Semantisches Prozessmanagement und E-Business

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1 explicit shared domain conceptualization semantics formal menatal model Semantisches Prozessmanagement und E-Business Lehrveranstaltung im SS 2013 Michael Fellmann Institut für Informationsmanagement und Unternehmensführung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann

2 Agenda XML-Einführung Grundbegriffe Von XML zu RDF RDF als Rahmenwerk für Metadaten RDF-Komponenten RDF-Modell und Syntax RDF Schema Aktuelle Entwicklungen in der Datenstrukturierung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 2

3 XML Markierungssprachen Idee der Markierungssprachen Konzept der Markierungssprachen Grundidee ist, dass Text mit Metainformation über den Text gemischt wird. Die Metainformationen werden durch Tags (Markierungen) hinzugefügt, diese sind sowohl durch Menschen, wie auch Maschinen lesbar. Tags (Markierungen) Es werden für die Kennzeichnung von Tags reservierte Zeichenketten verwendet Tags umschließen die Informationen, d.h. es gibt einen öffnenden und einen schließenden Teil Beispiele anhand von HTML: <b>fett</b> erscheint im Browser als fett <i>kursiv</i> erscheint im Browser als kursiv Tags müssen nicht zwangsläufig durch eckige Klammern realisiert werden, LaTeX verwendet z.b. ein anderes Format: \textbf{fett} bzw. \textit{kursiv}. Tags müssen sich nicht auf die Darstellung beziehen. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 3

4 XML Markierungssprachen Historie im groben Überblick Historische Entwicklung 1967: Idee der Markup-Sprachen, William Tunnicliffe (CGA) generic coding 1969: GML: Formal definierter Datentyp (Goldfarb, Mosher und Lorie) 1986: SGML: Standard Generalized Markup Language (ISO-Standard) 1989: HTML: Hypertext Markup Language (Tim Berners-Lee) 1995: CSS: Cascaded Style Sheets 1998: XML 1.0: Extensible Markup Language (Bray, Paoli, Sperberg-McQueen) (Update 2008: XML 1.1) 1999: XSLT: Extensible Stylesheet Language Transformations (James Clark) (Update 2007: XSLT 2.0 und XPath 2.0) 1999: RDF, RDF(S): Resource Description Framework (Lassila, Swick) (Update 2004: Ende der Überarbeitung der ersten Version) 2004: OWL: Web Ontology Language (Smith, Welty, McGuinnes) 2009: OWL 2: Web Ontology Language Version 2 (W3C OWL Working Group) 201x: RDF 2??? SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 4

5 XML XML-Grundlagen Was ist XML Charakterisierung von XML XML = extensible Markup Language XML ist ein Basisstandard, der Ein Datenformat für Auszeichnungssprachen definiert. Dieses besteht aus grundlegenden syntaktischen Regeln, denen alle XMLkonformen Markupsprachen genügen müssen. Die Definition beliebiger Auszeichnungssprachen erlaubt. Beispiele für XML-basierte Sprachen XHTML, WSDL, SOAP, RSS OpenDocument (OpenOffice), Office Open XML (Microsoft Office) SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 5

6 XML XML-Grundlagen Terminologie Element Elemente enthalten Text, weitere Elemente, oder gar nichts. Attribut Beispiel:<student>Max Mustermann</student> Attribute sind zusätzliche Informationen zu Elementen, ihre Reihenfolge ist im Gegensatz zur Reihenfolge von Elementen irrelevant. Attributwerte sind die Ausprägungen der Attribute, sie stehen in Anführungszeichen. Beispiel: <student geburtsdatum=" " geschlecht="m"> Max Mustermann </student> Gemischter Inhalt (Mixed Content) Ein Element enthält Zeichendaten und Unterelemente gemischt. Beispiel:<text>Das ist <fett>wichtig</fett></text> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 6

7 XML XML-Grundlagen Struktur Die Struktur eines XML-Dokuments entspricht einer Hierarchie, es kann zwischen Eltern- und Kind-Elementen unterschieden werden. Man spricht auch von einer Baumstruktur. Das Wurzel- oder Dokument-Element ist das oberste Element (die Wurzel des Baumes). Beispiel: <?xml version="1.0"?> <rootelement> <elternelement> <kindelement> </kindelement> </elternelement> </rootelement> Eltern- und Kind-Elemente Eltern-Element ist ein Synonym für ein Element, das in der Hierarchie der Elemente eine Stufe höher steht. Kind-Element ist ein Synonym für ein Element, dass in der Hierarchie der Elemente eine Stufe niedriger steht. Es handelt sich um relative Begriffe SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 7

