Inhaltsverzeichnis. Vorwort

Transkript

1 Vorwort v I Grundlagen 1 1 Einleitung Daten, Information und Wissen Wissen im Alltag: Ein menschliches Beispiel Beispielszenario Wissensarbeit - Wunsch und Wirklichkeit Semantik und semantische Technologien Metadaten Der weitere Inhalt dieses Buches 15 2 Wissensrepräsentation Prinzipien der maschinellen Wissensverarbeitung Fakten und Regeln Formalisierung von Aussagen Fakten Inferenz mit Regeln Anfragen Logik und Inferenz Logische Operatoren Inferenzmechanismen Prädikatenlogik Symbolformen Quantoren Semantische Netze Wissensdarstellung mit Graphen Relationen und ihre Eigenschaften Eigenschaften Semantischer Netze Kardinalität von Relationen Frames Der Schemabegriff Frames als Denkmodell Klassifikation Generalisierung und Spezialisierung Vererbung Instanziierung Taxonomien Multi-perspektivische Schemahierarchien Probleme bei unterschiedlichen Rollen Conceptual Dependencies 52 Bibliografische Informationen digitalisiert durch

2 viii Handlung und Zustand Handlungsoptionen Mentale Drehbücher Taxonomien mit formaler Semantik: Die KL-ONE-Familie Superkonzepte Rollen Vererbung und Rollenrestriktionen Wohlgeformte Terme und ihre Semantik Subsumption und Klassifizierung Ontologien Der Ontologiebegriff in der Informatik Aufbau von Ontologien Nutzen von Ontologien Fazit Weiterführende Literatur 72 3 Semantische Netze, Thesauri und Topic Maps Grundlagen Struktur Semantischer Netze Klassifikation Semantischer Netze Grafische Notationen Mind-Maps Concept-Maps Conceptual Graphs Grafische vs. Lineare Notationen Weitere Repräsentationstechnologien Thesauri Topic Maps Fazit Weiterführende Literatur Das Resource Description Framework Von der Präsentations- zur Inhaltssicht Präsentationsebene: Die Hypertext Markup Language HTML Die Strukturierungssprache XML Umgang mit Mehrdeutigkeit: Disambiguierung durch Zuweisung von Namensräumen Das RDF-Datenmodell Container Aussagen über Aussagen: Reifizierung Ontologische Strukturierung von Daten: RDF-Schema (X)HTML-Erweiterung: RDFa Die Web Ontology Language (OWL) Fazit 126

3 4.7 Weiterführende Literatur Ontologien und Ontologie-Abgleich in verteilten Informationssystemen Motivation: Ontologien in verteilten IT-Systemen Explizite Konzeptualisierungen als Basis semantischer IT-Systeme Ontologien in verteilten Informationslandschaften Abgleich von Ontologien Repräsentation von Abbildungen zwischen Ontologien Heuristiken zur automatischen Berechnung von Beziehungen zwischen Ontologien Integration von Mapping-Vorschlägen Zusammenfassung: Der generelle Matching-Prozess Werkzeuge Alignment API S-Match Die PROMPT-Suite Fazit Weiterführende Literatur Anfragesprachen und Reasoning Anfragesprachen Einfache SPO-Anfragen SPARQL Anfragesprachen für OWL Reasoning Hornlogik und F-Logik Reasoning für OWL Fazit Weiterführende Literatur 174 II Fundamentale Dienste und Funktionen Linked Open Data, Semantic Web Datensätze Linked Open Data - die Grundlagen Veröffentlichen von Linked Open Data Wrapping von existierenden Datensätzen Beispiele für LOD-Services Dump-Konversion: DBpedia Online-Konversion: DBTropes Zugriff auf Linked Data REST & HTTP Content Negotiation Zugriff durch menschliche Nutzer Zugriff in Anwendungen Beispiel 199

4 x 7.6 Fazit Weiterführende Literatur Semantik in der Informationsextraktion Informationsextraktion Generischer Aufbau einer Informationsextraktion Syntaktische Analyse Semantische Analyse Templates Ontologien in der Informationsextraktion Formale Modellierung von sprachlichem Hintergrundwissen Extraktionsontologien Formale Modellierung von Domänenwissen Formale Anfragesprachen zur Spezifikation von Templates Formale Repräsentation von Extraktionsresultaten Semantisches Anreichern von Dokumenten Semantische Annotationen Fazit Weiterführende Literatur Semantische Suche Der Begriff Semantische Suche Grundlagen Viele Definitionen ein Ziel Kategorien semantischer Suchmaschinen Formularbasierte Suche Suchmaschinen mit RDF-basierten Anfragesprachen Faceted Browsing Semantikbasierte Schlüsselwortsuchmaschinen Question Answering Tools Schlüsselwortsuche mit semantischer Nachverarbeitung Semantikbasierte intelligente Visualisierung Architektur und Ansätze Wissensbasis, Suchraum Anfrageverarbeitung Ansätze, Suchalgorithmen Beispiele Benutzerkontext, Personalisierung und Transparenz Benutzerkontext und Personalisierung Transparenz Fazit Weiterführende Literatur Erklärungsfähigkeit semantischer Systeme Szenario 254

