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EINFÜHRUNG WAS IST SEMANTIC WEB? CHRISTIAN FUCHS KOMPOSITIONALITÄTSPRINZIP LINGUISTISCHE SEMANTIK GABRIEL REITZ XML & RDF ANDREAS KRÄMER RDFS & OWL LEONARD.

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Präsentation zum Thema: "EINFÜHRUNG WAS IST SEMANTIC WEB? CHRISTIAN FUCHS KOMPOSITIONALITÄTSPRINZIP LINGUISTISCHE SEMANTIK GABRIEL REITZ XML & RDF ANDREAS KRÄMER RDFS & OWL LEONARD."—  Präsentation transkript:

1 EINFÜHRUNG WAS IST SEMANTIC WEB? CHRISTIAN FUCHS KOMPOSITIONALITÄTSPRINZIP LINGUISTISCHE SEMANTIK GABRIEL REITZ XML & RDF ANDREAS KRÄMER RDFS & OWL LEONARD KRAMER Semantic Web

2 ENTWICKLUNG DES WORLD WIDE WEB PROBLEME DES WORLD WIDE WEB SEMANTIC WEB ALS LÖSUNG ANWENDUNGSMÖGLICHKEITEN METADATEN TAXONOMIE UND ONTOLOGIE Gliederung

3 Entwicklung des World Wide Web 1989: Entstehung des World Wide Web (WWW) 1993: Veröffentlichung des ersten Browsers Mosaik ermöglichte die private Nutzung des WWW Erschließung des Web durch die Wirtschaft z.B. Online-Handel, Werbung Web 2.0 verstärkte soziale Interaktion im WWW 3

4 Probleme des World Wide Web Große Informationsvielfalt unüberschaubar vorhandene Informationen werden nicht gefunden Suchmaschinen helfen nur bedingt suchen Strings suchen keine Inhalte/Informationen Informationen müssen z.T. impliziert werden 4

5 Probleme des World Wide Web Welche Gründe liegen diesem Problem zu Grunde? klassisches Web richtet sich an den Menschen der Mensch kann: die Bedeutung von Informationen verstehen Beziehungen zwischen Informationen herstellen auf neue Informationen schließen 5

6 Semantic Web als Lösung 6

7 Teilaufgaben: Suchmaschine: Augenarzt, München Augenärzte herausfiltern Adressen im Stadtplan auf Erreichbarkeit prüfen Sprechstunden mit eigenem Kalender vergleichen Termin vereinbaren Termin in eigenen Kalender eintragen Chef informieren optimale Verkehrsverbindung herausfinden Fahrkarte kaufen 7

8 Semantic Web als Lösung klassisches Web: Online-Suche Kommunikation über Semantic Web: Informationen über Informationen (Metadaten) Beziehungen zwischen Informationen kann hergestellt werden neue Informationen können impliziert werden => ermöglicht maschinelle Erfassung von komplexen Systemen 8

9 Navigieren und Suchen Kreuzkatalog Eingrenzen der Suche durch vorgegebene Optionen 9

10 Navigieren und Suchen Semantische Suchmaschine lässt Eingaben in natürlicher Sprache zu große Bedeutung von Fragewörtern sucht nach der Information, nicht nach dem String kann aus vorhandenen Informationen auf nicht vorhandene schließen 10

11 Personalisierte Informationssysteme Unterstützt die individuelle Informationsverwaltung Übernehmen von operativen und administrativen Aufgaben Beispiel: Arztbesuch Kalender mit Terminplanung automatischer -Versand Reiseplanung und -buchung 11

12 Metadaten Daten, die Informationen über andere Daten zur Verfügung stellen z.B. Buch -> Autor, ISBN keine eindeutige Unterscheidung (Frage des Standpunkts) Speicherung von Metadaten im Dokument selbst zugeordnetes Nachschlagewerk (z.B. Bücherkatalog, Bibliotheksverzeichnis) 12

13 Metadaten Interoperable Metadaten inter: zwischen operabel: es kann damit gearbeitet werden Standards machen Metadaten aus unterschiedlichen Quellen nutzbar 13

14 Taxonomie Baumstruktur monohierarchisch jede Klasse hat nur eine Oberklasse wird schon häufig verwendet z.B. Bibliothek -> Stockwerke -> Regale -> Bücher Problem: Keine Darstellung von Vernetzungen Lösung: Ontologie! 14

