Ontologien und DAML+OIL Proseminar Thema: Ontologien und DAML+OIL im Semantic Web Von Tom Quaiser

Übersicht Ontologien DAML+OIL Was ist eine Ontologie? Ontologien und Kommunikation Wozu braucht man eine Ontologie? DAML+OIL Was soll denn das bedeuten? Wie verwendet man DAML+OIL? Betrachtung im Rahmen des Semantic Webs: Zum Beispiel bei der Such nach fertigen Proseminarthemen zu diesem Bereich  Soviele Nutzlose Ergebnisse Aber auch Lucy und Petes Vision Hompepages enthalten Informationen vom Menschen für den Menschen Maschinen verstehen jedoch keine Texte 1. Künstliche Intelligenz die Forschung kommt leider nur langsam voran 2. Maschinenverständlich Aufwertung von Daten Mit Ontologien und Metadaten Viel Aufwand aber hoffentlich realisierbar Ontologien und Kommunikation (definiert eine Ontologie in einer Komsituation) Mensch-Mensch aber auch Mensch-Maschine DAML: Unter dem Kürzel kann man sich ja auch wirklich nichts drunter Vorstellen

Was ist eine Ontologie? Ursprung: Eine Ontologie: Philosophische Disziplin zur Beschreibung der Organisation von Wirklichkeit (Aristoteles) Eine Ontologie: ist ein formales, semantisches Modell erleichtert den Wissensaustausch zwischen Mensch und Maschine Alte Disziplin der Philosophie, Verwendung in der Linguistik; Informatik hat altes Wissen mal wieder adaptiert und sich zu nutzen gemacht. Die Lehre des Seienden Ontologien als Beschreibung von Objekten dar und deren Beziehung zu anderen Objekten. Maschinenverständlichkeit durch: wohldefiniertes Vokabular an Symbolen und einem einheitlichen Verständnis, welche Begriffe und Beziehungen die Symbole beschreiben.

Ontologien und Kommunikation   Begriff bezieht sich auf erweckt Bedeutungsdreieck der Semantic aus der Linguistik entwendet: Symbol ein gesprochenes/geschriebenes Wort z.B. Vase Begriff ist die gedankliche Projektion auf einen Gegenstand der Wirklichkeit Bezug auf ein Objekt; nun sollten Sender Empfänger die gleiche Vorstellung des Symbols haben Symbol  Objekt steht für

Begriff Symbol bezieht sich auf erweckt Objekt steht für 2.Jaguar: - Gegenstand - braucht Benzin - Auto 3.Jaguar: - Gegenstand braucht Kerosin - Kampfjet 1.Jaguar: - Tier - frisst Fleisch - Karnivore Begriff bezieht sich auf erweckt Wolfgang Scharping unser Verteidigungsminister => Kampfjet Einem Indianer aus dem Amazonasdelta => Raubkatze Eddie Irwine würde natürlich das Auto einfallen Ein Symbol kann mehrere Bedeutungen haben. Je nach Erfahrungs- und Wortschatz sowie kultureller Prägung unterschiedliche Interpretationen. Eine Ontologie reduziert die Interpretationsmöglichkeiten im Idealfall auf eine Beschreibungen (in den Kästen) = Ontologien Frisst ist in diesem Fall eine Relation; welche Jaguar und Fleisch in Verbindung setzt Jaguar wäre eine Unterklasse/Untermenge von Tier, und Karnivore wäre eine Unterklasse von Tier aber eine Überklasse von Jaguar Der Sinn einer Ontologie besteht darin die Anzahl der Interpretation au f eine zu Reduzieren Symbol  Objekt steht für Das Wort Jaguar Kampfjet Raubkatze Auto