8 XML XML-Grundlagen XML-Schema Schema-Fragment zur Spezifikation eines Elements person Instanz-Daten Namensraum <xs:schema xmlns:xs=" <xs:element name="person"> <xs:complextype> <xs:sequence> <xs:element name="name" type="xs:string" /> <xs:element name="alter" type="xs:decimal"/> <person> <name>max</name> <alter>42</alter> </person> </xs:sequence> </xs:complextype> </xs:element> </xs:schema> Element-Deklaration Inhaltsmodell (sequence, choice, all, any) SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 8

9 XML Validierung von XML Wohlgeformtheit Zur Validierung allgemein Der Begriff der Validierung bezeichnet die Konformität eines Dokumentes zu Regeln (in anderen Kontexten wird dies auch als Verifikation bezeichnet). Hinsichtlich der Regeln kann zwischen Regeln für wohlgeformte und gültige Dokumenten unterschieden werden. Regeln zur Sicherstellung der Wohlgeformtheit Strukturelle Anforderungen Ein XML-Dokument hat genau EIN Wurzelelement, das sämtliche anderen Element beinhaltet. Die Reihenfolge der öffnenden und schließenden Elemente ist wichtig. Das jeweils zuletzt geöffnete Element muss zuerst geschlossen werden. Beispiele (falsche Reihenfolgen): <element1> <element2> </element1> </element2> <element1> <element2> </element1> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 9

10 XML Validierung von XML Wohlgeformtheit Regeln zur Sicherstellung der Wohlgeformtheit (Fortsetzung) Namen Groß- und Kleinschreibung ist relevant (Case sensitive). Attribut-Namen dürfen keine Sonderzeichen enthalten Tag-Namen dürfen keine Sonderzeichen enthalten außer : - _ (Hinweis: In XML 1.1 sind zusätzliche Zeichen erlaubt!) Sonderzeichen Sonderzeichen bzw. die Zeichen, die XML selbst verwendet, müssen speziell behandelt ( maskiert ) werden XML-eigene Zeichen mit Ersetzungen, z.b. > wird zu &gt gt; Beliebige Sonderzeichen mit numerischen Entities, z.b. Ä wird zu ä SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 10

11 XML Validierung von XML Gültigkeit Gültigkeit eines Dokuments Ein Dokument ist wohlgeformt und zusätzlich verweist es auf eine Grammatik, die die Dokumentstruktur vorgibt. Bekannte Sprachen hierfür sind u. a.: DTD, Relax NG, XML-Schema (Sicherstellung struktureller Gültigkeit) Schematron (über Regeln sind auch Aspekte der Kohärenz überprüfbar) Gültigkeit bedeutet, dass die Regeln der Grammatik ebenfalls befolgt werden. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 11

12 RDF Agenda XML-Einführung Grundbegriffe Von XML zu RDF RDF als Rahmenwerk für Metadaten RDF-Komponenten RDF-Modell und Syntax RDF Schema Aktuelle Entwicklungen in der Datenstrukturierung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 12

13 Von XML zu RDF Eigenschaften von XML Charakterisierung Allgemeine Merkmale Anwendungsunabhängigkeit, Standardisierung und Lesbarkeit vereinfacht Austausch zwischen unterschiedlichen Systemen und die Entwicklung von Anwendungen. XML selbst trifft keine Annahmen über die Verwendung der Daten. Dominierendes Merkmal von XML ist die hierarchische Strukturierung der Daten. Semantik Eine Semantik ist primär an die Interpretation der Hierarchie gebunden, kann jedoch auch aus dem Namensraum und den Element- und Attributnamen (allerdings nur vom Menschen!) abgeleitet werden. Die Beziehung zwischen über- und untergeordneten Elementen ist jedoch nicht beschränkt und kann unterschiedliche Ausprägungen haben, z.b. part-of, is-a, etc. XML ist zur Repräsentation strukturierter Daten geeignet Die Bedeutung der Element-Hierarchie kann nicht expliziert werden! SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 13

