wissenstechnologie 2007 - v
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Wissenstechnologie VUWeb Ontology Language (OWL), Schließen mit OWL; Tagging & Folksonomien
Peter Scheir
TU Graz & Know-Center
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2
Inhalt
Whg: RDF Schema und Ontologien
Web Ontology Language (OWL)
Schließen mit OWL
Tagging & Folksonomien
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Semantic Web Stack
RDF Schema (Whg.)
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Von RDF zu RDF Schema (RDFS)
RDF
Aussagen über Ressourcen via Eigenschaften (Properties) und deren Eigenschaftswerte
RDF ermöglich nicht
Aussagen über Art der Ressource oder Properties
Zusammenhänge zwischen Art von Ressourcen und Properties
Durch Erweiterung zu RDF - RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema adressiert
Spezielles Vokabular zur Definition von Klassen von Ressourcen und Properties (Z.B. Katze gehört zur Klasse der Säugetiere)
http://www.w3.org/TR/rdf-schema/
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RDF Schema und objekt-orientierte Sprachen
RDF Schema verwendet objekt-orientierten Konzepte
Klassen
Eigenschaften
Aber: Nicht Klassen haben Eigenschaften (wie in z.B. Java)
Eigenschaften werden Klassen zugewiesen (domain, range), z.B.:
Eigenschaft: hatAutor
domain: Dokument
range: Person
Einfacher neue Eigenschaften für Klassen festzulegen ohne Klassendefinitionen verändern zu müssen
Einfachere Erweiterung des Vokabulars
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Anwendungsfälle von RDF Schema
Spezifikation von Vokabularen
RDF: http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns
RDF Schema: http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema
Modellierung von Ontologien
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Klassen & Ressourcen
Beziehungen zwischen Klassen und Ressourcen
Typing: Individuals werden Klassen zugeordnet (Ein Individual kann mehreren Klassen angehören)
Subclassing: Klassen werden abgeleitet
http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(28)
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Inferred Properties
Gestrichelte Verbindung:
Ist nicht explizit angegeben
Folgt aus den Regeln von RDFS
http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(30)
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Inferred Properties
Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44 Entailment Rules:
“if such and such triplets are in the graph, add this and this triplet”
“do that recursively until the graph does not change”
“this can be done in polynomial time for a specific graph”
http://www.w3.org/TR/rdf-mt/
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Ontologie?
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Ontologie (Gruber)
explicit specification of a conceptualization
conceptualization is an abstract, simplified view of the world that we wish to represent for some purpose
Definitions associate the names of entities in theuniverse of discourse with human-readable textdescribing what the names mean, and formal axiomsthat constrain the interpretation and well-formed use of these terms. Formally, an ontology is the statement of a logicaltheory
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Begriffsdefinition
Term / Wort
Konzept / Begriff
‚Apache‘
Term / Wortsteht für
bezieht sich auferweckt
Begriff
Ding
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Ontologie (Guarino)
An ontology is a logical theory accounting for the intended meaning of a formal vocabulary, i.e. its ontological commitment to a particular conceptualization of the world. The intended models of a logical language using such a vocabulary are constrained by its ontological commitment. An ontology indirectly reflects this commitment (and the underlying conceptualization) by approximating these intended models.
an ontology is language-dependent
a conceptualization is language-independent
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Ontologie (Sowa)
An informal ontology may be specified by a catalog of types that are either undefined or defined only by statements in a natural language.
A formal ontology is specified by a collection of names for concept and relation types organized in a partial ordering by the type-subtype relation.
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Catalog/ID
SelectedLogical
Constraints(disjointness,
inverse, …)
Terms/glossary
Thesauri“narrower
term”relation
Formalis-a
Frames(properties)
Informalis-a
Formalinstance Value
Restrs.
