmann AG Kao Betriebssysteme und Verteilte Systeme Institut für Informatik Universität Paderborn

2 PG LBS: Semantische Suche Überblick Agenda, Einleitung Semantic Web – Vision Technologien des SW Existierende Lösungen Zusammenhang zu Web Service Technologien Bedarf für semantische Suchen im Rahmen der PG Empfehlung für PG-Verwendung

3 PG LBS: Semantische Suche Vision Entwickelt von Tim Berners-Lee Director des World Wide Web Consortiums Erfand schon das WWW am CERN Beschrieben in Weaving the Web, 1997 Umfasst Technologien wie XML, RDF oder Ontologien Soll maschinelles Verstehen von Inhalten ermöglichen Darauf aufbauend: einfache logische Folgerungen Basis für intelligentere Dienste

4 PG LBS: Semantische Suche Problem Informationen im WWW zurzeit schlecht auffindbar: Markup von Dokumenten erfüllt Doppelfunktion: Prozedual: Semantische Auszeichnung von Elementen z.B. HTML-Tags, Deskriptiv: Formatierung von Elementen z.B. HTML-Tags,, Derzeitige Suchen basieren auf Teilstring- oder Pattern- Matching-Algorithmen: Unscharf Falsche Bedeutung gefundener Treffer (vgl. Bank vs Bank)

5 PG LBS: Semantische Suche Markup - Beispiel [http://www.verivox.de/Home/Webmaster/Fixed/Schnellabfrage.asp] Relevante Informationen: Service-Location Übergabeparameter (grober) Typ Nicht relevant: Farbe, Schriftart Gestaltung als Tabelle Button-Bild …

6 PG LBS: Semantische Suche Problemlösung (1) Überwindung dieser Probleme durch: Hochwertigere Auszeichnung von Inhalten und Services, z.B.: Trennung von Semantik und Darstellung Anreicherung der Darstellung durch Semantik Definitionen von allgemeinen Konzepten: Standards, z.B. in einer bestimmten Branche Beziehungen zwischen diesen Konzepten Analogien zwischen gleichartigen Konzepten Vermeidung von Mehrfachbedeutungen: Konzepte eindeutig referenzieren Namensräume deklarieren

7 PG LBS: Semantische Suche Problemlösung (2) Maschinelle Verarbeitung ermöglichen: Einheitliche Syntax: Erlaubt Verwendung allgemeiner Parser Bestenfalls auch durch Menschen les-/editierbar Formelle und prüfbare Definitionen von Konzepten und Beziehungen Hier gibt es bereits weit verbreitete Technologien

8 PG LBS: Semantische Suche Technologien – Überblick Uniform Resource Identifier XML / XML Schema Unicode RDF / RDF Schema Ontologien (OWL) Logik Beweise Vertrauen Semantic Web Pyramid of Languages [Quelle: iX Special 1/04, S.129]

9 PG LBS: Semantische Suche XML (1) eXtensible Markup Language Erweiterbar: Metasprache zur Definition von Markupsprachen Anwendungsgebiete: Dokumente: z.B. XHTML, MathML, LMML Grafik: z.B. SVG Konfiguration: z.B. Apache Tomcat / Cocoon Kommunikation: z.B. BizTalk, SOAP XML-Dokumente können wohlgeformt sein: z.B. Korrektes Schließen von Tags (z.B. ) Korrekte Verwendung der XML-Syntax XML-Dokumente können gültig sein: bzgl. einer bestimmten Definition (Schema, DTD, …) Korrekte Verwendung einer bestimmten Markupsprache

10 PG LBS: Semantische Suche XML (2) Definition der Markupsprachen: Document Type Definition (DTD): Älterer Standard, weit verbreitet, intuitiv XML Schema: Vorteil: Schema ist selbst XML einfache Validierung Erlaubt auch Datentypen, Objektorientierung Hoher Toolsupport Relax NG Alternative zu Schemata, auch in XML Vorteile: einfache Kurznotation möglich Rolle im Semantic Web: XML: Definiert Syntax XML Schema: Definiert Struktur und evtl. Namespace Bis jetzt noch keine Semantik!

11 PG LBS: Semantische Suche RDF (1) Sprach[-Framework], um Dokumente auszuzeichnen Erste Stufe der semantischen Anreicherung Verschiedene Darstellungsmethoden, in XML serialisierbar Kann Resourcen auszeichnen: z.B. bei Bildern oder Binärformaten die ganze Datei Konzepte, z.B. Person, Auftrag Anything that has idendity Dient somit der Repräsentation von Wissen Konzept: RDF beschreibt Zusammenhänge als Tripel: Subject: die zu beschreibende Resource Predicate: eine Relation zwischen Subject und Object Object: eine andere Resource oder ein Literal

12 PG LBS: Semantische Suche RDF (2) Subject Object Literal Predicate #Lynne #Mike 33 #age #knows Wichtig: Eindeutige Bezeichnung der Konzepte/Resourcen Dafür URI verwenden: Standardverzeichnisse für Konzepte verfügbar: Z.B. Dublin Core

