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Jakob Voß: Grundlegende Aspekte des Semantic Web: Modellierung von Ontologien (27.1.2003)

Modellierungvon Ontologien

Jakob Voß


Inhalt

1. Einführung

2. Arten von Ontologien

3. Gemeinsame Bestandteile

4. Arbeitschritte und Probleme

5. Sprachen und Werkzeuge

6. Zusammenfassung


Ontologien allgemein

Formale Beschreibung

eines Begriffssystems.

Unterschiede: Technik, Einsatz, Komplexität…

Verwandt: Software- und Datenbankentwurf


Gemeinsamkeiten

Ontologien können je nach Einsatzzweck sehr unterschiedliche Strukturen haben. Dennoch lassen sich gemeinsame Konzepte ausmachen.

Vorgehensweisen bei der Modellierung: - Nach gemeinsamen Anwendungen - Nach gemeinsamen Bestandteilen


Ziele einer Ontologie

- Verwaltung von Wissen- Klärung von Vorstellungen, um gemeinsam in einer Fachdomäne kommunizieren zu können

- Informationsresourcen gemeinsam nutzen

Welche Systeme gibt es dazu bereits?


Beispiele und Vorlagen

Arbeitsanweisungen, Unternehmensstruktur,Glossare, Fachwörterbücher, NormenKlassifikationen,ThesauriTerminologische DatenbankenDatenbankstrukturenExpertensystemMind MapsSematische Netze…


2. Arten von Ontologien


Dokumentation

Dokumentation ist die Sammlung, Ordnungund Verbreitung von Informationen jeglicher Art.

Inhalte: Daten und Metadaten

Techniken: Index, Klassifikation, Thesaurus…

Beispiele: Kataloge, Fachdatenbanken, Google


Datenbanken

Strukturierte Menge von Daten und Systemezu ihrer automatischen Verarbeitung.

Inhalte: Fakten, Relationen, Strukturen

Mittel: Datenbankschemata, logische Regeln

Einfache Tabellen bis hin zu Wissensbankenmit Interferenzmaschinen (Expertensysteme)


Nachschlagewerke

Meist themenbezogene Fachliteratur

Form: Sprachliche Definitionen und Verweise

Beispiele: Lexikon, Wörterbuch, Enzyklopädie

Auch: Formulierte Vereinbarungen jeglicher Art


Nicht-explizites Wissen

Concept Maps / Mind Maps / …: Assoziative Erschließung von Sachgebieten (Brainstorming)

Einprägsam und einfache Syntax (keine ;-)

Ontologie

DatenbankDokumentation

Nachschlagewerk

Volltexte

DatenMetadaten

Format

XML

RDF


3. Gemeinsame Bestandteile

Begriffe

Relationen

Regeln


Terminologische KontrolleKlärung der relevanten Objekte durchSammlung und Gruppierung von Begriffen

Trennung von Begriff und Benennung

Probleme: Homonyme, Synonyme, Polyseme


Relationen

Ermittlung der wesentlichen Relationen zur Strukturierung der Begriffe untereinander.

Relationen sind selbst Begriffe, so dass Aussagen über Aussagen möglich sind:


Relationsarten

• Hierarchische Relationen• Generische Relation

• Instanzrelation (Klasse/Instanz, Art/Gattung, …)• Vererbungsrelation (Oberklasse, Unterklasse)

• Partitive Relation

• Eigenschaftsrelation• Ordnungsrelation• Koordinative Beziehungen

• Synonymien, Antynomie• Assoziationsbeziehungen


Regeln

Logische Aussagen über Begriffe und Relationen

- Randbedingungen für Relationen (Transitivität, Symmetrie…)

- Komplexere Konsistenz- und Schlussfolgerungsregeln

Beispiela-hat-x & y-p-x & p-subclass-partof => a-hat-y


Sammlung von Begriffen

- Bestehende Strukturen und Dokumente

- Computerlinguistische Verfahren

- Expertenbefragung

Aufteilung in Begriffe, Relationen, Regeln


Wiederverwertung

Gibt es schon bestehendes?

- Arbeitsersparnis

- Datenaustausch

- Standardisierung

Auch in Teilen sinnvoll (Dublin Core)


Das Diamond Problem


5. Sprachen und Werkzeuge

- Sprachen: Ausdrucksstärke, Komplexität

- Werkzeuge: Bedienug, Beschränkungen


Repräsentationsformalismen

Verschiedene Logiksprachen und Konzepte zur Wissensrepräsentation:

KL-ONE, Loom, F-Logic, CyCL,Ontolingua, KIF, CGIF, O-Telos…

OWL (aus DAML+OIL, basiert auf RDFS)

Sind Regeln überhaupt immer formal?


Software

ProtégéOntoEditOilEdit

…Thesaurus Software1

MindMap Software2

Terminologie Software3

1www.willpower.demon.co.uk/thessoft.htm2www.mindmap.ch/software.htm

3www.iim.fh-koeln.de/dtp/


6. Fazit und Bewertung

- Modellierung von Ontologien ist interdisziplinär

- Viele Verfahren sind aus anderen Bereichen bekannt (Dokumentation, Software- und DB-Entwicklung, Kognitionswissenschaft, KI…)

- Teilweise fehlen noch einheitliche Standards (Regeln), diese jedoch nicht das Hauptproblem

- Ontologien sind eigentlich nie fertig


Quellen zur Demonstration

RVKhttp://www.bibliothek.uni-regensburg.de/rvko_neu/

TerminosaurusRexhttp://bigmac.phil.uni-sb.de/trex/

Wordnethttp://www.cogsci.princeton.edu/~wn/

Protégéhttp://protege.stanford.edu/

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