Wozu der ganze Spaß? Eindeutige Darstellung von Wissen (Begriffskonsens) Durch hierarchische Zuweisung von Begriffen Erweiterung der Begriffe um Attribute und Relationen (x muss ein integer sein, Y ist_angestellt_bei Z) Fazit: Kommunikation wird semantisch => Ideale Basis für Mensch-Maschinen Kommunikation Ontologien reduzieren Interpretationsmöglichkeiten auf genau eine => Unterklassen, Schnitt, Vereinigung, Teilmenge; Jaguar Unterklasse von Autos/Gegenstände; Relation Jaguar braucht Benzin Weitere Beispiele folgen bei der Beschreibung von DAML+OIL Ontologien setzten Begriffe ins Verhältnis zueinander => Pseudoverständniss der Maschinen. Syntaktische Ebene auf eine Semantische Ebene Basis für intelligentere über Keywordsuche hinausgehende Suchmaschienen, oder Internetagenten

Multimediale Sammlungen Index: „spät_georgianisch“ „Date_created“ = 1760-1811 A.D. „culture“ = british Zusatzwissen Bild eines antiken Schreibtisches wird in diese Sammlung hizugefügt mit dem index spätgeorgianisch wahrscheinlich auch Schreibtisch (aus Schreibtisch schließt eine Ontologie nun Möbel Gegenstand.....) Eine Ontologie sollte aus spät_georgianisch schließen können Baujahr Bauort Baumaterial Eine suche nach antiken mahagonymöbeln sollte dieses ergebniss liefern Hintergrundwissen erhöht die Relevanz einer Suche; Enthält ein Bild eines antiken Schreibtisch mit dem Index : „spät georgianisch“ Folgerungen einer Ontologie „date_created“ = 1760-1811 A.D „culture“ = british Zusatzwissen: Möbel dieser Epoche sind aus Mahagonyholz Suche nach „antiken Mahagonymöbeln“ liefert obiges Bild

DAML +OIL Was soll denn das bedeuten? DAML bedeutet: DARPA Agent Markup Language OIL bedeutet: Ontology Inference Language DAML+OIL: Verschmelzung beider Sprachen aktuell anerkannten Standard Auf dieser Folie werden kurz die existierenden Ontologiebeschreibungssprachen aufgeführt DARPA Defense Advanced Research Projects Agency (Forschungsapteilung des amerikanischen Department of Defense). Vier Jahre wird ein Projekt anberaunt mit viel Cash aus Steuerfonds. Genau wie auch das Internet von Militärs entwickelt wurde. Ziel: agenten-basierte und heterogene Integration verschiedener militärischer Quellen und Systeme in Echtzeit. Oil ist das europäische Gegenstück Inference heißt soviel wie Schlußfolgern (aus Ontologien) Die Fusion beinhaltet das beste beider Projekte Basieren auf RDF und XML; sind auch mit Tags geschrieben, und haben viel von RDF übernommen, Erweiterung jedoch um viele Eigenschaften => bessere Beschreibbarkeit von Sprachen; wesentliche Erweiterungen gegenüber RDF

Wie verwendet man DAML+OIL Beispielhafte Entwicklung einer Ontologie: Start: <daml:Ontology rdf:about=""> Import: <daml:imports rdf:resource="http://www.daml.org/2001/03/daml+oil"> Start: Daml: und rdf: später auch rdfs: definieren den Namespace aus dem eine Anweisung entnommen wurde. Diese müssen vorher definiert worden sein, was jedoch nicht so relevant für diese Einführung ist. About Attribut ist leer da es sich auf das Interntetdokument bezieht auf dem es Entwickelt wurde, läßt man also about leer dient als URI immer die vorliegende Homepage, wird meistens so gemacht Import: Transitiver Import von Ontologien die auf der angegeben ressource definiert sind. Bedeutet: importiert die Angegebene Ressource wiederum Ontologien; dann sind diese auch in unsere Ressource importiert. Auf dieser Ressource sind viele Standardontologien dargestellt