13 PG LBS: Semantische Suche RDF (3) Vorteil: Eindeutige Auszeichnung von Dokumenten Beispiel: Autor kann als solcher erkannt und von Herausgeber unterschieden werden zz. nicht möglich (Name ist String) Probleme: Verschiedene Darstellungsformen: XML/RDF umständlich zu formulieren Andere einfachere Formate besser für Triples geeignet (n3) Kaum Tools/Suchen, die Metadaten nutzen Daher keine weite Verbreitung Existierendes Beispiel: Friend of a Friend

14 PG LBS: Semantische Suche Ontologien Was sind Ontologien? Formal definiertes System von Dingen specification of a conceptualization Hier: Strukturen über Resourcen und Relationen (vgl. RDF) Verknüpft Konzepte / Resourcen Klassen von Ontologien: Taxonomie: Hierarchische Gliederung von Konzepten (z.B. A ist Untertyp von B) Therasaurus: Definiert z.B. Gleichheit von Konzepten (z.B. Preis vs. Price)

15 PG LBS: Semantische Suche OWL Web Ontology Language des W3C: Ontologie-Sprache, speziell für Benutzung im Web Seit Recommendation ( Standard!) Baut auf RDF und URIs (Naming) auf Ontologien in OWL erlauben logische Inferenzen: Klassisches Wein / Rotwein - Beispiel Rotwein wird als Subtyp von Wein definiert Händler mit Rotwein-Webangebot kann als Weinhändler identifiziert werden. Können auch Regeln / Constraints enthalten: Z.B. bei Währungsumrechnung Z.B. für Relationen (bei istVater: mind. 1 Kind)

16 PG LBS: Semantische Suche OWL - Probleme Web ist nicht zentral organisiert: Verschiedene Sites können verschiedene Definitionen des semantisch gleichen Dinges anbieten Dies ist Design-Ziel und soll Flexibilität erhöhen Zusammenführung erfolgt dann auf Ontologieebene Ergo: Semantischer Suchdienst muss (alle) Ontologien kennen Das Problem ist nur eine Ebene verschoben worden! Ontologien aber in kleinen Netzen möglich: Implementierungen / Ansätze existieren: Jena Semantic Web Framework (HP Labs) DAML Ontology Library sammelt bereits viele Ontologien

17 PG LBS: Semantische Suche Web Services - Kurzeinführung Definition: Lose gekoppelte, programmtechnisch nutzbare und wieder verwendbare Komponenten, die durch WWW-Standards kommunizieren. Web Service: Mit entferntem Methodenaufruf (RPC) vergleichbar, aber: Übertragung per http Nutzung / Codierung mit XML-Technologien Asynchron, verteilt, zusammengesetzt Keine Methodenaufrufe von verteilten Objekten, sondern.. Austausch von Nachrichten, Protokoll auf Anwendungsebene

18 PG LBS: Semantische Suche WS-Technologien WS Provider WS Broker WS Client UDDI WSDL SOAP

19 PG LBS: Semantische Suche Web Services vs. Semantic Web Ziel: A Semantic Web of Web Services Spezielle Semantiken, um Geschäftsprozesse in bestimmten Domains / Branchen zu formalisieren Ontologien verknüpfen diese dann mit Services Ermöglicht smarte Software-Agenten WWWSemantic Web Web Services Semantic Web Services static dynamic Interoperable Syntax Interoperable Semantics

20 PG LBS: Semantische Suche Projektgruppen - Bedarf Art der Suchen (Use Cases): Suche nach Diensten: Welche Dienste sind für eine bestimmte Aufgabe geeignet Anfragen von Verzeichnissen Thema Discovery Auswertung der Ergebnisse mit Methoden des SW Welche bieten äquivalente Funktionalität? Welche sind Teildienste von anderen? Suchfunktion innerhalb von Diensten: Z.B. nach Ortsbezeichnungen Sehr dienstabhängig, d.h. Ausnutzen von SW-Technologien nicht immer notwendig / sinnvoll

21 PG LBS: Semantische Suche Projektgruppen – Bedarf Art der zu verarbeitenden Informationen: Kaum Dokumente Eher Datenorientiert: Dienst-Suchparameter Dienstbeschreibungen Ortsbeschreibungen (für speziellen Dienst)

22 PG LBS: Semantische Suche Projektgruppen – Vorschlag Erstellen einer semantischen Suche nach Diensten: Auf Basis der durch ein Discovery Layer zur Verfügung gestellten Informationen Semantische Nachverarbeitung Auswahl eines oder mehrerer geeigneter Dienste Beschreibungen Ontologien [Parameter] Dienst- Verzeichnis Dienst Liste Ergebnisse Einzelne Dienste Semantic Web-Engine, z.B. Jena-basiert

23 PG LBS: Semantische Suche Projektgruppen – Vorschlag Beschreibungen / Ontologien: Vorhandene Verzeichnisse auf sinnvolle Einträge prüfen Ermöglicht Konformität mit anderen Diensten (falls nötig) Ggf. selbst beschreiben / definieren Annahme: Nur unserer Server stellen Semantische Informationen zur Verfügung (kein P2P zwischen Clients) D.h.: abgeschlossenes Semantisches Netz mit globalem Wissen vermutlich realisierbar. Innerhalb von Diensten mit geografischen Suchen: Z.B. Verwendung von GML (Geographic ML) Definiert neben geogr. Konzepten auch Operationen über diesen (z.B.: intersect, overlap, touch)

24 PG LBS: Semantische Suche Ende Fragen? Vielen Dank!


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