Übersicht SEMANTIC WEB. Semantisches Netz. Concept Map. Möglichkeiten der Wissensrepräsentation Wissensrepräsentation

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1 Übersicht Wissensrepräsentation Semantische Netze Semantic Web Motivation Semantic Web Prinzipien Ontologien Anwendungen SEMANTIC WEB Marcel Götze Möglichkeiten der Wissensrepräsentation Katalog, Glossar, Taxonomie (einfache Kontrollierte Vokabularien), Klassifikation, Thesaurus (begrenzte Zahl von Relationen in der Regel ohne Vererbungsrelation), semantisches Netz, Ontologie, Frames, Produktionsregeln, Axiomensystem, Prädikatenlogik mehrschichtige Erweiterte Semantische Netze (MultiNet). Semantisches Netz formales Modell von Begriffen und deren Relationen Beispiele: Mindmap ConceptMap TopicMap Mindmap Baumdiagramm zum Erschließen eines Themengebietes, Gedankenlandkarte Concept Map Visualisierung eines Konzeptes Unterschied zu MindMap: Relationen zwischen Begriffen MindMap zum Grundkurs Informatik (Ausschnitt, unvollständig) Quelle: 1

2 TopicMap Sammlung von Wissen über Themen (Objekte, Personen, Orte, Ereignisse, usw.) Relation zwischen Topics ist sowohl in Hin-, wie auch in Rückrichtung lesbar Topics spielen Rolle in Relation (wiederum ein Topic) Topics können mit beliebigen Dokumenten verknüpft werden Arbeitnehmer Arbeitgeber Zusammenfassung Semantik = Bedeutung Semantik Web = ein Netz von Bedeutungen Web traditionell: ein Netz von verlinkten Seiten(teilen) Semantik Web: beschreibt Beziehungen zwischen Dingen Marcel Götze Mitarbeiter Universität I have a dream for the Web [in which computers] become capable of analyzing all the data on the Web the content, links, and transactions between people and computers. A Semantic Web, which should make this possible, has yet to emerge, but when it does, the day-to-day mechanisms of trade, bureaucracy and our daily lives will be handled by machines talking to machines. The intelligent agents people have touted for ages will finally materialize. The Semantic Web is not a separate Web, but an extension of the current one, in which information is given well-defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation. Tim Berners-Lee, James Hendler, Ora Lassila From a Web of Documents to a Web of Data Tim Berners-Lee, 1999 Das Web Probleme oder warum Semantic Web? Inhalte des Webs auf Menschen zugeschnitten Layout, Struktur einfache Nutzung Problem: Finden von (gesuchten) Informationen Suchmaschinen können Fundstellen suchen Stichwortbasiert, ohne Kontext Bsp.: Suche nach Apple bringt Frucht und Rechner Wahl des richtigen Stichwortes ist entscheidend Ergebnisse sind immer einzelne Webseiten müssen von Menschen interpretiert und kombiniert werden oft ist gesuchte Info auf mehrere Webseiten verteilt Informationsintegration Relevanz kann nur schwer durch Maschine geprüft werden Web Probleme Web ist heterogen: unterschiedliche Informationsdarstellung: Bilder, Text, Audio unterschiedliche Codierung: ASCII, Unicode, ISO unterschiedliche Sprachen Informationen zu einem Thema sind nur schwer aufzufinden 2

3 Beispiele Gegenüberstellung von Informationen zum Wahlprogramm einzelner Parteien Verknüpfung von verteilt im Netz liegenden Informationen: Vortrag, Termin in Hawthorne/NY Reisebuchung von Berlin nach Hawthorne: Berlin liegt in Deutschland/Europa Hawthorne liegt in den USA/Amerika Flugbuchung notwendig, Anschlusszug notwendig oder Mietwagen Beispiel: Abendplanung Essen gehen, Kino gehen, Cocktailbar Problem: Finden eines guten Restaurants (je nach persönlicher Vorliebe, Preisklasse, Einschätzung durch andere) Ermittlung des Kinoprogramms in unterschiedlichen Kinos mit Genrevorgabe, Reservierung von Karten Cocktailbar sollte in der Nähe des Kinos liegen Mögliche Anfrage: Finde ein Restaurant mit italienischer Küche in mittlerer Preislage, und zeige mir die Kritiken zu den neuen Filmen der letzten zwei Wochen Beispiel aus: Mögliche Anwendungsbereiche allgemein: wissensintensive Prozesse Beispiel: kontextbezogene Informationsvernetzung intelligentes Information Retrieval personalisierte Wissensportale Helpdesk-Systeme Anwendungssoftware muss logisch denken neues Wissen aus vorhandenem erschließen Semantic Web Beschreibung von Daten und deren Semantik in rechnerverständlicher/-verarbeitbarer Form Daten brauchen Informationen darüber, wie sie zu strukturieren und zu interpretieren sind Wissensrepräsentation im Web Alles kann durch eine URI identifiziert werden mailto: 2. n und Links können typisiert sein Software erzeugt erzeugt Buch Report geschrieben von gelesen von Autor kommuniziert mit Lektor 3

