Spectacle Ontologien Query II

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1 Spectacle Ontologien Query II von Tobias von Klipstein (Matrikel-Nr: ) Proseminar: Benutzungsintuition und Transparenz im Semantic Web (WS 03/04) Dozent: Cristina Vertan Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 1/11 Datum:

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Was ist Spectacle Die Architektur von Spectacle Spectacle am Beispiel von EnerSearch Spectacle Website Generator Zuordnung von Ontologien Entities auswählen Zuordnung der Domänenontologie Rendern der Entities Definition der Navigation Rendern der Navigation Filtern der Navigation Definition von Benutzerprofilen Spectacle Cluster Map Spectacle Cluster Map Viewer Visualisierung als Navigation auf einer Website... 9 Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 2/11 Datum:

3 1. Einleitung spectacle ['spektəkəl]: A spectacle is a strange or interesting sight. These collectors items always provide an unusual spectacle. Aktuelle Information-Retrieval-Systeme, wie z.b. Yahoo und Open Directory Project arbeiten mit festgelegten Navigationsstrukturen. Diese können als Lightweight Ontologien angesehen werden, da sie wie eine Klassenhierarchie mit Klassen-Relationen arbeiten. Bei Yahoo wird die Navigation über Kategorien angeboten, um zu einer Anzahl von Websites zu gelangen. Man kann die Kategorien somit als Klassen mit Unterklassen ansehen. Weiterhin gibt es bei Yahoo über den Link Siehe Auch Relationen zwischen den Klassen. Deswegen kann man diese Anwendungen auch ontologienbasierende Applikationen nennen, wobei allerdings die Navigation vom Informationsanbieter festgelegt wird. Ein Problem dieser Anwendungen ist, dass man eine 1:1-Zuordnung von der Ontologie zur Navigation herstellen muss. Daraus ergibt sich, dass die Navigation festgelegt ist. Weiterhin ergibt sich ein Problem dadurch, dass die Navigation vom Informationsanbieter definiert wird. Somit wird diese Navgiation nicht allen Usern gerecht, da jeder unterschiedliche Aufgaben, Sachkenntnisse und persönliche Erfahrungen hat. Zur Lösung dieser Probleme wurde nun die Applikation Spectacle von der Firma Aidministrator entwickelt, die hier im weiteren beschrieben wird. 2. Was ist Spectacle Spectacle ist eine Präsentationsplatform für Informationen, basierend auf der Semantik von Dokumenten, die aus einem Hypertext- und einem Visuellen Interface besteht. Das Hypertext-Interface wird Spectacle Website Generator und das visuelle Interface Spectacle Cluster Map genannt. Der Ansatz von Spectacle ist es, die Navigation zu personalisieren, sodass jeder Benutzer Informationen schneller und besser präsentiert bekommt, als mit den herkömmlichen Applikationen. Um dies zu bewerkstelligen, stellt der Benutzer in Spectacle keine expliziten Suchanfragen, sondern navigiert sich zu einer Auswahl von Informationen. Diese Navgation wird in Spectacle durch Ontologien hergestellt, die die jeweilige Domäne durch einen Klassensatz und ihrer Hierarchie beschreibt. 2.1 Die Architektur von Spectacle Spectacle kann verschiedene Datenquellen verwenden. Dazu zählen Datenbanken, Dokument-Repositories, Semantic Web-Quellen und andere Informationsquellen, die mit der Programmiersprache Java angesprochen werden können. Mit der Spectacle Onto API kann man die einzelnen Datenquellen einer Spectacle Präsentation zuordnen. Sie bietet kontrollierte Verfahren für den Transformationsprozess. Der Spectacle Server übernimmt die Auslieferung, Personalisierung und Präsentation der Informationen (Siehe Abbildung 1 auf der nächsten Seite). Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 3/11 Datum:

4 Abbildung 1: Die Spectacle Architektur 2.2 Spectacle am Beispiel von EnerSearch Um nun die Applikation Spectacle besser beschreiben zu können, wird diese am Beispiel der Firma EnerSearch vorgestellt, die Spectacle dazu verwendet, eine ontologienbasierende Navgiation über Ihre Publikationen zu bieten. Die Ontologie von EnerSearch besteht einerseits aus einer Lightweight Ontologie, die die Konzepte, die in den einzelnen Publikationen vorkommen, beschreibt. In dieser Ontologie werden die Relationen zwischen den einzelnen Konzepten beschrieben. Und andereseits aus einer Ontologie, die Metadaten, wie z.b. Autor und Titel der Publikationen, enthält. Der EnerSearch Dokumentenstamm besteht aus 85 Publikationen mit zusätzlichen Informationen auf separaten Webseiten. Die Ontologie beinhaltet insgesamt 8399 Konzepte und 242 Hauptkonzepte. Abbildung 2: Die Ontologie von EnerSearch (links: Konzepte-Ontologie, rechts: Metadaten-Ontologie) Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 4/11 Datum:

5 3. Spectacle Website Generator In diesem Abschnitt wird der Spectacle Website Generator am Beispiel von EnerSearch aufgezeigt. Schritt für Schritt wird mit Spectacle eine Website aufgebaut. 3.1 Zuordnung von Ontologien Um eine Website zu generieren, verwendet der Spectacle Website Generator ein RDF- Schema, auf dem die Navigation aufbaut. In Unterschied zu anderen Tools verwendet Spectacle nicht direkt das Schema für die Navigation, sondern baut eine Website auf, dessen Navigationstruktur auf dem RDF-Schema basiert. Dieser Vorgang wird mit folgenden Schritten realisiert: 1. Relevante Daten (Entities) aus den Datenquellen auswählen 2. Zuordnung von Begriffen, Relationen, Eigenschaften und Eigenschaftswerten aus der Domänenontologie zu taxonomischen Begriffen 3. Entwicklung eines HTML/XSL-Templates zum Rendern der Daten 4. Definition der Navigationspfade durch die Ontologie 5. Entscheidung, welche Daten in welcher Navigationsebene gerendert werden 6. Views definieren. Filtern der Navigation. 7. Definition von Benutzerprofilen Entities auswählen In diesem Schritt wählt man die Informationen aus, die mit Spectacle dargestellt werden sollen bzw. über die man navigieren möchte. Beispiele dafür wären Produkte oder Dokumente. Man navigiert über den Inhalt von Publikationsseiten. D.h., das Endergebnis einer Navigation wird eine Auswahl von Seiten sein. Weiterhin wurden als Entities noch die Konzepte der Ontologie ausgewählt, damit man auch über verwandte Konzepte navigieren kann Zuordnung der Domänenontologie Hier werden die Entities, basierend auf der Charakteristik des verfügbaren Inhalts, klassifiziert. Man weist den Entities einzelne Konzepte aus der Ontologie zu. Die Seiten-Entities werden durch einzelne Konzepte, Autoren und Projekte klassifiziert. Konzepte sind hierbei Klassen in der Ontologie, wobei Autor und Projekte Eigenschaftswerte sind. Damit hat man dann die Möglichkeit, dass man z.b. den Autor übergibt und vom System alle Publikationen dieses zurückbekommt. Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 5/11 Datum:

6 3.1.3 Rendern der Entities Hiermit ist gemeint, wie die Entities angezeigt werden sollen. Da es sich hierbei um eine Website handelt, wird ein HTML-Template erzeugt, mithilfe man die Entities darstellen kann. Abbildung 3: Anzeige der Entities bei EnerSearch Entities werden hier als Link zur Seite und einer Zusammenfassung des Inhalts angezeigt. Die Quelle, die zum Rendern der Information verwendet wird, sind die ontologischen Metadaten, die in jedem Dokument enthalten sind Definition der Navigation Nun wird der Navigationspfad über die Taxonomien festgelegt. Man definiert in Spectacle die Navigation nicht in einer Folge, sondern in Ebenen, wobei jede Ebene als Anzahl von Taxonomien ausgedrückt wird. Somit sind Überlappungen in der Navigation möglich. Abbildung 4: Navigationspfad am Beispiel von EnerSearch Bei EnerSearch gibt es nur die Navigation über Konzepte. In der obersten Ebene werden nur Hauptkonzepte zur Auswahl bereitgestellt, da es sonst unübersichtlich ist. Wie dem Bild zu entnehmen ist, kommt zum Beispiel der Begriff Management auf jeder Ebene vor. Diese Navigationsmöglichkeit wird im nächsten Schritt entfernt. Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 6/11 Datum:

7 3.1.5 Rendern der Navigation Hier wird entschieden, welche Navigationselemente in welchem Schritt der Navigation gerendert werden sollen. Damit der User nicht mit Informationen in den oberen Ebenen überladen wird, kann man hier definieren, dass man z.b. nur eine begrenzte Anzahl von Entities in einer hohen Navigationsebene rendert. Erst wenn die Auswahl der Dokumente gering ist, werden ihm alle Entities angezeigt. Außerdem werden Konzepte, die die Auswahl der Entities nicht verkleinern, im nächsten Navgiationsschritt nicht angezeigt. Somit wird beispielsweise der Begriff Management aus der letzten Grafik in der nächsten Ebene nicht mehr angezeigt, da er die Auswahl nicht verkleinert. Weiterhin werden Navigationspfade, die zu einer leeren Liste von Entities führen, nicht angezeigt. Der Programmierer definiert lediglich den Inhalt der Navgiationsebenen. Spectacle rendert dann selbst die Navigation. Man kann aus verschiedenen Navigationskonzepten, wie z.b. einem hierarchischen Menü, einem Baum, einer In-Page-Navigation oder einer grafischen Karte, auswählen. Sie verwenden eine In-Page-Navigation (Abbildung 5, Auswahl der Konzepte in der Mitte der Webpage), die die Auswahl der Konzepte und der Entities in jedem Schritt der Navigation verkürzt. Man kann aber auch über verwandten Konzepten navigieren Filtern der Navigation Abbildung 5: Die Spectacle-Website von EnerSearch Um nun die Informationen noch leichter erreichbar zu machen, kann man bestimmte Sätze von Entities zu sinnvollen Untersätzen zusammenfassen. Diese werden in Spectacle als Views bezeichnet. Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 7/11 Datum:

8 Es wurde ein View für die Hauptkonzepte generiert, um die Navigation zu beschränken. Weiterhin gibt es Views für Autor, Projekt und Veröffentlichungsjahr. Somit ist es möglich einen Autor auszuwählen und alle Publikationen dieses anzuzeigen. Abbildung 6: View am Beispiel eines Autors (EnerSearch) Definition von Benutzerprofilen Unter diesem Punkt ist zu verstehen, wie man Navigationen und Views für einzelne Benutzergruppen definiert. Bei EnerSearch bekommt jeder User dasselbe zu sehen. Man könnte aber z.b. den Zugang zu sensiblen Dokumenten nur für Aktionäre der Firma zulassen. 4. Spectacle Cluster Map Abbildung 7: Die Spectacle Cluster Map (Auszug von EnerSearch-Domäne) Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 8/11 Datum:

9 In einer textuelle Präsentation kann man keinen Einblick in die struktuellen Zusammenhänge der Informationen bekommen. Die Spectacle Cluster Map visualisiert ausgewählte Taxonomien als eine Art Karte. Diese wird dazu verwendet, ein globales Verständnis über den Datenstamm zu bekommen und ein Muster darin zu erkennen. Die gelben Punkte in der Abbildung 7 repräsentieren die einzelnen Seiten, die grünen Punkte stellen die taxonomischen Begriffe dar. Die Hierarchie der Konzepte werden durch die grünen Pfeile gekennzeichnet. Hier ist Knowledge Management eine Unterklasse von Management. Objekte, die dem selben taxonomischen Begriff angehören, nennt man Cluster und werden auf der Karte grau eingekreist. Man sieht auch, dass Objekte, die gleichzeitig über die Themen Knowledge Management und IT handeln, einen eigenen Cluster bilden. Was man also nun dieser Cluster Map entnehmen kann, ist zum Beispiel, dass mehr Dokumente über Load Management, als über Knowledge-Management im Dokumentenstamm vorhanden sind. 4.1 Spectacle Cluster Map Viewer Wie man der Abbildung 8 entnehmen kann, kann man nun mit Hilfe des Viewers die Daten einer Domäne abfragen, indem man bestimmte taxonomische Begriffe auswählt. Es gibt drei mögliche Strategien mit Clustermaps zu arbeiten. Erstens kann man eine einzelne Domäne analysieren, indem man diese von mehreren Seiten betrachtet. Damit erhält man eine Übersicht über den Datenstamm der jeweiligen Domäne. In einer Job-Datenbank kann man zum Beispiel schnell einen Einblick darüber bekommen, in welcher Region bzw. in welchem Sektor mehr gesucht wird. Weiterhin kann man zwei Domänen mit der selben Ontologie vergleichen oder zeitlich eine Domäne überwachen, um zu sehen, wie sich eine Website entwickelt. Abbildung 8: Spectacle Cluster Map Viewer am Beispiel der EnerSearch-Domäne Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 9/11 Datum:

10 4.2 Visualisierung als Navigation auf einer Website Man kann die Clustermap natürlich auch als Navigation auf einer Website verwenden. Als Zusatznavigation übernimmt sie die Rolle einer Sitemap und kann aufgerufen werden, wenn der Benutzer es möchte. Wenn der Benutzer nun einen taxonomischen Begriff oder einen Cluster auswählt, wird er an die korrespondierende Stelle in der Navigation weitergeleitet. Eine andere Möglichkeit ist es, die Clustermap als einzigstes Navgiationselement zu verwenden. Der Benutzer beginnt auf der obersten Ebene der Taxonomie und navigiert sich durch die Karte, bis er die Entities gefunden hat, die ihn interessieren. Neben der Karte wird noch eine Liste der Entities angezeigt, die das bisherige Navigationsergebnis darstellen. Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 10/11 Datum:

11 Literaturverzeichnis Visualization Facility (Christiaan Fluit, Herko ter Horst & Jos van der Meer): On-To-Knowledge: EnerSearch Virtual Organization Case Study: Evaluation Document (Victor Iosif and Peter Mika): Spectalce Webserver Homepage: Applied Ontology-based Knowledge Management: A Report on the State-of-the-Art (Péter Mika): First Results of a Semantic Web (York Sure and Victor Iosif): Titel: Spectacle Ontologien-Query Autor: Tobias von Klipstein Seite: 11/11 Datum: