Comprehensive Information Base (CIB) – ein Prototyp zur semantischen Datenintegration Stefan Arts 01.02.2010.

Präsentation zum Thema: "Comprehensive Information Base (CIB) – ein Prototyp zur semantischen Datenintegration Stefan Arts 01.02.2010."—  Präsentation transkript:

1 Comprehensive Information Base (CIB) – ein Prototyp zur semantischen Datenintegration Stefan Arts 01.02.2010

2 Name der Präsentation, 20.03.2008 2 2 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung

3 Name der Präsentation, 20.03.2008 3 3 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung Kernanlage

4 Name der Präsentation, 20.03.2008 4 4 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung Kernanlage Mess- und Regelungstechnik

5 Name der Präsentation, 20.03.2008 5 5 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung Kernanlage Mess. + Reg. Sicherheit

6 Name der Präsentation, 20.03.2008 6 6 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Kernanlage Mess. + Reg. Sicherheit Rohre Motivation - Anlagenplanung

7 Name der Präsentation, 20.03.2008 7 7 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung  Folgen von Inkonsistenzen Umbau Beschädigungen Unfälle

8 Name der Präsentation, 20.03.2008 8 8 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung  Inkonsistenzen sind teuer  Anlagenplanung Vielzahl von Datenquellen paralleler Arbeitsprozess weltweit verteilte Teams  automatische Datenintegration notwendig Verschmelzen der Daten verschiedener Werkzeuge Aufzeigen von Inkonsistenzen im parallelen und verteilten Arbeitsprozess  Integrieren beliebiger Datenquellen  paralleles Arbeiten  verteiltes Arbeiten Aufgabe:

9 Name der Präsentation, 20.03.2008 9 9 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Motivation - Anlagenplanung  vorhandene Software integriert nur einige Datenquellen  prinzipiell Abgleich beliebiger Planungsdaten notwendig  semantische Technologie kann dies durch Abstraktion von der Syntaktik leisten  erzwingt komplexe Softwarearchitektur (Berechnungsaufwand)  „Comprehensive Information Base“ ist prototypische Implementierung dieses Ansatzes

10 Name der Präsentation, 20.03.2008 10 10 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Gliederung  Motivation: Anlagenplanung  Semantische Datenintegration Begriffe Vorgehensweise  Aufbau einer Wissensbasis  Auswertung der Wissensbasis  Comprehensive Information Base  Zusammenfassung und Ausblick

11 Name der Präsentation, 20.03.2008 11 11 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Semantische Datenintegration - Begriffe  Ontologie („Seinszusammenhang“) Definition: „explizite formale Spezifikation einer Konzeptualisierung“ (Gruber, 1993) abstrakt, wiederverwendbar enthält Klassen, Regeln, Axiome verbunden mit Rohr1 d Rohr = 200 mm Kessel1 d Ventil =  Wissensbasis: Ontologie angereichert mit Instanzen von Klassen  Inferenz: Das Schließen auf implizit vorhandenes Wissen verbunden mit Rohr d Rohr Kessel d Ventil d Ventil = d Rohr 200 mm Inferenzmaschine

12 Name der Präsentation, 20.03.2008 12 12 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Semantische Datenintegration - Vorgehensweise  Erstellung einer Wissenbasis mit allen zu integrierenden Daten Adaption einer geeigneten Ontologie mit Klassen der Anlagenplanung Import der Daten in eine Ontologiesprache Zuordnung der Instanzen in den Daten zu den abstrakten Klassen  Auswerten der Wissensbasis Formulierung geeigneter Anfragen Sicherstellung der Inferenzierbarkeit der Anfragen graphische Auswertung der Ergebnisse für Anlagenplaner

13 Name der Präsentation, 20.03.2008 13 13 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Semantische Datenintegration – 1. Schritt XML P&ID Process Data Sheets Mappings Globale Ontology (OntoCAPE) Import A Quellontologie Import B Quellontologie Import C Quellontologie Import D Quellontologie Anfragen

