WS 2014/15, 1. Sitzung: Referentin: Evelin Rast, Master Kunstgeschichte (Schwerpunkt Bild und Medienwissenschaft), 2.

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1 Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg Seminar: Digitale Bildwissenschaften Schwerpunktmodul 8: Digital Humanities und Technologie Dozent: Prof. Dr. Günther Görz WS 2014/15, 1. Sitzung: Referentin: Evelin Rast, Master Kunstgeschichte (Schwerpunkt Bild und Medienwissenschaft), 2. Fachsemester

2 Teil 1: Semantic Web A) Das Web B) Probleme des Web C) Das Semantic Web D) Semantische Technologien Teil 2: XML A) XML als als Markup- und Meta-Sprache B) Eigenschaften und Aufbau von XML-Dokumenten C) DTDs und XML Schemata D) Modularisierung mit URIs und Namensräumen E) Erweiterungen von XML 2

3 A) Das Web Der Übergang von der Industrie- zur Informationsgesellschaft findet seine wohl markanteste Ausprägung in der rasanten Entwicklung des World Wide Web (auch kurz Web genannt.) Hitzler, Pascal; Krötzsch, Markus; Rudolph, Sebastian; Sure, York: Semantic Web. Berlin, Heidelberg 2008, Seite 9. Teil 1: Semantic Web 3

4 A) Das Web Teil 1: Semantic Web 4

5 A) Das Web Quelle: bw.de/seminar- HEILBRONN- GWRHS,Lde/Bibliothek (Stand: ) Teil 1: Semantic Web 5

6 A) Das Web Teil 1: Semantic Web 6

7 A) Das Web Teil 1: Semantic Web 7

8 A) Das Web Quelle: eilungen/handschriften_ histor_drucke/handschrif tenabteilung.de.jsp (Stand: ) Teil 1: Semantic Web 8

9 B) Probleme des Web Menschen als Endnutzer Informationen auf Webseiten können vom Menschen gelesen und erfasst sowie mit anderen Informationen verknüpft werden, Maschinen sind dazu nicht in der Lage Informationen können zwar vorhanden sein, diese können vom Menschen jedoch überlesen, oder nicht gefunden werden dezentrale Struktur und Organisation des Web, z.b. verschiedene Dateiformate bzw. Kodierungstechniken Schwierigkeit Informationen zu einem Gebiet zusammenzufassen und einheitlich aufzubereiten Teil 1: Semantic Web 9

10 C) Das Semantic Web Idee: Informationen von vornherein in einer Art und Weise zur Verfügung stellen, die von Maschinen zu verarbeiten ist Grundvoraussetzungen: einheitliche, offenen Standards für die Beschreibung von Informationen Interoperabilität = Möglichkeit von Informationsaustausch zwischen verschiedenen Anwendungen und Plattformen und herstellen von Beziehungen zwischen ihnen die Standards müssen flexibel und erweiterbar sein Definition von Informations-Spezifikationssprachen durch World Wide Web Consortium (W3C): XML - für klassisches Web entwickelt, dient als syntaktische Grundlage für RDF(S) und OWL RDF(S) OWL Ontologiesprachen, für Semantic Web entwickelt Teil 1: Semantic Web 10

11 D) Semantische Technologien Semantische Technologien = Grundlagentechnologien auf denen das Semantic Web basiert Dazu gehören Wissensrepräsentationssprachen für Ontologien sowie Methoden und Werkzeuge zur Erstellung, Wartung und Anwendung von Ontologien Anwendung finden sie z.b. in folgenden Bereichen: Wissensmanagement Medieninformatik Datenintegration Softwaretechnik Teil 1: Semantic Web 11

12 Syntax = Regeln zur Strukturierung von Zeichen und Zeichenketten z.b. um ein XML-Dokument zu erzeugen Semantik = Bedeutung von Worten bzw. Zeichen (-ketten) und ihre Beziehung untereinander Syntax ist die normative Struktur von Daten, welche erst durch Semantik eine Bedeutung erhält. Teil 1: Semantic Web 12

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14 A) XML als als Markup- und Meta-Sprache XML = extensible Markup Language, ist eine syntaktische Grundlage für das Semantic Web XML ist eine Recommendation (Empfehlung), des W3C (World Wide Web Consortium) für eine bestimmte Art maschinenlesbarer Dokumente Markup-Sprachen dienen dazu, bestimmte Teile von Text- Dokumenten mit zusätzlichen Informationen zu versehen / auszuzeichnen / zu annotieren - die hinzugefügten Informationen nennt man Metadaten Beispiel: HTML als Markup-Sprache Auszeichnung des Satzes mit Hilfe von Tags : <i>dieses Buch</i> hat den Titel <b>semantic Web Grundlagen</b>. Darstellung im Web-Browser: Dieses Buch hat den Titel Semantic Web Grundlagen. Teil 2: XML 14