GeneralLogical
constraints
Originally from AAAI 1999- Ontologies Panel by Gruninger, Lehmann, McGuinness, Uschold, Welty;– updated by McGuinness.Description in: www.ksl.stanford.edu/people/dlm/papers/ontologies-come-of-age-abstract.html
http://ontolog.cim3.net/file/work/OntologySummit2007/workshop/McGuinness_NIST-interop-ontology-summit_20070423.ppt
Ontology Spectrum (McGuinness)
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Inhalt
Whg: RDF Schema und Ontologien
Web Ontology Language (OWL)
Schließen mit OWL
Tagging & Folksonomien
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Semantic Web Stack
OWL
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Sprachen für das Semantic Web
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DARPA Agent Markup Language (DAML)
gefördert von DARPA, Start 2000
DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency
DAML-ONT: Ontologie als RDFS Erweiterung
Aufs Web ausgerichtet
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Ontology Inference Layer (OIL)
EU-Projekt, kommt aus Richtung AI
In mehreren Ausprägungen definiert
Kompatibel mit RDF Schema (bis auf Reification)
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Geschichte DAML+OIL
Zunächst parallele Entwicklungen
1999
DARPA Agent Markup Language (DAML)-Projekt in USA
Ontology Inference Layer (OIL)-Projekt in der EU
2000
Zusammenlegung beider Projekte unter DAML+OIL
2001
DAML+OIL bei W3C eingereicht
Ausgangsbasis für Web Ontology Language (OWL)
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DAML+OIL
Baut auf Syntax und Semantik der RDF-Schema auf
Semantik der Sprachelemente ist definiert durch
Beschreibungslogik
Axiomatik
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Entstehung von OWL
W3C gründete 2001 Ontology (WebONT) WorkingGroup
Auf Basis von DAML+OIL wird Sprache spezifiziert
Feb. 2004 veröffentlicht W3C OWL Web OntologyLanguage Recommendations
Zusätzliche Sprachkonstrukte zu RDF-Schema
http://w3.org/2001/sw/WebOnt
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24
OWL - WOL
The language started out as the "Web OntologyLanguage" but the Working Group disliked the acronym"WOL." We decided to call it OWL. The Working Group became more comfortable with this decision when oneof the members pointed out the following justificationfor this decision from the noted ontologist A.A. Milnewho, in his influential book "Winnie the Pooh" stated of the wise character OWL:
"He could spell his own name WOL, and he could spellTuesday so that you knew it wasn't Wednesday..."
http://www.w3.org/2003/08/owlfaq
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25
OWL - WOL
Winnie the Pooh
Piglet
Owl
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OWL - Ausprägungen
OWL besteht aus 3 Untersprachen
OWL Lite
OWL DL
OWL Full
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OWL - Ausprägungen
The following set of relations hold. Their inverses do not:
Every legal OWL Lite ontologyis a legal OWL DL ontology.
Every legal OWL DL ontologyis a legal OWL Full ontology.
Every valid OWL Lite conclusionis a valid OWL DL conclusion.
Every valid OWL DL conclusionis a valid OWL Full conclusion.
http://www.w3.org/TR/owl-guide/
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OWL Lite
Möglichkeit der Migration für bestehende Taxonomien und Thesauri.
Definition von Klassenhierarchien mit einfachem Constraints zu Properties
Niedrigere formale Komplexität als OWL DL
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OWL DL
Bezug zu Description Logics
Ermöglicht ziehen logischer Schlüsse
beinhaltet alle Sprachkonstrukte von OWL
Einschränkungen um die Berechenbarkeit sicher zu stellen, z.B.:
Klasse darf nicht auch eine Instanz oder Property sein
Property darf nicht auch Klasse oder Instanz sein
Bringt gleichzeitig:
Maximum an Ausdrucksstärke
Vollständigkeit (alle Schlüsse sind berechenbar)
Berechenbarkeit (alle Berechnungen enden in endlicher Zeit)
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Erinnerung: Inferred Propertiesin RDF (Schema)
Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44 Entailment Rules:
“if such and such triplets are in the graph, add this and this triplet”
“do that recursively until the graph does not change”
“this can be done in polynomial time for a specific graph”
http://www.w3.org/TR/rdf-mt/
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OWL Full
bietet maximale Ausdrucksstärke und die syntaktische Freiheit von RDF
Berechenbarkeit nicht mehr garantiert
erlaubt die Erweiterung des durch RDF und OWL vordefinierten Vokabulars
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Editoren für OWL
Protégé: http://protege.stanford.edu/
Altova SemanticWorks (kommerziell):
http://www.altova.com/products_semanticworks.html
SWOOP: http://www.mindswap.org/2004/SWOOP/
TopBraid Composer™ (kommerziell):http://www.topbraidcomposer.com/
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Inhalt
Whg: RDF Schema und Ontologien
Web Ontology Language (OWL)
Schließen mit OWL
Tagging & Folksonomien
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34
OWL Logik
Logik in OWL basiert auf Description Logic (DL)
