Einleitung Methodik des Ontologieentwurfs 1

Wir ertrinken in Informationen und hungern nach Wissen. Einleitung Wir ertrinken in Informationen und hungern nach Wissen. John Naisbitt Methodik des Ontologieentwurfs 2

Aber das Gros der Menschen stochert ziellos Einleitung Aber das Gros der Menschen stochert ziellos in der endlosen Datenflut herum - wie in einem riesig großen Misthaufen. Joseph Weizenbaum Methodik des Ontologieentwurfs 3

Methodik des Ontologieentwurfs Seminar Methodik des Ontologieentwurfs Semantic Web Sommersemester 2006 Friedrich-Schiller-Universität Jena Markus Pahs Methodik des Ontologieentwurfs 4

Manuelle Entwurfsmethoden Agenda Entwurfskriterien Entwurfsstrategien Manuelle Entwurfsmethoden Methode nach Uschold und King Methode von Grüninger und Fox Methontology On-To-Knowledge weitere Methoden Werkzeuge Methodik des Ontologieentwurfs 5

1. Entwurfskriterien Entwurfskriterien Thomas Gruber 1993 für Wissensaustausch und programmübergreifendes Arbeiten Klarheit Kohärenz Erweiterbarkeit Generizität Minimale Einschränkungen Methodik des Ontologieentwurfs 6

1. Entwurfskriterien Entwurfskonflikte Weitere Heuristiken Klarheit vs. minimale Einschränkung Erweiterbarkeit vs. minimale Einschränkung Weitere Heuristiken Einfachheit Werkzeugunterstützung … Methodik des Ontologieentwurfs 7

2. Entwurfsstrategien Entwurfsstrategien Top-Down Ansatz Bottom-Up Ansatz Middle-Out Ansatz Top-Down Middle-Out Bottom-Up Methodik des Ontologieentwurfs 8

3. Manuelle Entwurfsmethoden Methode nach Uschold und King (1995) Universität von Edinburgh erkannten beide den Mangel an einer strukturierten Vorgehensweise Grundgerüst für Ontologienentwicklung entstanden beim Entwurf einer Enterprise-Ontologie vorgestellt auf dem „Workshop on Basic Ontological Issues in Knowledge Sharing” in Montreal (Kanada) Augenmerk auf informalen Aspekten vier (bzw. 6) essentielle Teilschritte Methodik des Ontologieentwurfs 9

3. Manuelle Entwurfsmethoden Methode nach Uschold und King (1995) Zweckidentifikation Ontologieerfassung Ontologiekodierung Integration Evaluierung Dokumentation Zweck- identifikation Erfassung Kodierung Integration Evaluierung Dokumentation Methodik des Ontologieentwurfs 10

3. Manuelle Entwurfsmethoden Zweckidentifikation: Grund für Notwendigkeit Einsatzzweck bestimmen Stakeholder und Umgebung erfassen und charakterisieren Ontologieerfassung: relevante Konzepte und Beziehungen Ontologiekodierung: explizite Repräsentation in formaler Sprache Verwendung einer Meta-Ontologie Methodik des Ontologieentwurfs 11

3. Manuelle Entwurfsmethoden Integration: Suche nach integrierbaren Ontologien Konsistenzprüfung (Annahmen, Benutzergruppen, …) Evaluierung: Methoden des Wissensmanagements Vergleich zu Realität, Anforderung & Kompetenzfragen Dokumentation: für Erweiterungen, Wiederverwendbarkeit wichtige Annahmen (Meta-Ontologie) Methodik des Ontologieentwurfs 12

3. Manuelle Entwurfsmethoden Methode nach Grüninger und Fox (1995) Universität von Toronto ebenfalls vorstellt auf dem „Workshop on Basic Ontological Issues in Knowledge Sharing” in Montreal (Kanada) auch Enterprise-Ontologie (TOVE) „Knowledge Engineering der zweiten Generation“ sehr formal 6 Phasen im Kernbereich Entwicklung Methodik des Ontologieentwurfs 13

Motivationsszenarien 3. Manuelle Entwurfsmethoden Methode nach Grüninger und Fox (1995) Motivationsszenarien Informale Kompetenzfragen Terminologiespezifikation Formale Kompetenzfragen Axiomspezifikation Vollständigkeitstheoreme Motivationsszenarien informale K-Fragen Terminologie formale K-Fragen Axiome Vollständigkeit Methodik des Ontologieentwurfs 14

3. Manuelle Entwurfsmethoden Methontology (1996) Universität von Madrid pragmatischer Ansatz sahen die Notwendigkeit für explizites und vollständig dokumentiertes Konzeptualisierungsmodell orientiert sich an IEEE 1074-1995 implementierungsunabhängig durch Werkzeuge unterstützt Methodik des Ontologieentwurfs 15

