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

Agenda Einleitung Theoretische Grundlagen Praktische Aspekte Erfassungstools…

Einleitung Problem: Zuordnung von einem Symbol zu einem Objekt oft nicht eindeutig. 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.

„meaning triangle“ von Ogden & Richards

Ontologien Eindeutige Zuordnung von einem Symbol via Konzept zu einem Objekt. Davenport: „People can‘t share knowledge if they don‘t speak a common language“  nur eine gemeinsame Interpretation der Kommunikationsinhalte ermöglicht Systemen eine erfolgreiche Kooperation.

Bsp.: formales Modell einer Ontologie 5-Tupel O : C,R,HC, rel, AO C = Menge der Symbole R = Menge der Relationen C∩R = 0  C,R sind disjunkt HC = Symbolhierarchie: HC Í C ´ C HC (C1,C2)  C1 ist Subsymbol von C2 Zwei Symbole werden mittels der Funktion rel : R  C ´ C miteinander assoziiert AO = Menge der Axiome

Bsp.: formales Modell einer Ontologie C = {Person, Student, Uni}, R = {studiert_auf, bildet}, HC(Student, Person) studiert_auf (Student, Uni) bildet(Uni, Student) AO={„FORALL X,Y : Student:X[studiert_aufY] AND Uni:Y[bildetX“}

Bsp. einer Ontologie <daml:Class rdf:ID=„Person"> <rdfs:label>Person</rdfs:label> <rdfs:comment> Eine Superklasse fuer Personen. </rdfs:comment> </daml:Class> <daml:Class rdf:ID=„Student"> <rdfs:label>Student</rdfs:label> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Person"/> <rdfs:comment> Studenten sind Personen. Klassen erben von dieser Superklasse. </rdfs:comment> </daml:Class> <rdf:Property rdf:ID=„studiert_auf“> <rdfs:comment> Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß ein Student auf der Uni studiert. </rdfs:comment> </rdf:Property>

Bsp. einer Ontologie <daml:Class rdf:ID=„Uni"> <rdfs:label>Uni</rdfs:label> <rdfs:comment> Universität, auf der Wissen gelehrt wird. </rdfs:comment> </daml:Class> <Uni:Hauptuni rdf:ID=„Hauptuni“> <rdfs:label>Hauptuni</rdfs:label> <Uni:ist_WinterSemester> <xsd:time rdf:value=„Oktober-Februar"/> </Uni:ist_WinterSemester> </Uni:Hauptuni> <rdf:Property rdf:ID=„bildet“> <rdfs:comment> Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß auf einer Uni Studenten ausgebildet werden. </rdfs:comment> </rdf:Property>

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

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

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

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

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

Anwendung von Ontologien Tools für die Arbeit mit Ontologien 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)

Anwendung von Ontologien Tools für die Arbeit mit Ontologien Anwendung von Ontologien Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools[2] 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

Anwendung von Ontologien Tools für die Arbeit mit Ontologien 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

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

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

Die Entwicklung von anwendbaren Ontologien Tools für die Arbeit mit Ontologien

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

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

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

Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess

Der Ontologieentwicklungsprozess 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

Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien Der Ontologieentwicklungsprozess Kickoff: Ziel: vollständige Anforderungsspezifikation welche alle relevanten Wissensquellen ausreichend abdeckt 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)

Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien 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

Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien 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"

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

Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien 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

Der Ontologieentwicklungsprozess Tools für die Arbeit mit Ontologien 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

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

Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologie lernen Tools für die Arbeit mit Ontologien 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

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

Ontologieentwicklung Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung Protégé 2000 (from SMI Stanford University) Technology: Java standalone application; plug-in architecture Knowledge model features: 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

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

Ontologieentwicklung Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit (from Karlsrhue Univ. ) Technology: Java standalone application Knowledge model features: 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

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

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

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

Ontologieentwicklung Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologieentwicklung OntoEdit -Visualizer

Zusammenfassung und Schlussfolgerungen 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

Tools für die Arbeit mit Ontologien ENDE