15 A) XML als als Markup- und Meta-Sprache Beispiel für XML: <Buch>Dieses Buch</Buch> hat den Titel <Titel>Semantic Web Grundlagen</Titel> mit XML-Sprachen kann man Dokumente für unterschiedlichste Zwecke definieren in unserem Beispiel ist der Computer nun in der Lage zu erkennen was ist Buch und was ist Titel Teil 2: XML 15

16 B) Eigenschaften und Aufbau von XML-Dokumenten Beispiel 1: <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> XML-Dokumente beginnen mit XML-Deklaration, die das Dokument als XML-Dokument kennzeichnet, diese enthält die Versionsnummer des verendeten XML-Standards Kodierungsformat zur Festlegung der Zeichenkodierung kann optional angegeben werden Beispiel 2: <Person>Rudi Studer</Person> <Person> = Start-Tag </Person>= End-Tag Tags bestehen aus XML-Namen und werden in spitze Klammern geschlossen (XML-Name = Person ) von beiden Tags umgrenzte Daten und Elemente sind Inhalte eines Elements (Inhalt = Rudi Studer ) Beispiel 3: <Person /> = Element ohne Inhalt Teil 2: XML 16

17 B) Eigenschaften und Aufbau von XML-Dokumenten Beispiel 4: <!-- Tag mit einem verschachtelten Tag welches Daten als Inhalt enthält --> <Person> <Professor>Rudi Studer</Professor> </Person> jedes XML-Dokument hat genau ein Wurzel-Element, dessen Start-Tag in der ersten Zeile vom XML-Quellcode stehen muss, weiteren Elemente müssen innerhalb des Wurzel-Elements verschachtelt sein XML-Namen müssen mit Buchstaben, Zahlen oder Unterstrich ( _ ) beginnen sie haben keine Längenbeschränkung es wird zwischen Groß- und Kleinschreibung unterschieden person, PERSON und Person sind demnach drei unterschiedliche XML-Namen Teil 2: XML 17

18 B) Eigenschaften und Aufbau von XML-Dokumenten Beispiel 5: <!-- Tag mit einem Attribut und Daten als Inhalt--> <Person Titel="Professor">Rudi Studer</Person> Beispiel 6: <! Selbstschließendes Tag mit zwei Attributen--> <Person Titel="Professor" Name="Rudi Studer" /> Attribute: bieten Möglichkeit, gewissen Aspekten eines XML-Elements Werte zuzuweisen Attribute werden ebenso als XML-Namen bezeichnet Attribute beinhalten Informationen über die Elemente oder auch Kommentare Teil 2: XML 18

19 B) Eigenschaften und Aufbau von XML-Dokumenten Beispiel 7: <Personen> <Person Titel="Professor"> <Name>Rudi Studer</Name> <Organisation xml:lang="de"> Universität Karlsruhe (TH) </Organisation> <Organisation xml:lang="en"> University of Karlsruhe </Organisation> </Person> </Personen> xml:lang = spezielles vordefiniertes Attribut um Sprache des Dateiinhalts eines Elements zu spezifizieren, dabei werden übliche Ländercodes verwendet ("de" sagt z.b., dass Inhalt des Tags in deutscher Sprache ist) Teil 2: XML 19

20 C) DTDs und XML Schemata DTDs = Document Type Definitions DTD oder XML-Schema geben für eine Anwendung oder einen Bereich vorgesehene Strukturen für XML-Dokumente vor geben Vorgaben für Element- und Attribut-Namen, wie Tags verschachtelt sind und wie Elemente und Attribute verwendet werden dürfen Überprüfung von Gültigkeit, der durch DTD oder XML-Schema vorgegebene Struktur, mit validierender XML-Parser Zum Beispiel kann mit Hilfe von Modifikatoren festgelegt werden, wie oft ein Kind-Element auftreten darf Teil 2: XML 20

21 C) DTDs und XML Schemata Beispiel: <!ELEMENT Person (Person+)> <!ELEMENT Person (Name?, Organisation*)> <!ELEMENT Name (#PCDATA)> <!ELEMENT Organisation (#PCDATA)> aufgelistet sind die XML-Elemente mit ihren erlaubten Namen Struktur ist durch Angabe der erlaubten Kind-Elemente definiert durch Modifikatoren ist spezifiziert, wie oft diese Kind-Elemente vorkommen dürfen PCDATA = Parsable Character DATA und bedeutet, dass hier textueller Inhalt eingefügt werden kann DTD Modifikatoren Teil 2: XML Modifikator Auftreten der Kind-Elemente + mindestens einmal * keinmal oder beliebig oft? keinmal oder genau einmal 21

22 C) DTDs und XML Schemata XML-Schema bietet ähnliche Grundfunktionen wie DTDs wichtigste Unterschiede: XML-Schema ermöglicht die exakte Anzahl von erlaubten verschachtelten Elementen anzugeben oder Elemente so zu gruppieren, dass an bestimmten Stellen jeweils genau ein Element der Gruppe auftreten darf Vorgegebene XML-Schema-Datentypen können genutzt und erweitert werden im Gegensatz zu DTDs verwenden XML Schemata selbst XML, um die Struktur für XML-Dokumente vorzugeben Teil 2: XML 22

23 D) Modularisierung mit URIs und Namensräumen Standarisierung von XML-Namensräumen durch W3C, um Namenskonflikten vorzubeugen URIs werden benutzt um eindeutige und einheitliche Bezeichner zu erzeugen, die wieder und weiterverwendet werden können URI = Uniform Resource Identifer URI-Schema Server Pfad Anfrage ftp:// = Bezeichnung von Daten, die mit Hilfe von File Transfer Protocol übertragen werden können = Bezeichnung von Webseiten, die mit Hilfe von HyperText Transfer Protocol übertragen werden können mailto: = Bezeichnung von -Adressen Teil 2: XML 23

24 D) Modularisierung mit URIs und Namensräumen an URIs kann, abgetrennt durch # ein weiteres Fragment angehängt werden Beispiel 1: Schema://Server/[Pfad][?Anfrage][#Fragment] Kombination aus URI und Fragment = URI-Referenz, in RDF häufig zur eindeutigen Referenzierung von Ressourcen verwendet stellen somit eine wichtige Komponente der Semantic-Web-Schichten dar XML-Namensraum = Zusammensetzung einer Menge von XML-Namen, die in einem XML-Dokument verwendet werden um URIs abzukürzen Beispiel 2: <Element-Name xmlns [ :Präfix] = URI> Teil 2: XML 24

25 D) Modularisierung mit URIs und Namensräumen Beispiel 3: <Buch xmlns = " " xmlns:aifb = " "> <Titel>Semantic Web Grundlagen</Titel> <aifb:autor> <aifb:name>paskal Hitzler</aifb:Name> <aifb:titel>dr.</aifb:titel> </aifb:autor> <aifb:autor> <aifb:name>york Sure</aifb:Name> <aifb:titel>dr.</aifb:titel> </aifb:autor> </Buch> Teil 2: XML 25

26 E) Erweiterungen von XML XML ist eine standardisierte und weit verbreitete Meta-Sprache, die Maschinenlesbarkeit bietet XML ist eine wichtige Basistechnologie und stellt die Grundlage um weitere Beschreibungssprachen zu definieren z.b.: Markup-Sprache XHTML Erweiterungen von XML, wie: XSLT zur Transformation und Präsentation von XML-Dokumenten XPATH zur Navigation / zum Auffinden bestimmter Strukturen innerhalb von Dokumenten XQery als Anfragesprache Nachteil von XML: aus Sicht des Semantic Web ist XML mit einer natürlichen Sprache vergleichbar, da Wörter mehrdeutig sein können und deren Bedeutung zueinander nicht eindeutig definiert sein kann für Maschinen bleiben die Tags nach wie vor bedeutungslos / ohne Semantik Teil 2: XML 26

27 Literatur: Hitzler, Pascal; Krötzsch, Markus; Rudolph, Sebastian; Sure, York: Semantic Web. Berlin, Heidelberg Hengartner, Urs; Meier, Andreas (Hrsg.): Web 3.0 & Semantic Web (= HMD Praxis der Wirtschaftsinformatik 271). Heidelberg Grütter, Rolf : Semantic Web zur Unterstützung von Wissensgemeinschaften. München Pellegrini, Tassilo; Blumauer, Andreas (Hrsg.): Semantic Web. Wege zur vernetzten Wissensgesellschaft. Heidelberg Bergholz, André: Extending Your Markup: An XML Tutorial (URL: BergholzTutorial.pdf) 27

28 Quelle: (Stand: ) 28