15 Ontologie Netzwerk von Informationen mit logischen Relationen formale Beschreibung der Daten Regeln zu deren Zusammenhang kann nicht eingegebene Informationen ergänzen kann Widersprüche erkennen 15

16 Ontologie Bestandteile: Begriffe: Stadt, Land Instanzen: München, Deutschland Relationen: München liegt in Deutschland Vererbung: München erbt Eigenschaft liegt in Europa von Deutschland Axiome: zwischen Deutschland und Amerika gibt es keine Zugverbindung 16

17 Gliederung Linguistische Semantik Intensional Klassematisch Distinktiv Extensional Denotation Konnotation Kompositionalitätsprinzip, Formale Semantik Metasprache Objektsprache 17

18 Linguistische Semantik Inhaltliche Bedeutung von sprachlichen Zeichen Zeichen (Morpheme), Wörter (Lexeme), Satzglieder, Teilsätze, Sätze Zeichen Hier: Buchstabe G Gabriel hält einen Vortrag über die Semantik, der unglaublich interessant ist. Wort / AusdruckTeilsatz Hier: Satzglied SubjektHier: Relativsatz Satz 18

19 Unterscheidung: Intensional / Extensional Intensionale Semantik Beziehung zwischen verschiedenen Wörtern Gemeinsamkeiten Unterschiede Extensionale Semantik Denotation Konnotation 19

20 Intensionale Semantik Merkmale: Unterschiede und Gemeinsamkeiten Gleiche Generation männlich / weiblich Unterschied:männlich / weiblichdistinktives Merkmal Gemeinsamkeit:gleiche Generationklassematisches Merkmal OmaOpa MutterVater SohnTochter 20

21 Intensionale Semantik Sonne Mond Licht Tag Regen hell Sterne Nacht nass trocken dunkel Klassematische Merkmale:grün Distinktive Merkmale:rot 21

22 Extensionale Semantik Denotation Sachliche, wörtliche Bedeutung Bezug auf Gegenstände aus der Wirklichkeit Konnotation Nebenbedeutungen, Emotionen, Bewertungen Bezug auf Sprecher Zuhörer / Leser 22

23 Denotation 23

24 Denotation 24

25 Konnotation Tatsächliche Bedeutung oft nicht erkennbar: Gabriel hält einen Vortrag über die Semantik, …der unglaublich interessant ist. …der uuunglaublich interessant ist… ;-) …der UNGLAUBlich interessant ist!!! 25

26 Fazit: Kompositionalität Anwendung mehrerer Prinzipien notwendig Gottlob Frege: Kompositionalitätsprinzip Die Bedeutung eines komplexen, d.h. aus Teilausdrücken zusammengesetzten Ausdrucks ist durch die Bedeutungen seiner Teile sowie die Art ihrer Zusammenfügung bestimmt. Anwendung auf 3 Ebenen: Wortsemantisch z.B. Determativkomposition: rabenschwarz Satzsemantisch Wörter und deren Verknüpfung Satzbedeutung Formal Metasprachen, Objektsprachen 26

27 Formale Semantik Metasprache Regeln zur Analyse der Bedeutung von Komplexen aus der Objektsprache Subjekt: Gabriel Prädikat: hält Objekt: Vortrag Gabriel hält einen Vortrag. Zähler:3 Nenner:5 Ergebnis:0,6 3/5 = 0,6 Kopfgesteuerte Schleife zum Errechnen der Fakultät. while(i

28 XML – eXtensible Markup Language XML steht für erweiterbare Auszeichnungssprache XML ist eine Meta-Sprache (Sprache über Sprache) DTD (Document Type Definition) grenzen Namensraum für Tags ein Unicode Zeichenkodierung 28

29 XML – eXtensible Markup Language XML Dokumente können wohlgeformt sein Das Dokument besitzt genau ein Wurzelelement Alle Elemente besitzen eine Start- und eine Endkennung Ein Element darf nicht mehrere Attribute mit dem gleichen Namen besitzen... Volle Spezifikation unter: well-formed 29

30 XML – eXtensible Markup Language Ein Beispieldokument: Andreas Krämer männlich Deklaration Start-Tag Ende-Tag Wurzelelement AttributSelbstschließendes Tag 30