14 Von XML zu RDF Idee: Es gibt nur noch Subjekt, Prädikat und Objekt (!) Explizit spezifizierte Relationen (Prädikate) verbinden ein Subjekt mit einem Objekt Erläuterung des SPO-Ansatzes Die komplexe hierarchische Struktur wird durch einfache Aussagen mit Subjekt, Prädikat, Objekt ersetzt (bewusste Anlehnung an Begriffe aus der Linguistik). Das Objekt einer Aussage kann wiederum Subjekt einer anderen Aussagen sein. Die Gesamtheit der Aussagen bildet einen Graph. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 14

15 Von XML zu RDF Aufgabe <firma> Graphstruktur 1. Wandeln Sie die XML-Hierarchie in eine Graphstruktur um, wobei Subjekte u. Objekte als Knoten (Ellipsen), Prädikate als beschriftete Kanten (Pfeile) dargestellt werden sollen. Ausnahme: Wenn das Objekt eine Zeichenfolge wie Tina Muster ist, verwenden Sie ein Rechteck. Zeichnen Sie den Graphen! <abteilung name="fue"> <leitung>max Muster</leitung> <mitarbeiter> <person> <name>tina Muster</name> <adresse> <strasse>am Rosenberg 7</strasse> </adresse> </person>... </mitarbeiter> </abteilung> 2. Welche Vorteile sehen Sie in einer Strukturierung von Metadaten als Graph? </firma> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 15

16 Agenda XML-Einführung Grundbegriffe Von XML zu RDF RDF als Rahmenwerk für Metadaten RDF-Komponenten RDF-Modell und Syntax RDF Schema Aktuelle Entwicklungen in der Datenstrukturierung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 16

17 RDF Relevanz von RDF und interoperablen Metadaten Metadatenaustausch in verschiedenen Domänen Austausch von Metadaten Industrie: Daten werden zwischen verschiedenen Standorten ausgetauscht. Beispiel: Statoil nutzt RDF/XML, um Daten zwischen 40 Anlagen auszutauschen. E-Government: Daten werden länderübergreifend zwischen Behörden ausgetauscht. Beispiele: Es existieren zahlreiche Projekte wie SemanticGov, SERES, Tikesos, etc. Gesundheitswesen: Daten werden in medizinischen Prozessen weitergegeben. Beispiele: Vokabulare wie SNOMED-CT und HL7/RIM werden in RDF abgebildet. Medienindustrie: Inhalte werden semantisch beschrieben. Beispiele: New York Times, BBC etc. beschreiben Teile ihrer Angebote mit RDF. Handel: Daten über Produkte und Dienste werden in Webseiten eingebettet. Beispiel: BestBuy nutzt das RDF-Vokabular GoodRelations, um Produkte im Web zu beschreiben. Im großen Rahmen werden Daten auch im Web als Linked Open Data bereitgestellt, wobei häufig RDF zum Einsatz kommt. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 17

18 RDF Relevanz von RDF und interoperablen Metadaten RDF als Austauschformat für Prozessinformation Prozessmodellierungswerkzeuge Signavio Process Editor (ERDF, RDF) SemTalk (OWL/RDF) Prozesswikis Prozessmodellierung mit Wiki-Ansätzen kombiniert Moki Wiki (OWL/RDF) Wikiing Pro (RDF) Beispiel: Moki-Wiki (moki.fbk.eu) Semantic Web Services Semantische Beschreibung von Diensten und Funktionen Quelle: WSMO zur Beschreibung von Web Services (OWL/RDF-Mapping vorhanden) OWL-S zur Beschreibung von Web Services (OWL/RDF) SAWSDL zur Annotation von WSDL mit RDF- oder OWL-Beschreibungen (OWL/RDF) SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 18

19 RDF Relevanz von RDF und interoperablen Metadaten Einordnung in das Schichtenmodell des Semantic Web SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 19

21 RDF RDF: Ein Rahmenwerk für Metadaten Zuordnung der RDF-Komponenten zur zuvor entwickelten Metadaten-Architektur Semantik Modell/Struktur Syntax Identifikation Quelle: Eigene Erstellung 2004, Veröffentlicht in Wikipedia RDF/XML XML UNICODE Binärdaten SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 21

22 RDF RDF: Ein Rahmenwerk für Metadaten Erste Annäherung RDF ist ein Rahmenwerk, das festlegt, wie weitere Metadaten-Vokabulare definiert werden können und ist Bestandteil der Semantic-Web-Initative des World Wide Web Consortiums (W3C). RDF Besteht aus drei Komponenten: RDF-Modell: Generisches Modell für Metadaten, das im Wesentlichen Tripeln aus Subjekt, Prädikat und Objekt vorsieht. Concepts and Abstract Syntax RDF Semantics RDF/XML: Syntax zur Repräsentation eines Metadaten-Modells RDF/XML Syntax Specification RDF-Schema: Vokabular zur Definition von Metadaten-Vokabularen RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 22

