Einsatz von Open Data für agile Wissensvermittlung

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  • 1. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Einsatz von Open Data für agile Wissensvermittlung Utilizing Open Data for agile knowledge transferM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 1
  • 2. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Ablauf Einleitung Social Semantic Web, Open Data, Interaktion. Motivation und Anforderungen Wie kann Open Data in höherwertigen Anwendungen genutzt werden? Konzept K t Anforderungen: Ressourcenhandling, Interaktion, Qualität von Ressourcen. Beitrag und Schwerpunkte qKAI Application Framework: Konzeptionelle Basis und Systemspezifikation. Hybride Datenbasis. Interaktion über Wissensspiele: Beispiele für Spielsequenzen. Zusammenfassung und Ausblick Zeitplan Z it lM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 2
  • 3. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Einleitung: Social Semantic Web (S2W) Einbindung von Nutzern in Inhaltserstellung und -bewertung Desktop-ähnliche Webanwendungen mit „Rich User Experience“ (RIA: Rich Internet Application, Usability-Focus). Usability Focus). Semantic Web mit Technologie-orientierter Datenrepräsentation und – verarbeitung in RDF (Resource Description Framework). Mangel an nutzer-freundlichen, agilen Interaktionsszenarien im Semantic Web. Mangel an standardisierter Repräsentation und p Wiederverwendbarkeit im Web 2.0. Vielversprechende Kombination Kombination.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 3
  • 4. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Einleitung: Linked Open Data (LOD) "A piece of knowledge is open if you are free to use, reuse, and redistribute it.” Wissensbasen zahlreich vorhanden als RDF, teils miteinander verlinkt, Abfrage über SPARQL. Oft redundante Inhalte z.B. Wikipedia, Freebase, Dbpedia. Zusätzlich Ressourcen als (x)html, RSS Webfeed, Datenbanken, Wikis, Multimedia, …M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 4
  • 5. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Einleitung: Interaktion Ohne Interaktion bleibt Open Data nutzlos für Anwender. Beispiele für Interaktion it Open Data: B i i l fü I t kti mit O D t Semantisches Browsen und Suchen: Twine, Freebase, Dbpedia, Powerset, Swoogle, Stumpedia. SPARQL Abfragetools sehr technisch, wenig intuitiv. , g Exploration, Suche Exploration Suche, Anzeige und Editieren/Annotieren von Einträgen, wenig weiterführender Nutzen mit Ableitung von neuem Wissen.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 5
  • 6. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Motivation und Anforderungen Was ist zu tun, um Open Data in höherwertigen Anwendungen gezielt weiterzunutzen? Standardaufgaben der Wissensmodellierung: Akquise, Formalisierung, Repräsentation, Visualisierung. Qualität von Ressourcen bestimmen und erhöhen: Ermittlung und Ergänzung von Metainformationen. Um so mehr wir über eine Ressource wissen, desto besser können wir sie gebrauchen. Erweiterte Interaktion und Anreiz für Beteiligung schaffen: motivierende Szenarien über Wissensspiele, ot e e de S e a e übe sse ssp e e, Interaktion kann neues Wissen erzeugen, bislang keine Anwendungen bekannt, die Open Data für Wissensspiele verwenden.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 6
  • 7. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Ziele Beispiele zu nutzer-orientierten Webservices für Interaktion mit Open Data: Schwerpunkt spielbasierte Wissensvermittlung, Als Beispiel für Vereinfachung von Interaktion. Ableiten von neuem Wissen, Aussagen über bestehende Ressourcen, Fernziel: flexible Kombination von Webservices für verschiedene Szenarien „Composite Services“ Beispiel: Beispiel S1 Q er Ser ice S2 Representation Ser ice S3 Interaction Ser ice … Query-Service, Representation-Service, Interaction-Service, Konzeptionell Application Framework als Basis: Dreamteam: Social Semantic und SOA SOA, Skalierbares, wieder verwendbares und vereinheitlichtes Software Konzept, Anwendungsautonomie: Erweiterbarkeit, Adressierbarkeit, Zustandslosigkeit, Exemplarische Bereitstellung geeigneter Anwendungsszenarien, API- und Servicekollektion, Spezifikation nicht implementierter Bereiche.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 7
  • 8. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Konzept und Schwerpunkte Spezifikation Application Framework für Open Data Webservices in qKAI Standardaufgaben der Wissensmodellierung als Basis für Interaktion, kombiniert bzw. erweitert bestehende Java APIs für Teilaufgaben bzw Teilaufgaben. Hybrides (Meta)data Repository für verteilte Ressourcen: Anreicherung b A i h bestehender R h d Ressourcen über semantische Verlinkung. b i h V li k Qualifizierung von Open Data über Metadaten: Zuordnung weiterer Ressourcen (Webseiten, Dokumente, Multimedia), automatische Analyse von Metadaten (Aperture), Anreicherung über Interaktion. Anwendungsfälle für leichtgewichtige Wissensspiele mit Open Data Nutzer orientiert Nutzer-orientiert mit „Rich User Experience“. Experience .M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 8
  • 9. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Application Framework 4-Tier-Layer Design, Kombination K bi i aus MVC Modell, MVC2 M d ll Mediator-Wrapper-Konzepten und SOA. SOA/REST Paradigmen zustandslose Services/Server und Kommunikation über http-Protokoll. Zustandsvoller (stateful) Client. Mediation Layer als Geschäftsogik oder Kontroller. „A mediator is a software module that exploits encoded knowledge about certain sets or subsets of data to create information f a higher l i f ti for hi h layer of f applications.“ Middleware, die verfügbare Services mit weiteren technischen Komponenten verbindet (Service Mediation).M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 9
  • 10. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Application Framework: Mediation Drei Service Manager Pakete: Interaktion, I t kti Repräsentation, Discovery. Interaction Service Manager: Verwaltet Services für Nutzerinteraktion Z.B.: Points-Of-Interest, Spieltypen, … Representation Service Manager: Verwaltet Services für Transformationen und Ausgabeformate Z.B. RDF oder für Assessment LMS: IMS/QTI-Repräsentation aus XML/RDF. Discovery S i M Di Service Manager: Verwaltet Services für Suche, Abfrage, Indexierung Z.B.: SPARQL-Anfragen. Z B SPARQL AnfragenM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 10
  • 11. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Application Framework: Presentation RIA (Rich Internet Application) Modell, entspricht der View-Komponente i t i ht d Vi K t im MVC2-Modell, Desktop-ähnliche Anwendungen AJAX/FLASH wird clientseitig ausgeführt, i d li t iti füh t schnellere Reaktion auf Nutzereingaben, weniger Netzwerk- und Serverlast, Offline-Nutzung möglich. Rich UI Engine liefert GUIs hier Spieloberflächen, Rich Thin Client Business Logik serverseitig, Präsentationslogik von Darstellungskomponenten getrennt Logik lokal verfügbar verfügbar.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 11
  • 12. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Application Framework: Data und Wrapper Hybrides Data Repository qKAI URI Repository qKAI URLs für Anreicherung bestehender Ressourcen, Linked Data Prinzip (W3C) (W3C). qKAI Prozess Data in MySQL mit relationaler Struktur, Service Repository für Nutzung verteilter Ressourcen: Szenarien- und Domainkonzepte, Repräsentation als Open Data in RDF. p p Wrapper Layer für Serialisierung unterschiedlich strukturierter Ressourcen: RDF, HTML, XHTML, XML, Datenbanken. DatenbankenM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 12
  • 13. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qKAI Data Layer: Linked Data Wie können verteilte Web-Ressourcen mit minimaler Redundanz angereichert werden? Mit Zugriff auf Live Ressourcen (wo möglich) und Änderungsmanagement. qKAI trifft Aussagen über Ressourcen für jede Ressource wird neue qKAI URI erzeugt, folgt REST/Linked Data Paradigmen, g / g , Linked Data Repository mit semantischer Verlinkung, wird über seeAlso/sameAs angebunden g (RDF/OWL), Anreicherung von Ressourcen über qKAI URI. „Self-propelled data structure“. p pM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 13
  • 14. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Qualität von Ressourcen in qKAI Beschränkung auf Metadaten als Qualitätsmerkmal: Je mehr Metadaten, desto besser. g Keine absolute Qualität – nur Vergleich. Gewichtung von Ressourcen möglich: Menge Informationen, Menge Metainfos, Format, Strukturierungsgrad, … Anreicherung qKAI URI der entsprechenden Ressource. Beispiel Domain Ranking als Themenwolken Zu welchem Themengebiet gibt es zurzeit am meisten Infos? First Level Kriterien: In Ressource direkt enthaltene Metadaten, Ermittlung mittels Java Framework Aperture. Second Level Kriterien: Über Ü Nutzerinteraktion, Bewertung, Annotation, Korrektur, Über NLP (Natural Language Processing) ermittelbar Extraktion: NER (Named Entity Recognition) PoS (Part of Speech) Tagging, … Recognition), TaggingM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 14
  • 15. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Spielbasierte Wissensvermittlung Schwerpunkt Frage-Antwort-Spiele Elemente sind Frage, Antwort und ihre Zuordnung als Wissenseinheit. ! ? Demokonzepte Demokon epte für Frage Ant ort Spiele Frage-Antwort-Spiele Multiple Choice (Bild,Text), Text-Text-Zuordnung, Bild-Text-Zuordnung. ?! Konzepte als qKAI Ontologien Typ (Person, Ort, Objekt), Domain (Informatik, Architektur, …), Interaktion, Spieltyp, Spielfrage. Nutzt bestehende Ontologien als Beschreibung für Themen und Typen YAGO, SKOS, Dublin Core, FOAF. Spielbasierte Bewertung und Ressourcenranking Jokeroptionen wie Know-It-All, Nonsense, … Export von Spielergebnissen als Assessment Format IMS/QTI für Lern-Management- Systeme (LMS). Lose Kopplung von Webservices für Wissensvermittlung und Lernen.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 15
  • 16. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Beispiele für InteraktionM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 16
  • 17. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur „Points of Interest“ für personalisierte Wissensbasis Problem bei Spielstart: Verteilte Open Data Ressourcen, zahlreiche D hl i h Domains und Th i d Themengebiete, bi t Web entspricht „Open World Assumption“. Frontend für Setzten von POIs Suchraumdefinition und -begrenzung über qKAI Service Repository, Vorgabe/Angebot von bestehenden Ressourcen und Konzepten für Nutzer, V b /A b t b t h d R dK t fü N t Domainbegrenzung über nutzerseitige Filter und Selektion (Domain Ranking). Thematisch, geografisch oder Beides. qKAI bildet personalisierte Wissensbasis bei Spielstart als RDF-Graph. RDF GraphM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 17
  • 18. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qFOAF: Semantisches Nutzerprofil Profilerstellung bei Spielstart erweiterte FOAF-Datei (FriendOfaFriend). Profilbereitstellung als qKAI-Ressource im Web mit eindeutiger URI, vernetzt N t nach und nach semantisch t t Nutzer h d h ti h z.B. http://qkai.org/foaf/msteinberg/foaf.rdf Profilanreicherung (semi)automatisch über Nutzer und bestehende Informationen z.B. vorhandene FOAF-Datei, Geocodes (aus IP ermittelt). Über Ü qGame Interaktion Spielpunktestand für Interaktion erzeugte Fragen, Antworten, Wissenseinheiten, Bewertung, … Themen, Orte, Interessen, …M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 18
  • 19. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qCHUNK: Spielziel und -ablauf Begriff mittels Informationseinheiten (IU) qCHUNK so schnell wie möglich erraten qKAI später auch für Multimedia denkbar (z.B. Zoomausschnitte/Puzzle aus Grafiken) Grafiken). IU qKAI Algorithmus: Extrahiere Informationseinheiten aus XHTML: Nächste IU Extrahiere Satz, Beispiel: „Hannover ist die Hauptstadt des Lösen 1946 gegründeten Landes Niedersachsen.“ Ersetze Suchbegriff in IUs: Punkte Beispiel: „?? ist die Hauptstadt des 1946 gegründeten Landes Niedersachsen.“ Zeige erste IU (randomized) Neues Spiel (Spieler gibt gesuchten Begriff ein) Vergib Punkte, Speichere Punkte in qFOAF, (Oder fordert nächste IU an) Zeige nächste IU.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 19
  • 20. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur SPARQLizer: Spielbasierter SPARQL-EndpointM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 20
  • 21. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur SPARQLizer: Beispielfragen (questionizer) Which german architects are born in Berlin? Which architects are influenced by Mies van der Rohe? Which are the capitals of Europe? Which cities have famous buildings of the gothic epoch? … Which people are born in Berlin before 1900? SELECT ?name ?birth ?death ?person WHERE { ?person dbpedia2:birthPlace <http://dbpedia.org/resource/Berlin> . ?person dbpedia2:birth ?birth . ?person foaf:name ?name . ?person dbpedia2:death ?death FILTER (?birth < "1900-01-01"^^xsd:date) . } ORDER BY ?nameM. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 21
  • 22. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur SPARQLizer: SPARQL Response (answerizer) … <results distinct="false" ordered="true"> <result> <binding name="name"> <literal aaa:lang= de xmlns:aaa="http://www w3 org/XML/1998/namespace">(August) aaa:lang="de" xmlns:aaa= http://www.w3.org/XML/1998/namespace >(August) Immanuel Bekker</literal> </binding> <binding name="birth"> <literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date">1785-05-21</literal> </binding> / <binding name="death"> <literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date">1871-06-07</literal> </binding> … Immanuel Becker Abraham Mendelssohn Bartholdy Ab h M d l h B th ld Achim von Arnim Adalbert von Preußen …M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 22
  • 23. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur SPARQLizer: Flickr Text-Bild-Frage Begriff zu passendem Bild zuordnen. Tags qKAI qKAI Algorithmus: Suche Bilder in Flickr mit gewünschten Bilder/Begriffe Tags z.B. Hannover, Architektur. Gebäude , Gib Bilder aus Flickr mit Titel und Tags Lösen als RDF-Repräsentation zurück. Punkte Präsentiere Bilder und Titel (randomized) als Zuordnungsfrage oder MC Neues Spiel Text-Bild, Text-Bild Bild-Text Nutzer ordnet Bilder Begriffe per Drag&Drop zu. Überprüfe Z d Üb üf Zuordnung und vergib d ib Punkte.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 23
  • 24. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qMAP: Kartenbasierte Geocode GUI „Spielbrett“ für bestehende Wissenseinheiten (Fragen und Antworten) Geocodierte Platzierung, ?! ? IP-Lookup mit GeoCity-Webservice ! Abfrage. ? ! ?! Filtern, Suchen, Editieren und Ergänzen von Informations- und g Wissenseinheiten. ?! ? ? OpenStreetMap als Alternative zu ?! Google Maps ! über AJAX bzw. Flash API. ?! ?! ! Symbole sind mit unterschiedlichen Spielaktionen verknüpft.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 24
  • 25. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur qRANK Spielbasiertes Rating und Ranking von Ressourcen: p g g Bewertung von Ressourcen über Spieljoker. qLINK Spielbasiertes Verlinken von Ressourcen, Linked Open Data Basis wird erweitert, neue Verlinkung bringt Punkte. q qPOINT Punkte- und Levelsystem, Interaktionskatalog mit zugeordneten Punkten.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 25
  • 26. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Zusammenfassung Open Data für Wissensvermittlung Am Beispiel von Wissensspielen, Schwerpunkte in qKAI Framework Spezifikation nach REST und Linked Data Paradigmen, Hybride Datenbasis für verteilte Webressourcen mit semantischer Verlinkung, Spielbasierte Interaktion, Qualität von Ressourcen über Metadaten. 2008: 2 abgeschlossene stud Arbeiten stud. BA Informationsqualität (A. Taassob) MA Informationseinheiten (J. Hein) Abschlussvortrag am Donnerstag um 13.30 Uhr Paper zu qKAI Framework und Konzept: DigitalWorld 09 qKAI Konzept und Spezifikation für Application Framework abgeschlossen.M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 26
  • 27. Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008 29