DL Untermenge der First Order Logic (FOL)
OWL: Open World Assumption
Alles bleibt so lange wahr bis ein Fakt gefunden wird, das es widerlegt
(Closed World Assumption: Wird ein Fakt nicht gefunden kann er als falsch angenommen werden)
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35
Aussagenlogik /Propositionale Logik
Elemente
Atome: P, Q, R, …
Logische Konstanten: True, False
Junktoren:
Klammern: (, )
Beispiel
↔→¬∨∧ ,,,,
llcowFeelsWehotwarm →∨ )(
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36
Prädikatenlogik der ersten Stufe /First Order Logic
Elemente
Konstanten: a, b, John, …
Variablen: x, y, z, …
Funktionen: f, g, … (Abbildung von Konstanten auf Konstanten)
Prädikate: P(x), Q(y), … (Abbildung von Variablen auf Logische Konstanten)
Quantoren:
Klammern: (, )
Beispiel
∃∀,
))(()()( xmotherisCowxisCowx →∀
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Description Logics (1/2)
Familie von logik-basierenden Sprachen zur Wissensrepräsentation
KL-ONE, CLASSIC, OWL, …
FACT, Racer, … (Reasoner)
Kann Informationen über Konzepte (Klassen), Individuen und Rolen (Eigenschaften) darstellen
Engl.: Concepts, classes, individuals, roles, properties
Untermengen der First Order Logic
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38
Description Logic (2/2)
TBox (terminological box)
Aussagen über Konzepte und deren Verbindungen
Klassifizierung
ABox (assertional box)
Aussagen über Individuen
Kontrolle der Individuenzuordnung
Trennung in TBox und ABox zur Optimierung von Reasoning
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39
Description Logic in OWL
OWL DL
Description Logic SHOIN
OWL Lite
Description Logic SHIF
OWL Full
Keine Description Logic
Complexity of reasoning in Description Logicshttp://www.cs.man.ac.uk/~ezolin/dl/
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Ressourcen zu DL
OWL Reasoning Exampleshttp://owl.man.ac.uk/2003/why/latest/
Description LogicThe Description Logic Handbook: Theory, Implementation, and Applications. F. Baader et al., Cambridge University Press, 2003. ISBN 0521781760
http://dl.kr.org/
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DL (OWL) Reasoner
Racer (kommerziell): http://www.racer-systems.com/
FaCT++: http://owl.man.ac.uk/factplusplus/
Pellet: http://pellet.owldl.com/
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OWL Reasoning
3 Hauptanwendungen:
Konsitenzcheck (Überprüfung der Klassendefinition)
Klassifikation von Klassen
Klassifikation von Instanzen
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OWL Reasoning Demo
Demo mit Protégé
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Inhalt
Whg: RDF Schema und Ontologien
Web Ontology Language (OWL)
Schließen mit OWL
Tagging & Folksonomien
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Tagging
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Tagging
Tag
Wort das einem Informationsobjekt (URL, Text, Bild, Video) zugeordnet ist/wird
beschreibendes Metadatum
informell
persönlich
nicht durch Klassifikationsschema festgelegt
kein kontrolliertes Vokabular
Tagging
vergeben von Tags
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Tagging Systeme
Fotos
http://www.flickr.com/
Bookmarks
http://del.icio.us/
Akademische Publikationen
http://www.bibsonomy.org/
http://www.citeulike.org/
(Weblogs)
http://www.technorati.com/
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Tagging Systeme -> Folksonomy
Für ein Objekt können ein oder mehrere Tags vergeben werden
Durch Tag <-> Object Zuordnungen durch einen User kann ein Netzwerk aufgebaut werden
Navigation zwischen Objekten über verschiedene Wege im Netzwerk
Netzwerk wird Folksonomy genannt
Von folk und taxonomy
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Folksonomy
Eine Folksonomy ist ein Tupel F:=(U,T,R,Y,p), wobei U, T und R endliche Mengen sind, deren Elemente man Benutzer, Tags bzw. Ressourcen nennt.
Y ist eine ternäre Relation zwischen diesen Mengen, d. h. Y U×T×R, deren Elemente Tag Assignments heißen. Die Menge von Tag Assignments, die ein Benutzer zu einer Ressource herstellt, heißt Eintrag oder Post.
p ist eine benutzerspezifische Unter-/Obertag-Relation, d. h. p U×T×T, die Is-A-Relation genannt wird.
Hotho et al., Das Entstehen von Semantik in BibSonomy, 2006
http://www.kde.cs.uni-kassel.de/stumme/papers/2006/hotho2006entstehen.pdf
⊆
⊆
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Demo - Flickr Related Tag Browser
http://www.airtightinteractive.com/projects/related_tag_browser/app/
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Diskussion
Unterschiede zwischen Folksonomie und Ontologie
Kann eine Folksonomie eine Ontologie sein?
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Ontologie vs. Folksonomie
Kontrolliertes Vokabular / Unkontrolliertes Vokabular
Konzepte / Wörter
Experten / Nutzer
Modellieren / Tags
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Ende
Danke für die Aufmerksamkeit
Fragen / Kommentare?
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License
This work is licensed under the Creative Commons Attribution 2.0 Austria License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/at/.
Contributors:
Mathias Lux
Peter Scheir
Klaus Tochtermann