23 RDF RDF: Ein Rahmenwerk für Metadaten Eindeutige Identifikation von Ressourcen mit URIs URI als Adressierungs-Mechanismus für konkrete und abstrakte Ressourcen RFC 3986: A Uniform Resource Identifier (URI) is a compact sequence of characters that identifies an abstract or physical resource. Aufbau: <uri-scheme>:<scheme-specific-string> IANA registriert die Schemata Beispiele für Schemata und ihre Definitionen: http: RFC1630 urn: RFC2141 Erlaubte Zeichen URI: Alle Zeichen, die im ASCII-Zeichensatz enthalten sind IRI (Internationalized Resource Idenitifier, RFC 3987): Auch Nicht-ASCII-Zeichen sind zugelassen. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 23

24 RDF RDF: Ein Rahmenwerk für Metadaten Verwendung von URIs in RDF Anforderungen des RDF-Standards an URIs Lediglich syntaktische Korrektheit Ressourcen müssen nicht physikalisch vorhanden sein Beschreibung physikalisch nicht zugreifbarer Ressourcen möglich Wie behandeln RDF-Parser die URIs? Syntaktische Prüfung bei bekannten URI-Schemata (z.b. http) Bei Webadressen (URLs) können durch Dereferenzierung des URI eventuell physikalisch vorhandene Ressourcen geladen werden. Gute Praxis: Jeder URI eines Informationsobjekts sollte eine kurze HTML- oder XML-Beschreibung hinterlegt werden SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 24

26 RDF > Modell und Syntax Das RDF-Modell als Basisstruktur von Aussagen Grundgedanke: Modellierung von Metadaten durch einfache Sätze mit Subjekt, Prädikat und Objekt. Das RDF-Modell existiert unabhängig von einer konkreten Repräsentationsform. Formale Beschreibung des RDF-Modells erfolgt in: Concepts and Abstract Syntax RDF Semantics Repräsentation / Serialisierung auf verschiedene Weisen möglich: RDF-Modell RDF-Graph RDF/XML (normativ) Turtle, Manchester, Functional-Style SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 26

27 RDF > Modell und Syntax Das RDF-Modell Weitere Eigenschaften Unterstützung von XML-Namensräumen Sicherstellung der weltweiten Eindeutigkeit von Beschreibungen. Außerdem: Erweiterbarkeit um Elemente aus fremden Vokabularen. Datentypen Untypisierte Literale Typisierte Literale: Nutzung von XMLSchema-Datentypen Bereitstellung spezieller Konstrukte Anonyme Knoten Behälterstrukturen Kollektionen Werden im Rahmen der Vorlesung nicht betrachtet Reifikation: Aussagen über Aussagen SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 27

28 RDF > Modell und Syntax Das RDF-Modell Repräsentationsformen RDF-Graph (Beispiel) [Quelle: SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 28

29 RDF > Modell und Syntax Das RDF-Modell Repräsentationsformen Turtle-Syntax : dc: exterms: exstaff: < Default-Namensraum Weitere Namensräume :index.html exterms:creation-date "August 16, 1999" ; dc:language "en" ; dc:creator exstaff: Weiterführendes zu Turtle: SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 29

30 RDF > Modell und Syntax Das RDF-Modell Repräsentationsformen RDF/XML (Beispiel, mit Hervorhebung der Namensräume) <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:dc=" xmlns:exterms=" Importierte Vokabulare <rdf:description rdf:about=" <exterms:creation-date>august 16, 1999</exterms:creation-date> <dc:language>en</dc:language> <dc:creator rdf:resource=" </rdf:description> </rdf:rdf> Erweiterbarkeit ist gewährleistet! SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 30

31 RDF > Modell und Syntax Datentypen Ungetypte Literale Beispiel [Quelle: <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:exterms=" <rdf:description rdf:about=" <exterms:age>27</exterms:age> </rdf:description> </rdf:rdf> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 31