14 Name der Präsentation, 20.03.2008 14 14 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Semantische Datenintegration – 2. Schritt  Formulierung einer Konsistenzbedingung auf Ontologieebene – unabhängig von der Datenherkunft! in einer Ontologiesprache „Bei welcher Verbindung zwischen Kessel und Rohr stimmen die Durchmesser nicht überein?“  graphische Auswertung Anzeige der Inkonsistenzen Klassifizierung nach Priorität und Aufgabenbereich Behebung durch den Anlagenplaner

15 Name der Präsentation, 20.03.2008 15 15 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Semantische Datenintegration - Grafik

16 Name der Präsentation, 20.03.2008 16 16 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Gliederung  Motivation: Anlagenplanung  Semantische Datenintegration  Comprehensive Information Base Laufzeitumgebung Verifikation der Idee Auslagerung der Wissensbasis Caching  Zusammenfassung und Ausblick

17 Name der Präsentation, 20.03.2008 17 17 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB – verwendete Technologien  CIB bietet drei Perspektiven zur Datenintegration nutzt Ontobroker, um Ergebnisse gespeicherter Anfragen zu bestimmen CIB (Comprehensive Information Base) OntoStudio® IDE „Eclipse“  Ontostudio® Inferenzmaschine Ontobroker Datenbank zur Aufnahme der Wissensbasis Perspektiven/Sichten zur Einsicht und Bearbeitung

18 Name der Präsentation, 20.03.2008 18 18 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB – Verifikation der Entwurfsidee  sehr lange Rechenzeiten  Integrieren beliebiger Datenquellen  paralleles Arbeiten  verteiltes Arbeiten Aufgabe:

19 Name der Präsentation, 20.03.2008 19 19 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB - Inferenzkosten  Echtzeitfähigkeit darf nicht gefordert sein  für produktiven Einsatz ist ein leistungsfähiger Server notwendig  Lösung: Die Wissensbasis auf einen Server auslagern

20 Name der Präsentation, 20.03.2008 20 20 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB – Auslagerung der Wissensbasis  Wissensbasis und Inferenzmaschine liegen auf einem Server  Übertragung der Anfragen und Ergebnisse per Streaming

21 Name der Präsentation, 20.03.2008 21 21 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB – Auslagerung der Wissensbasis  Voraussetzung: Online  Konkurrenz der Benutzer um Rechenzeit  Beobachtung: die Anzahl verschiedener Anfragen ist gering einige Anfragen werden von mehreren Benutzern ausgeführt  Integrieren beliebiger Datenquellen  paralleles Arbeiten  verteiltes Arbeiten Aufgabe:

22 Name der Präsentation, 20.03.2008 22 22 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB – Caching der Ergebnisse  zusätzliche Serverkomponente: Middleware Proxy-Server: steuert den Zugriff auf den Ontobroker-Server cacht die Ergebnisse => keine Anfrage wird mehr als einmal ausgeführt SOAP Streaming

23 Name der Präsentation, 20.03.2008 23 23 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 CIB – Middleware: Eigenschaften  Möglichkeiten Rechteverwaltung Vorausberechnung bei „Leerlauf“ (Scheduling)  Voraussetzung: Online  minimaler Berechnungsaufwand  erhöhte Komplexität  Herausforderungen Cache-Kohärenz Fehlermodell bei Netzwerkproblemen  Integrieren beliebiger Datenquellen  paralleles Arbeiten  verteiltes Arbeiten Aufgabe:

24 Name der Präsentation, 20.03.2008 24 24 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Gliederung  Motivation: Anlagenplanung  Semantische Datenintegration  Comprehensive Information Base  Zusammenfassung und Ausblick

25 Name der Präsentation, 20.03.2008 25 25 Comprehensive Information Base, 01.02.2010 Zusammenfassung  Grundproblem kann mit semantischem Ansatz gelöst werden.  Mit der Comprehensive Information Base samt Middleware steht der Prototyp einer Software zur Verfügung.  Hohe Berechnungskosten bedingen die komplexe Softwarearchitektur.  Es fehlt noch die programmtechnische Umsetzung von Cache-Kohärenz und Fehlermodell.  Ein Scheduling soll implementiert werden, aber auf eine Rechteverwaltung wird verzichtet.  Diese Aufgaben sollen im Rahmen einer Bachelor-Arbeit umgesetzt werden.

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit. Für Fragen stehe ich zur Verfügung.