31 RDF – Resource Description Framework 1999 von W3C veröffentlicht Formale Sprache zur Beschreibung von Informationen Kombination und Weiterverarbeitung von Informationen Besteht aus Subjekt, Prädikat und Objekt Grundlegendes Darstellungsformat für die Entwicklung des Semantic Web RSS (RDF Site Summary) 1.0 baut auf RDF auf 31

32 RDF – Resource Description Framework Darstellung Gerichteter Graph Knoten mit gerichteten Kanten Knoten und Kanten haben eindeutige Bezeichner Keine Baumstruktur Säugetier Tier StammtAbVon 32

33 RDF – Resource Description Framework Problem: Unterschiedliche Resourcen können gleiche Bezeichnungen in unterschiedlichen Dokumenten besitzen Lösung: Eindeutige Bezeichner, sogenannte URIs (=Uniform Resource Identifier) URIs beginnen in RDF immer mit Beispiel: 33

34 RDF – Resource Description Framework Beispiel eines RDF Dokuments Deklaration Namensraum 34

35 RDFS - Einordnung XMLRDFS Legt Vokabular für RDF fest Besteht aus Klassen und deren Beziehungen RDF Besteht aus Instanzen Nutzt die in RDFS festgelegten Klassen RDFS: Ressource Description Framework Schema Für leichtgewichtige (eng: lightweight) Ontologien 35

36 Zusammenhang RDF und RDFS RDFS: Student an der BA Mannheim RDF: 36

37 Typische RDFS-Elemente Klassen: Class subClass of (vgl. Java: extends) Label (Erklärung / Bezeichnung für die Klasse) Beziehungen Propertys subPropertyOf domain (schränkt den Wertebereich des Subjekts ein) range (schränkt den Wertebereich des Objekts ein) Piepmatz wirdGefressenVon Raubvogel 37

38 Beispiel: Biologischer Stammbaum Gesamte Tierwelt Alle Säugetiere Tiere Säugetiere Unpaarhufer Pferde 38

39 Beispiel: Biologischer Stammbaum Stammbaum mit Hierarchie abgebildet Säugetiere gehören zur Gruppe der Tiere Tiere Säugetiere Unpaarhufer Pferde Hausesel Hauspferd 39

40 Beispiel: Propertys Pferd weiblichmännlich hatFohlenMit 40

41 Probleme von RDFS Weitere differenzierte Beschreibung von Beziehungen nicht möglich Keine Mengenaussagen Kaum Logikaussagen ableitbar 41

42 OWL OWL: Web Ontology Language Im Februar 2004 vom W3C als Ontologiesprache standardisiert Sprich \ ˈ au ̇ (- ə )l\ (Englisch: Eule) Hintergrund: Eulen werden mit Weisheit assoziiert 42

43 OWL-Versionen OWL Full Sehr ausdrucksstark Wird von aktueller Software nur bedingt unterstützt OWL DL (Description Logics) Teilsprache von OWL Full Wird von aktueller Software fast vollständig unterstützt Quasi-Standard OWL Lite Teilsprache von OWL Full und OWL DL Weniger ausdrucksstark 43

44 OWL - Einordnung XMLRDFSOWL Nutzt Sprachteile von RDFS Kann Klassen und Beziehungen differenzierter anlegen Für schwergewichtige (eng: heavyweight) Ontologien 44

45 Beispiel-OWL-Implementierungen FOAF (Friend of a Friend) Modellierung sozialer Netzwerke Angaben über eine Person, wie Hobbys, Name, Fotos etc… Beer Ontologie zur Beschreibung und Kategorisierung von Biersorten Angaben über Auszeichnungen, Bierart, Brauerei, Zutaten… 45

46 OWL in der Praxis Vodafone Live! Mobile Portal Vodafone-Portal für Handy-Downloads (Spiele, Filme, etc…) interne Datenverwaltung mit RDF Verbesserung in der Suche: 50% weniger Seitenaufrufe pro Download Semantic-Web-Suchmaschinen Aggregation von semantischen Daten (s. vorherige Folie) Beispiele: Swoogle, Sindice Ergebnisse können noch nicht überzeugen 46

47 Zukunftsperspektive Implementierungen werden ausgereifter Anwendungsspektrum wird wachsen Ontologien stellen die nächste Stufe des Web dar (Web 3.0) Täglich mehr Ontologien verfügbar Neue Geschäftsfelder entstehen Suchmaschinen Spezifische Portale, die in der Lage sind Wissen zu verknüpfen … 47


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