32 RDF > Modell und Syntax Datentypen Getypte Literale Beispiel [Quelle: Nutzung der XMLSchema Built-In Datentypen möglich Beispiel in Turtle-Syntax: exstaff:85740 exterms:age "27"^^xsd:integer SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 32

33 RDF > Modell und Syntax Datentypen Getypte Literale Beispiel in RDF/XML <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:exterms=" <rdf:description rdf:about=" <exterms:age rdf:datatype=" >27</exterms:age> </rdf:description> </rdf:rdf> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 33

34 RDF > Modell und Syntax Anonyme Knoten Motivation Gründe für das Auftreten anonymer Knoten: Nicht atomare Objekt-Werte / Gruppierung mehrerer Werte Umgehung des strengen Tripel-Konzeptes vgl. Shelly Powers: Practical RDF, O Reilly 2003 Aggregation mehrerer Objekte zu einem Konzept, das als solches außerhalb des Graphs (Modells) nicht von Interesse ist und daher nicht referenziert werden muss. Beispiel: Adresse vgl. Abschnitt 2.3 Um eine bestimmte Bedeutung auszudrücken: z.b. Empfehlung einer Gruppe von Büchern vs. Einzel-Empfehlung eines jeden Buchs der Gruppe. Natürliches Auftreten bei Behälter-Strukturen SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 34

35 RDF > Modell und Syntax Anonyme Knoten Beispiel als Graph [Quelle: SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 35

36 RDF > Modell und Syntax Anonyme Knoten Beispiel in Folie 30)... exstaff:85740 exterms:address [ exterms:city "Bedford" ; exterms:street "1501 Grant Avenue" ; exterms:state "Massachusetts" ; exterms:postalcode "01730" ] SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 36

37 RDF > Modell und Syntax Anonyme Knoten Beispiel in RDF/XML <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:dc=" xmlns:exterms=" <rdf:description rdf:about=" <exterms:address> <rdf:description> <exterms:city>bedford</exterms:city> <exterms:street>1501 Grant Avenue</exterms:street> <exterms:state>massachusetts</exterms:state> <exterms:postalcode>01730</exterms:postalcode> </rdf:description> </exterms:address> </rdf:description> </rdf:rdf> Anonymer Knoten SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 37

39 RDF > RDF-Schema RDF-Schema Abgrenzung zu XML Schema Verhältnis Dokument, Schema RDF-Schemata verhalten sich zu RDF-Dokumenten ähnlich wie XML-Schemata zu XML-Dokumenten Ein RDF Schema ist gleichzeitig ein gültiges RDF-Dokument (und XML-Dokument) Unterschiede Im Gegensatz zu XML Schema werden jedoch nicht syntaktische Beschreibungen wie Elementnamen und Häufigkeit des Auftretens definiert, sondern semantische Aspekte. Beispiel: Das Attribut haspublished darf nur auf Instanzen der Klasse Mensch angewendet werden, nicht jedoch auf Instanzen der Klasse Tier. In der Schemasprache formuliert, hat das Attribut haspublished die Domäne Mensch. RDF-Schemata betonen die Hierarchische Gliederung nicht so stark SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 39

40 RDF > RDF-Schema RDF-Schema Kurzbeschreibung Vererbung Mehrfachvererbung auf Klassenebene mit dem Prädikat rdfs:subclassof. Vererbung auf Property-Ebene mit dem Prädikat rdfs:subpropertyof. Domänen und Wertebereiche sind für Properties definierbar Beschränkung des Auftretens (Domäne) von Attributen auf eine oder mehrere Klassen möglich mit dem Prädikat rdfs:domain. Wertebereich für Objekte definierbar: Beschränkung des Objekt-Wertes auf eine Klasse (durch Container-Klasse und Vererbung jedoch umgehbar) mit dem Prädikat rdfs:range SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 40

41 RDF > RDF-Schema RDF-Schema Klassendefinitionen Beispiel als Graph [Quelle: SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 41

42 RDF > RDF-Schema RDF-Schema Klassendefinitionen Beispiel in : rdf: rdfs: < :MiniVan rdfs:subclassof :PassengerVehicle, :Van. :PassengerVehicle rdfs:subclassof :MotorVehicle. :Truck rdfs:subclassof :MotorVehicle. :Van rdfs:subclassof :MotorVehicle. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 42

