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Ontologien zur Navigation in Informationsräumen
 

Ontologien zur Navigation in Informationsräumen

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Präsentation für das Hauptseminar im Studiengang Onlinemedien an der DHBW Mosbach. Dozent und Studiengangsleiter: Prof. Dr. Mester. (c) Larissa Bethe

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  • Verständnis des Begriffs stark unterschiedlich und kontextabhängig. Stammt ursprünglich aus der Philosophie. Philosophie: -beschreibt, was existiert -Ziel, die Welt im Gesamten zu erfassen -keine Festlegung der Sprache, wie Zusammenhänge begriffen und ausgedrückt werden Informatik: -bildet Vorhandenes mitsamt den Beziehungen ab -als Modell verstanden, d.h. zwei Ontologien können sich unterscheiden, aber die gleiche Konzeptualisierung beschreiben (wesentlicher Unterschied zu philosophischem Verständnis) -formalisiert und damit sprachenabhängig
  • GRUBER: - Konzeptualisierung: abstraktes Modell (Domäne) - Explizit: Bedeutungen aller Begriffe definiert - Formal: maschinenverstehbar - Gemeinsam: Konsens bzgl. Ontologie
  • Semantic Web: -Grafische Notation zur Wissenspräsentation -maschinelle Verarbeitung bzw. Interpretation von Informationen -Erkennen neuer Zusammenhänge (Serendipity-Effekt) Ontologien: -Daten in semantischem Web sind strukturiert und formalisiert -Dadurch maschinelle, automatisierte Informationsverarbeitung möglich -Semantic Gap bezeichnet Verbindungslücke zwischen Datensätzen => Ontologien verknüpfen diese miteinander -Interoperabilität: Fähigkeit der Zusammenarbeit zweier Systeme mithilfe einheitlicher Standards
  • Schaubild zeigt statische und dynamische Teile eines Semantic Web Schichtenmodells. Statisch: Unicode, URI, Namespaces und XML als Basis. Die Rolle des XML ist hier eingeschränkt auf die eines Syntaxträgers für jede Art von Datenaustausch. XML Schema definiert einfache Datentypen wie String, Date oder Integer. RDF beschreibt Webressourcen; Einheiten werden Eigenschaften mit bestimmtem Wert zugeschrieben. RDFS erweitert RDF um Klassen und Hierarchien. Ontology-Schicht beinhaltet OWL, welches eine Familie an Ontologie-Sprachen ist, die RDF ersetzen soll. Obere 3 Schichten noch nicht standardisiert. => Alle Schichten notwendig, um webbasierte Ontologien zu erstellen
  • (Bildquelle: http://www.isoco.com/pdf/Semantic_Wave_2008-Executive_summary.pdf, S. 5) X: Zunehmendes Potenzial formaler Logik Y: Zunehmende Metadaten, Wissensrepräsentation Mit zunehmenden Metadaten / Informationen, -steigt Möglichkeit der Interoperabilität von Daten -größere Wissensvernetzung bis hin zu Axiology -Axiology = Untersuchung der Qualität / Wert (beschreibt Metaebene) Entlang der Trendlinie: Glossarien, Taxonomien, Thesauri, Topic Map, UML, deskriptive Logik
  • Instanzen beschreiben einzelne Objekte (RDF): Tripel Ontologien bilden Zusammenhänge ab, z.B. Schaubild
  • Oben: vgl. Aktivitätsdiagramm, Kommunikationsdiagramm. Knoten stellen Einheit dar, können Beschriftet sein Unten: Klassendiagramm (Frame-basierte Repräsentationsschemata) -durchgesetzt: Netzdiagramm -Ähnlichkeit zu Synapsen im Gehirn -oft mit virtuellem Gehirn verglichen
  • (Bildquelle oben: http://joint-research.org/assets/Wissenschaftliche-Prsentationen/IntroOntologyRDFSOWL.pdf Bildquelle unten: http://www.richardurban.net/node/278)
  • (Bild: http://protege.stanford.edu/publications/ontology_development/ontology101-noy-mcguinness.html) Wie erkenne ich eine Ontologie? 6 Charakteristika, die Ontologien auszeichnen: Interrelation: Beziehungen erweitern Knoten um eine Struktur, z.B. foaf, hasPart, creator Instantiation: Unterscheidung zwischen Gruppen/Klassen und Einzelobjekten Subsumption: Deutlich machen einer Spezialisierung/Generalisierung, Vererbungsprinzip (z.B. kindOf-Beziehung) Exclusion: Verhindern einer Überschneidung durch Ausschluss von Klassen Axiomatisation: Komplexe Aussagen oft als generell gültiges Axiom Axiomatisation: gewisse Sätze werden hervorgehoben, aus denen weitere Schlussfolgerungen durch logische Deduktion abgeleitet werden können (generell gültige Statements) Attribution: Attribuierung von Strings, Nummern usw.
  • (Quelle Uschold-Text: http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/summary?doi=10.1.1.48.5917) (Quelle Bild: http://www.enzyklopaedie-der-wirtschaftsinformatik.de/wi-enzyklopaedie/lexikon/daten-wissen/Wissensmanagement/Wissensmodellierung/Wissensreprasentation/Semantisches-Netz/Taxonomien) Formalisierungsgrad: -vier Klassen: „sehr unformal“ bis „streng formal“ -sprachlich beschriebene Ontologien (z.B. Mindmaps, Glossare) bis Ontologien, mit genau definierter Semantik Einsatzzweck: -Kommunikationsunterstützung -Interoperabilitätsverbesserung (Zusammenführung mehrerer Systeme /DB) -Unterstützung von Systementwicklung (ähnlich Klassendiagrammen) Modellierungsgegenstand: -Domänenmodellierung (Bestandsübersicht, „Aus welchen Einzelteilen besteht das Auto?“) -Problemlösung (Call-Center) -Wissensrepräsentation (Ersatz für Wikis)
  • (Bildquelle: http://musicovery.com) Ontologiebeispiele, die auf dem Semantic Web aufbauen: Visual Thesaurus: Wörterbuch und Thesaurus, sucht Zusammenhänge zu Suchbegriffen Musicovery: freie Musikstücke nach Genre, Stimmung oder Tempo, Prinzip Serendipity-Effekt (Mehr Beispiele für allerlei Visualisierungen: http://www.readwriteweb.com/archives/the_best_tools_for_visualization.php)
  • (Quelle: http://joint-research.org/assets/Wissenschaftliche-Prsentationen/VortragCTCWP3CeBit.pdf) Theseus ist ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) initiiertes Forschungsprogramm mit dem Ziel, den Zugang zu Informationen zu vereinfachen, Daten zu neuem Wissen zu vernetzen und die Grundlage für die Entwicklung neuer Dienstleistungen im Internet zu schaffen. (http://de.wikipedia.org/wiki/Theseus_%28Forschungsprogramm%29) Ontology Design: -umfasst Methoden zur Erstellung und Pflege von Ontologien und von semantischen Metadaten Ontology Mapping: -Heterogenität verschiedener Ontologien zu überbrücken, indem Gemeinsamkeiten ermittelt werden Ontology Evolution: -Management von Änderungen in Ontologien und das Betrachten ihrer semantischen Auswirkungen Ontology Reasoning: -bewegt sich im Themenfeld des automatisierten logischen Schließens von Wissen mit Ontologien
  • Klassische Strategien fürs Information Retrieval (= inhaltorientierten Suche): Keyword-Suchen: -relevante Informationen müssen manuell aussortiert werden -Fülle an Informationen > kognitive Überforderung Navigation über Verweise eröffnet weitverzweigten Informationsraum. Navigationsleiste: Beschränken sich auf Begriffshierarchien, und unterteilen Inhalte in Ober- und Unterklassen. Aufteilung ist nicht immer nachvollziehbar und einseitig. Nachvollziehbarkeit hängt vom Vorwissen des Nutzers ab.
  • Zeiteinsparung, Effizienzsteigerung, Erkennen versteckter Zusammenhänge (Bildquelle: http://www.visualthesaurus.com )
  • http://www.isoco.com/pdf/Semantic_Wave_2008-Executive_summary.pdf, S. 3 4-stufige Entwicklung des Web-Wachstums: -Web 1.0 => Ansammlung von Wissen -Web 2.0 => Vernetzung von Personen -Web 3.0 => Vernetzung von Wissen (Schlüsselwort Semantik) -Web 4.0 => Universelles Web, vollkommene Vernetzung

Ontologien zur Navigation in Informationsräumen Ontologien zur Navigation in Informationsräumen Presentation Transcript

  • Ontologien zur Navigation in Informationsräumen Larissa Bethe | ON07 | DHBW Mosbach
  • Überblick
    • Einführung
      • Begriffsdefinition
      • Zusammenhang Semantic Web
      • Semantic Web Schichtenmodell
      • Spektrum der Wissensrepräsentation
    • Ontologien allgemein
      • Darstellungsmöglichkeiten
      • Anforderungen an Navigation
      • Sechs Charakteristika
      • Klassifizierung nach Mike Uschold
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
    • J
    • h
    • Ontologien in der Praxis
      • Beispiele
      • Einsatzbereiche
      • Ontologie-Management
    • Ausblick
      • Problemstellung Suche
      • Evolution des Webs
      • Fazit
    • Begriffsdefinition , Zusammenhang Semantic Web,
    • Wissensrepräsentation
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 1.1. Begriffsdefinition
    • Philosophie
      • Lehre des Seienden: Was existiert?
      • Hält fest, was in jeder möglichen Domäne existiert
      • Sprachunabhängig, abstrakte Kategorisierung
    • Informatik
      • Konkretes Artefakt, Konzeptualisierung in Form eines Modells
      • Formalisiert und damit von Symbolen, Schrift und Sprache abhängig
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 1.1. Begriffsdefinition
    • Thomas R. Gruber, 1993:
    • „ An ontology is an explicit, formal specification of a shared conceptualization. The term is borrowed from philosophy, where an Ontology is a systematic account of Existence. For AI* systems, what ‘exists’ is that which can be represented.“
    • *AI = Artificial Intelligence
    • M. Uschold und M. Gruninger, 1996: „shared understanding of a domain of interest“ = ein gemeinsames Verständnis einer bestimmten Domäne
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 1.2. Zusammenhang Semantic Web
    • Semantic Web:
    • Grafische Notation zur Wissenspräsentation
    • Grundsatz
      • Bedeutung von Informationen für Computer verwertbar machen
      • Möglichkeit der maschinellen Weiterverarbeitung
      • Erkennen neuer Zusammenhänge (Serendipity-Effekt)
    • Ontologien:
    • Datenstrukturierung und -formalisierung
    • Semantic Gap wird mit Ontologien überbrückt
    • Interoperabilität von Metadaten
    • => Formale Modelle, die Wissen konzeptuell abbilden
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 1.3. Das Semantic Web Schichtenmodell
    • Statische Schichten:
      • Unicode, URI, Namespaces, XML bilden Basis
      • XML als Syntaxträger
    • RDF (Ressource Description Framework)
      • Beschreibt Webressourcen in Tripeln
      • Eigenschaften mit bestimmtem Wert
    • RDFS (Ressource Description Framework Syntax)
      • Erweitert RDF um Klassen und Eigenschafts-Hierarchien
    • Ontology-Schicht:
      • Beinhaltet OWL (Web Ontology Language)
      • OWL beschreibt bsp. Klassenzugehörigkeiten, Schnittmengen und Ausschlüsse
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 1.4. Spektrum der Wissensrepräsentation mithilfe von Semantik 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
    • Klassifizierung, Darstellungsmöglichkeiten,
    • Anforderungen
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 2.1. Darstellungsmöglichkeiten 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 2.1. Darstellungsmöglichkeiten 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 2.2. Anforderung an Navigation
    • Netzartige grafische Darstellung (s. Bild)
    • Effektive Navigierbarkeit (nach J. Nielsen)
      • Jeder Knoten von jeder Position aus schnell erreichbar
      • Möglichkeit des Zurücksetzens
      • Sichtbare, schnelle Reaktion
      • Zoomoption
    • Zusammenhänge und Orientierung
      • Stichwort Breadcrump
      • Kontext / GUI erhalten
    • Keine kognitive Überforderung
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
    • Interrelation [Wechselbeziehung, Zusammenhang]
    • Instantiation [Umschreibung / Instantiierung]
    • Subsumption [Zusammenfassung]
    • Exclusion [Ausschluss]
    • Axiomatisation [Axiomatisierung]
    • Attribution [Zuordnung]
    2.3. Sechs Charakteristika 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 2.4. Klassifizierung nach M. Uschold
    • Drei Aspekte:
    • Formalisierungsgrad
    • Einsatzzweck
      • Kommunikationsunterstützung
      • Interoperabilitätsverbesserung
      • Unterstützung von Systementwicklung
    • Modellierungsgegenstand
      • Domänenmodellierung
      • Problemlösung
      • Wissensrepräsentation
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
    • Beispiele, Einsatzbereiche
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 3.1. Beispiele
    • Visual Thesaurus
      • http://www.visualthesaurus.com
    • Musicovery
      • http://musicovery.com
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 3.1. Beispiele
    • Open Source Software
    • Erstellung von Ontologien
    • http://protege.stanford.edu
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 3.2. Einsatzbereiche
    • Semantische Suchassistenten
      • Verbesserte Websuchmaschine
    • Kollaboration zwischen Arbeitsbereichen
      • Wissensnutzung entlang der Wertschöpfungskette
      • Ersatz für Wikis
    • Visuelle Darstellung von Inhalten und deren Zusammenhänge
      • Erleichterung für bsp. Call-Center
    • Vereinheitlichen verteilter Informationssysteme
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 3.3. Ontologie-Management 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26 http://www.theseus-programm.de http://joint-research.org/ontologien/
    • Revolutionierung von Suchmaschinen,
    • Evolution des Webs und Fazit
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 4.1. Problemstellung Suche
    • Klassische Strategien des Information Retrieval (inhaltorientierte Suche)
    • Syntaktische Suche
      • hohe Zahl unstrukturierter Treffer
      • Problem Homonyme (z.B. Java)
      • Manuelle Sortierung
      • Kognitive Überforderung
    • Navigation
      • beinhaltet Begriffshierarchien
      • Nachvollziehbarkeit abhängig von Vorwissen
    • Grenzen bei der Darstellung
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
    • Lösungsansatz Ontologien
      • Kontextsensitive Informationsfilterung
      • Darstellung vielfältiger Beziehungen
      • Grafische Navigation durch Suchresultate
      • Erkennen neuer Zusammenhänge
      • Verstehen des Informationsraums
    • Wissen = Vernetzung von Information
    • Suchmaschinen werden zu Antwortmaschinen
    4.1. Problemstellung Suche 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 4.2. Evolution des Webs 30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • 4.3. Fazit
    • Realisierbarkeit ist abhängig von Anzahl und Qualität der vorhandenen Daten im Linked Data / Semantic Web
    • Erstellen der Daten sowie deren Wartung ist mit Aufwand verbunden
    • Durchsetzung ist eng verknüpft mit der Akzeptanz des Semantic Web
    • Jeder kann semantische Daten in öffentliche Datenbanken eintragen, auch zu Personen
    • Zukunftsweisende Technologie, die viele Erleichterungen mit sich bringt
    • Verwirklichung der Semantic-Web-Vision durch maschinenlesbare Inhalte
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
    • Fragen oder Anmerkungen?
    30. Juni 2010 Ontologien zur Navigation in Informationsräumen / 26
  • Quellen
    • A. N. Schmude (2004): Ontologiebasierte Suche und Navigation in webbasierten Informationssystemen
    • M. Uschold, M. Gruninger (1996): Ontologies – Principles, Methods and Applications
    • Dr. H. Sack (2009/10): Vorlesungsfolien Semantic Web
    • S. Grimm (2009): A unifying formal ontology model
    • M. Davis (2008): Semantic Wave 2008 Report
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