5 xi 10.2 Der Begriff der Erklärung Erklärungen im Alltag Wissenschaftliche Erklärungen Erklärungen in Expertensystemen MYCIN NEOMYCIN RED PEA REX Aspekte von Erklärungen Arten von Erklärungen Ziele von Erklärungen Darstellungen von Erklärungen Wahrheit und Erklärung Anforderungen an Erklärungen Erklärungsszenario Erklärungen im Semantic Web Inference Web Erklärungskomponente von RadSem Fazit Weiterführende Literatur 277 III Anwendungen Semantische Webservices zur Steuerung von Produktionsprozessen Einleitung Grundlagen Steuerungen in heutigen Produktionsanlagen Serviceorientierte Architekturen Semantische Webservices Anwendungsfeld Semantische Webservices in der Produktionsdomäne Experimenteller Aufbau Semantisches Auffinden von Webservices in der Produktion Semantische Annotation der Webservices Erstellungsprozess und Struktur der Ontologien Systemarchitektur und Ablauf des semantischen Auffindens von Webservices Automatische Orchestrierung zur Erstellung flexibler Produktionsprozesse Semantisch unterstützte Prozessmodellierung Konzeptioneller Ansatz zur flexiblen Steuerung von Produktionsprozessen Fazit Weiterführende Literatur 310

6 xii 12 Wissensarbeit am Desktop Herausforderungen der Wissensarbeit auf dem Desktop Semantische Modellierung des Wissensraums Persönliches Informationsmodell (PIMO) Die NIE-Ontologien zur Datenrepräsentation Integration proprietärer Informationsquellen Der Semantic Desktop Ausgangssituation Die Idee des Semantic Desktops Nepomuk Semantic Desktop Refinder Wikis und Semantische Wikis Annotationen bei dokumentbasierter Arbeit Das persönliche Wiki im Semantic Desktop Feingranulare Annotationen - der Ansatz in Mymory Aufgabenmanagement für Wissensarbeiter Permanenter Aufgabenwechsel (Multitasking) Ziele für die technische Unterstützung Task Management-Systeme Semantische Aufgabenmodellierung Kontext eines Wissensarbeiters : ConTask: Kontextsensitives Aufgabenmanagement Fazit Weiterführende Literatur Semantische Suche für medizinische Bilder MEDICO-Ontologie-Hierarchie Representational Ontologies Upper Ontology Information Element Ontology Clinical Ontology Annotation Ontology Medical Ontologies Semantische Technologien im MEDICO-System MedicoServer SemanticSearch and SemanticAnnotation Tripel-Speicher Semantisches Volumen-Parsing Spatial DBMS Der 2-D-Annotations-Prototyp RadSem Die 3-D-Annotationsanwendung für den klinischen Betrieb Semantische Navigation Multimodal Dialogue Interface 378

7 xiii 13.3 Fazit Weiterführende Literatur Semantische Musikempfehlungen Grundlagen Musikontologien Social Music und das Semantic Web Datensammlungen zu musikbezogenen Informationen Traditioneller Musikjournalismus im Wandel der Zeit Musik und das Linked Open Data Projekt Algorithmen zur Musikempfehlung Inhaltsbasierte Verfahren Kollaboratives Filtern Hybride Ansätze Soziosemantische Musikempfehlungen Kollaboratives Filtern und Semantische Social Networks dbrec: DBpedia als Basis für Musikempfehlungen HORST - Holistic Recommendation and Storytelling Fazit Weiterführende Literatur Optimierung von Instandhaltungsprozessen durch Semantische Technologien Einleitung Grundlagen Interpretation von Kontextinformationen als Grundlage kontextadaptiver Anwendungen Systemarchitektur zur Interpretation und Nutzung von Ortsinformationen in Fabriksystemen Anwendungsfeld und Szenario Instandhaltungsprozesse in der industriellen Produktion Szenario Semantische nahtlose Navigationsanwendung Ontologiebasierte Situationsinterpretation Anwendungsbezogene Nutzung von Ontologien Fazit Weiterführende Literatur 422 Literaturverzeichnis 423 Akronyme 445 Index 449 Die Autorinnen und Autoren 455