43 RDF > RDF-Schema RDF-Schema Klassendefinitionen Beispiel in RDF/XML <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:rdfs=" xml:base=" <rdfs:class rdf:id="motorvehicle"/> <rdfs:class rdf:id="passengervehicle"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdfs:class> <rdfs:class rdf:id="truck"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdfs:class> <rdfs:class rdf:id="van"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdfs:class> <rdfs:class rdf:id="minivan"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#van"/> <rdfs:subclassof rdf:resource="#passengervehicle"/> </rdfs:class> </rdf:rdf> Klassen- Definitionen SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 43

44 RDF > RDF-Schema RDF(S)-Beispiel: Klassen, Properties, Instanzen Beispiel als Graph Instanzen-Ebene Schema-Ebene SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 44

45 RDF > RDF-Schema RDF-Schema Klassendefinitionen Beispiel in : rdf: rdfs: < :MotorVehicle a rdfs:class. :Fuel a rdfs:class. :consumes a rdf:property ; rdfs:domain :MotorVehicle ; rdfs:range :Fuel. :diesel a :Fuel. :my_vehicle a :MotorVehicle ; :consumes :diesel. SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 45

46 RDF > RDF-Schema RDF(S) Beispiel: Klassen, Properties, Instanzen Beispiel in RDF/XML <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:rdfs=" xmlns:vec=" xml:base=" <! Klassen > <rdfs:class rdf:id="motorvehicle"/> <rdfs:class rdf:id="fuel"/> <! Properties > <rdf:property rdf:id="consumes"> <rdfs:domain rdf:resource="#motorvehicle"/> <rdfs:range rdf:resource="#fuel"/> </rdf:property> <! Instanzen > <vec:fuel rdf:id="diesel"/> <vec:motorvehicle rdf:id="my_vehicle"> <vec:consumes rdf:resource="#diesel"/> </vec:motorvehicle> </rdf:rdf> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 46

47 RDF Kritische Würdigung von RDF Abschließende Bemerkung Was kann RDF? Definiert ein Modell für einfache Aussagen über Ressourcen. Besitzt mit RDF Schema ein Vokabular zur Definition von Vokabularen inkl. Vererbungs- und Beschränkungsmechanismen. Definiert mit RDF/XML eine Syntax zur Repräsentation eine Modells. Semantik ist über Namensräume erweiterbar. und was nicht? RDF definiert keine domänenspezifische Semantik, diese muss extern definiert und über Namensräume werden. Über einfache Vererbungs-Mechanismen hinaus keine weitergehenden Beziehungen zwischen Klassen definierbar. RDF ist eine Art Datenmodell für Metadaten, vergleichbar dem Relationalen Datenmodell für Datenbanken SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 47

49 Aktuelle Entwicklungen Trend 1: Nutzerfreundliche Syntax XML wird als Oberflächensyntax zugunsten einfacherer Formate zurückgedrängt Beispiele für minimalistische Formate Für Graphstrukturen: N3, TURTLE, Manchester OWL, Functional-Style und Weitere. Für Hierarchien: JSON (JavaScript Object Notation) als Konkurrent zu XML. Welche Vorteile besitzen die einfachen Formate? Schnelles Schreiben von Hand. Text-orientierte Nutzerschnittstellen mit Auto-Completion sind teils angenehmer/einfacher/schneller als eine aufwendige GUI. Weniger Ballast bei großen Datenmengen. und welche Nachteile? Im Vergleich zu XML schwächere Standardisierung Weniger Werkzeuge vorhanden zur Verarbeitung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 49

50 Aktuelle Entwicklungen Trend 2: Direkte Verarbeitung der Daten Vermeidung von Programmierschnittstellen Beispiel: JSON Die JavaScript Object Notation erlaubt die Repräsentation einfacher Datenstrukturen. Die Daten können mittels der eval()-funktion direkt innerhalb der Skriptsprache JavaScript verarbeitet werden. Einfache Schemasprache (JSON Schema gegenwärtig [Frühjahr 2013] in der Entwicklung der IETF). Was sind die Vor- und Nachteile? Einarbeitung in Programmierschnittstelle oder Bibliotheken kann weitgehend entfallen. Die Typisierung der Daten ist wenig präzise. XML wird auf absehbare Zeit die Lingua franca zur Datenbeschreibung bleiben SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 50

51 explicit shared domain conceptualization semantics formal menatal model Semantisches Prozessmanagement und E-Business Lehrveranstaltung im SS 2013 Michael Fellmann Institut für Informationsmanagement und Unternehmensführung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann

52 ANHANG Anhang SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 52

53 ANHANG Syntax-Abkürzungsmechanismen (1/4) Nutzung von XML-Entitäten zur Abkürzung beliebiger Zeichenfolgen Prinzip der XML-Entitäten (engl. XML Entities) Deklaration einer Zeichenkette zusammen mit einer Abkürzung vor dem Wurzelelement eines XML-Dokumentes innerhalb der Dokumenttypdeklaration. An jeder Stelle, an der die Abkürzung verwendet wird, verhält sich der XML-Prozessor so, also ob die gesamte Zeichenfolge gemeint wäre. Funktioniert wie ein Makro bzw. Suchen & Ersetzen Beispiel <?xml version="1.0"?> Entity-Deklaration <!DOCTYPE rdf:rdf [ <!ENTITY xsd " ]> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:exterms=" <rdf:description rdf:about=" <exterms:age rdf:datatype="&xsd;int">27</exterms:age> </rdf:description> </rdf:rdf> Entity-Referenzierung SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 53

54 ANHANG Syntax-Abkürzungsmechanismen (2/4) Nutzung des XML-Base-Attributes zur Abkürzung von URIs Prinzip des XML-Base-Attributes Deklaration eines XML-Namensraumes innerhalb des Wurzelelementes eines XML- Dokumentes. Bei den Attributen rdf:about, rdf:id, rdf:resource, die als Werte URIs aufnehmen, wird bei unvollständiger URI-Angabe der XML-Basis-URI zugrunde gelegt. Funktioniert wie eine unsichtbare Auto-Vervollständigen -Funktion Beispiel <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xml:base=" <rdf:description rdf:about="#z4">... </rdf:description> </rdf:rdf> XML-Base-Deklaration Abgekürzter URI, Langform: SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 54

55 ANHANG Syntax-Abkürzungsmechanismen (3/4) rdf:about vs. rdf:id Erläuterung der Unterschiede rdf:about Erlaubt die Angabe eines URI für eine zu beschreibende Ressource. rdf:id Gibt eine zu beschreibende Ressource an und impliziert eine Prüfung, dass dieser Name im verwendeten Namensraum einmalig ist. Bei Verwendung von rdf:id kann der Fragment-Identifizierer # weggelassen werden, Beispiel dieser wird von der interpretierenden Software automatisch ergänzt. <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xml:base=" <rdf:description rdf:id="z4">... </rdf:description> XML-Base-Deklaration Abgekürzter URI, Langform: </rdf:rdf> SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 55

56 ANHANG Syntax-Abkürzungsmechanismen (4/4) rdf:about vs. rdf:id Weitere Anmerkungen Weitere Anmerkungen Wenn rdf:id verwendet wird, dann sollte der xml:base-uri keinen Fragment- Identifizierer aufweisen, da dieser bei der Konkatenation (Zusammensetzung des URI aus dem Basis-URI und dem lokalen Wert) sonst verdoppelt wird. Wenn der xml:base-uri keinen Fragment-Identifizierer aufweist, sollte entweder bei rdf:about und rdf:resource-angaben der Fragment- Identifizierer vorangestellt werden (sog. dashed vocabularies ), um die sekundäre Ressource zu kennzeichnen, oder es wird ein Slash am Ende des Basis-URI verwendet (sog. slashed vocabularies ). Dies führt allerdings bei über rdf:id identifizierten Ressourcen zu einer unschönen Doppelung der Form baseuri/#instancename. Siehe auch: sowie Der intuitiven Verständlichkeit und Lesbarkeit wegen wird zur Definition von Ressourcen das Schema rdf:id="id" verwendet, zur Referenzierung rdf:about="#id" bzw. rdf:resource="#id". SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 56

57 ANHANG Lang- und Kurzform der Instanziierung von RDF(S)-Klassen Beispiel in RDF/XML <?xml version="1.0"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:rdfs=" xmlns:vec=" xml:base=" <vec:motorvehicle rdf:id="my_vehicle"/> <rdf:description rdf:id="my_vehicle"> <rdf:type rdf:resource="#motorvehicle"/> </rdf:description> Kurzform der Instanziierung Ausführliche Form der Instanziierung </rdf:rdf> Beide Formen der Instanziierung sind semantisch gleichwertig! SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 57

58 ANHANG W3C-Validator Wesentliche Funktionen: Validierung von RDF Ausgabe eines Graphen SBPM& EB SS 2013 Michael Fellmann 58