3. Klassen <daml:Class rdf:ID="Animal"> </daml:Class> <daml:Class rdf:ID="Male"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Animal"/> </daml:Class>  <daml:Class rdf:ID="Female"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Animal"/> <daml:disjointWith rdf:resource="#Male"/> -Klassenentwicklung steht bei DAML+OIL im Vordergrund; hierbei gibt es viele Möglichkeiten um Klassen zu beschreiben -einfache Klassendefinition innerhalb der Ontologie; mit rdf:ID wird der Klasse die URI Animal eindeutig zugewiesen; die mit #Animal jederzeit aufgerufen werden kann -die vorher definierte Klasse Male ist eine Unterklasse der Klasse Animal auf die man mit #Animal zugreifen kann -die Klasse Female ist ebenfalls eine Unterklasse von Animal aber zusätzlich auch disjunct mit Male, hat also keine gleichen Elemente

Weitere Klassenfeature ComplementOf DisjointUnionOf IntersectionOf SameClassAs/EquivalentTo 1.Klasse „Person“ ist das Gegenteil von Klasse „Gegenstand“   2. Klasse „Person“ ist eine Vereinigung der disjunkten Klassen „Male“ und „Female“. 3. Klasse „TallMan“ ist eine Schnittmenge der Klassen „TallThings“ und „Man“. 4. Klasse “HumangBeeing” ist dieselbe Klasse wie “Person”.

Weiter Propertyfeatures 4. Properties <daml:ObjectProperty rdf:ID="hasParent"> <rdfs:domain rdf:resource="#Animal"/> <rdfs:range rdf:resource="#Animal"/> </daml:ObjectProperty> Weiter Propertyfeatures SubPropertyOf InverseOf TransitiveProperty UniqueProperty Eine ObjectProperty verknüpft zwei Objekte wie eine binäre Relation. Sie definiert Eigenschaften eines Objektes „hasParent“ Verknüpft hierbei zwei Animals. Umschreibbar in Subject Prädikat Form. (x,y) => x hasParent y; domain sagt aus x muß aus Animal sein und y auch; 1.hasFather ist eine Untereigenschaft von hasParent 2.hasChild ist das Gegenteil von hasParen 3.x hasChild y; und y hasChild z => x hasDescendant z 4. HasMother ist ein UniqueProperty weil man nur eine biologische Mutter haben kann; Cardinalität von y ist also auf 1 beschränkt

Propertyrestrictions <daml:Class rdf:ID="Person"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Animal"/> <rdfs:subClassOf> <daml:Restriction> <daml:onProperty rdf:resource="#hasParent"/> <daml:toClass rdf:resource="#Person"/> </daml:Restriction> </rdfs:subClassOf> Einschränkung von Eigenschaften Klasse Person wird genauer spezifiziert: als subclass von Animal, und als subclass einer anonymen Klasse (nicht mit einer resource referrenziert;wird oft verwendet in DAML) deren Elemente alle eine Person als Parent haben. Elephanten z.B. erfüllen nicht diese Bedingung (sie haben zwar die Property hasParent, als Objekt. OnProperty beschreibt die beschränkende Eigenschaft toClass beschreibt die URI der Klassenrestrikion. toClass ist sehr ähnlich zur Range, nur dass sich toClass lokal auf Person bezieht, wohingegen range eine globale Aussage trifft. D.h. ein parent einer Person muß eine Person sein; jedoch können auch andere Klassen Parents haben (z.B. Animals); eine range restriciton von hasFather auf „Male“, sagt aus das jede Klasse ein Element der Klasse „Male“ als Vater haben muß

Weitere Features von Propertyrestriction: <rdfs:subClassOf> <daml:Restriction daml:cardinality="1"> <daml:onProperty rdf:resource="#hasFather"/> </daml:Restriction> </rdfs:subClassOf> </daml:Class> Weitere Features von Propertyrestriction: minCardinality maxCardinality Mit dieser Restriktion wird erzwungen, dass ein Element der Klasse Person durch die Property hasFather nur genau einObjekt zugewiesen wird. Es wird jedoch wegen der Lokalität von Propertyrestriktions nicht ausgeschlossen dass eine andere Klasse ausser „Person“ mehrere Väter haben kann. Ein Element der Klasse Person kann höchstens einen Ehegatten haben aber auch keinen => maxCardinality = 1 auf „hasSpouse“

Ausblick

Danke für die Aufmerksamkeit!