Evaluierung, Dokumentation 3. Manuelle Entwurfsmethoden Methontology (1996) Spezifikation Wissensakquisition Konzeptualisierung Integration Implementierung Spezifikation Konzeptualisierung Implementierung Wissensakquisition Integration Evaluierung, Dokumentation Methodik des Ontologieentwurfs 16

3. Manuelle Entwurfsmethoden On-To-Knowledge (2000) Universität von Karlsruhe und Amsterdam bekanntestes Modell im deutschsprachigen Raum entworfen für Wissensmanagementanwendungen ausgerichtet an drei Problemen: Wissensweitergabe, Wissensakquisition und Navigation in Wissensbeständen vollständiger Projektzyklus basierend auf dem Grundgerüst von Uschold und King vorangestellte Machbarkeitsstudie Methodik des Ontologieentwurfs 17

3. Manuelle Entwurfsmethoden On-To-Knowledge (2000) Kick-Off Verfeinerung Evaluierung Anwendung und Evolution Wissens- management- anwendung Kick-Off Verfeinerung Evaluierung Anwendung und Evolution Methodik des Ontologieentwurfs 18

3. Manuelle Entwurfsmethoden IDEF5 Methode (1994) Integrated Computer Aided Manufactoring Definition von KBSI Teil einer Familie von Standards unterstützt Entwicklung und Wartung Domain-Ontologien Ontologie 101 Entwicklungsprozess (2001) Stanford University vgl. technischen Aktivitäten von Methontology schnelle und praxisorientierte Herangehensweise für Webanwendungen geeignet Methodik des Ontologieentwurfs 19

3. Manuelle Entwurfsmethoden Helix-Achsen Modell (2004) jede Phase besteht aus Konstruktions- und Testaktivitäten unterstützt inhaltliche und grundlegende Theorien gutes Risikomanagement vgl. Spiralmodell aus Softwareentwicklung Datenbank Methode (2004) Ähnlichkeiten zwischen Datenbank- und Ontologieentwurf iteratives Modell mit Rücksprungmöglichkeiten Methodik des Ontologieentwurfs 20

3. Manuelle Entwurfsmethoden Fazit: keine standardisierte Vorgehensweise viel Forschungsbedarf Praxis: meist sehr anwendungsspezifisch akzeptierte Methoden: Grüninger und Uschold Methontology On-To-Knowledge Methodik des Ontologieentwurfs 21

4. Werkzeuge Ontologie-Editoren: OntoBuilder OntoEdit WebODE Methodik des Ontologieentwurfs 22

gewünschte Verbesserungen: 4. Werkzeuge gewünschte Verbesserungen: Abstraktion für Wissensmodellierung 18% Visuelle/intuitive Navigation durch die Ontologie 13% Problembeschreibung & Lösungsmöglichkeiten anbieten 12% Ontologieangleichung und Integration von Datenressourcen Support eines allgemeinen Industrie- & Grundvokabulars 9% Verarbeitung der natürlichen Sprache 7% Versionskontrolle Standardisierte Ontologiesprache 6% Helfer für best practice Methoden Möglichkeit zu Extrahierung von Information 4% Methodik des Ontologieentwurfs 23

Quellenverzeichnis Benjamin, Perakath C., Christopher P. Menzel et al.: IDEF5 Method, Report, Knowledge Based Systems Inc., College Station, 1994. Gruber, Thomas R.: Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing, Stanford University, 1993. Grüninger, Michael & Mark S. Fox: Methodology for the Design and Evaluation of Ontologies, University of Toronto, 1995. Hüsemann, Bodo: Ontologie-Entwurf aus Sicht des traditionellen Datenbank-Entwurfs, Universität Münster, 2004. Kishore, Rajiv, Hong Zhang & R. Ramesh: A Helix-Spindle Model for Ontological Engineering, Communications of the ACM, 2004. López, Mariano F., Asunción Gómez-Pérez & Juan Pazos Sierra: Building a Chemical Ontology Using Methontology and the Ontology Design Environment, University of Madrid, Alejandro Pazos Sierra, University of Coruña, 1999. Methodik des Ontologieentwurfs 24

Quellenverzeichnis Noy, Natalya F. & Deborah L. McGuinness: Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology, Stanford University, 2001. Schnurr, Hans-Peter, York Sure, Rudi Studer & Hans Akkermans: On-To-Knowledge Methodology Baseline Version, Universität Karlsruhe, Akkermans, Universiteit Amsterdam, 2000. Uschold, Mike & Martin King: Towards a Methodology for Building Ontologies, University of Edinburgh, 1995. Uschold, Mike & Michael Grüninger: Ontologies: Principles, Methods and Applications, University of Edinburgh, 1996. XML.com: Ontology Tools Survey, Revistited, http://www.xml.com/pub/a/2004/07/14/onto.html. Methodik des Ontologieentwurfs 25

Fragen und Antworten Methodik des Ontologieentwurfs 26