4 3. Unvollständige Informationen sind unproblematisch erzeugt Buch Software erzeugt Report geschrieben von gelesen von Autor kommuniziert mit 404 not found Lektor 404 not found im Semantic Web können fehlende Informationen rekonstruiert werden 4. Eine absolute Wahrheit ist nicht notwendig neues Wissen kann aus vorhandenen Informationen geschlussfolgert werden Marcel arbeitet in der Otto-von-Guericke- Universität Stefan ist Kollege von Marcel Stefan arbeitet ebenfalls an der OvG-Uni 5. Evolution wird unterstützt Informationen können auf einfache Weise in einen neuen Kontext gesetzt werden Beispiel: Stefan bekommt einen Ruf an eine andere Universität neue Verknüpfung 6. Minimalistisches Design keep things simple einfache Dinge bleiben einfach und komplexe Zusammenhänge sind beschreibbar Semantic Web bringt Objekte in sinnvolle Zusammenhänge und erlaubt die Reduzierung der Informationsmenge Standardisierung nur soweit wie notwendig Semantic Web Grundlagen wichtige Grundlagen: Metadaten Ontologien Logik Berechenbarkeit wichtig: einheitliche Standards gewährleistet Austauschbarkeit zwischen Plattformen und Anwendungen Metadaten Semantic Web benötigt Informationen, wie Daten zu interpretieren sind Daten über Daten Metadaten Beispiel: Schlüsselwörter, Beschreibungen, Name des Autors Semantic Web: Beschreibung von Sinnzusammenhängen Ontologien 4

5 Ontologien Begriff aus der Philosophie: Lehre vom Sein Hier (Informatik): Wissensbasis, Modellierung von Wissen innerhalb einer Anwendungsdomäne An ontology is an explicit specification of an conceptualization. Konzeptualisierung: abstrakte Sicht auf einen Teil der Welt: Domäne Spezifikation: präzise Beschreibung des Modells explizit: mittels Sprache/Symbolen Ontologie besteht aus einem Vokabular von Begriffen Beschreiben Konzepte aus der realen Welt Beispiel: Auto, Tier, Person Instanzen: Ausprägung eines Begriffs Beispiel: i Volvo, Elefant, Professor Beziehungen zwischen Konzepten (Relationen) Beispiel: Ein Elefant ist ein Tier, Der Professor hält die Vorlesung Axiomen: Aussagen über Begriffe, die immer wahr sind Beispiel: Ein Elefant ist immer afrikanisch oder indisch. Ontologie: Beispiel Ontologie: Beispiel Domäne: Universität Konzepte: Personen, Lehrveranstaltungen Dozent hält Vorlesung name Informatik sitzt in Raum findet statt in Raum Nr. 327 Nr. 327 Logik aus gegebenen müssen neue Informationen geschlussfolgert werden Dazu müssen Informationen logisch verknüpft werden Beispiel: Zeige alle Kinos mit mindestens drei Sälen, die heute Kinotag haben. Welche Dozenten halten heute in Gebäude 51, Raum 206 im Zeitraum von 9.00Uhr bis 17.00Uhr Vorlesungen? Logik neues Wissen kann aus vorhandenen Informationen geschlussfolgert werden Marcel arbeitet in der Otto-von-Guericke- Universität Stefan ist Kollege von Marcel Stefan arbeitet ebenfalls an der OvG-Uni 5

6 Wie kommen die Daten ins Web? Wissensrepräsentation im Web Web n werden mit Metadaten versehen Annotationen Tim Berners-Lee dazu: das Semantische Web ist eine Erweiterung des herkömmlichen Webs, in der Informationen mit eindeutigen Bedeutungen versehen werden, um die Arbeit zwischen Mensch und Maschine zu erleichtern Scientific American ( ) XML-basierte Beschreibung von Webressourcen und Ontologien RDF Resource Description Framework OWL Web Ontology Language <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:dc=" <rdf:description rdf:about=" ion_framework"> <dc:title>resource Description Framework</dc:title> <dc:publisher>wikipedia - Die freie Enzyklopädie</dc:publisher> </rdf:description> </rdf:rdf> Wiki vs. Semantic Wiki Wiki: Entwicklung von Wissensdomänen durch eine Community Zusammenführung und Strukturierung des Wissens der Nutzer Folksonomy, Weisheit der Masse Trotzdem: nur Verlinkung von Webseiten Semantic Wiki Erweiterung herkömmlicher Wikis Hinzufügen von Metadaten zu Verweisen und Seiten Beispiel Semantic Mediawiki: normaler Link: [[Name des Links]] Typisiert: [[Hauptstadt von::sachsen-anhalt]] Semantic Desktop IRIS Semantic Desktop Anwendung von Semantic Web für die lokale Informationsverwaltung Problem: Auf einem PC sind tausende von Dokumenten, s, Photos, Musik usw. gespeichert Browsen durch Dateien, Dokumente, Freunde, Photos, Musik, ähnlich wie im WWW Suche, Bookmarks, Links Organisation von Persönlichen Informationen in einem Semantischen Netz 6

7 Gnowsis: Semantic Desktop veraltet Beispiele: Deepametha Wissensmanagement in einem Semantischen Netz Zusammenfassung Web bisher: keine Wissensrepräsentation Verweise zwischen Dokumenten Semantic Web: Verweise zwischen Daten Wissensrepräsentation in Semantischen Netzen Grundlage: Ontologien Automatischen Analyse von Sinnzusammenhängen 7