Wissenstechnologie 2007 - V

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Wissenstechnologie 2007 - V

  1. 1. Wissenstechnologie VU Web Ontology Language (OWL), Schließen mit OWL; Tagging & Folksonomien Peter Scheir TU Graz & Know-Center http://kmi.tugraz.at http://www.know-center.at This work is licensed under the Creative Commons Attribution 2.0 Austria License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/at/.
  2. 2. Inhalt Whg: RDF Schema und Ontologien Web Ontology Language (OWL) Schließen mit OWL Tagging & Folksonomien 2 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  3. 3. Semantic Web Stack RDF Schema (Whg.) 3 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  4. 4. Von RDF zu RDF Schema (RDFS) RDF Aussagen über Ressourcen via Eigenschaften (Properties) und deren Eigenschaftswerte RDF ermöglich nicht Aussagen über Art der Ressource oder Properties Zusammenhänge zwischen Art von Ressourcen und Properties Durch Erweiterung zu RDF - RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema adressiert Spezielles Vokabular zur Definition von Klassen von Ressourcen und Properties (Z.B. Katze gehört zur Klasse der Säugetiere) 4 http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  5. 5. RDF Schema und objekt-orientierte Sprachen RDF Schema verwendet objekt-orientierten Konzepte Klassen Eigenschaften Aber: Nicht Klassen haben Eigenschaften (wie in z.B. Java) Eigenschaften werden Klassen zugewiesen (domain, range), z.B.: Eigenschaft: hatAutor domain: Dokument range: Person Einfacher neue Eigenschaften für Klassen festzulegen ohne Klassendefinitionen verändern zu müssen Einfachere Erweiterung des Vokabulars 5 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  6. 6. Anwendungsfälle von RDF Schema Spezifikation von Vokabularen RDF: http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns RDF Schema: http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema Modellierung von Ontologien 6 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  7. 7. Klassen & Ressourcen Beziehungen zwischen Klassen und Ressourcen Typing: Individuals werden Klassen zugeordnet (Ein Individual kann mehreren Klassen angehören) Subclassing: Klassen werden abgeleitet 7 http://kmi.tugraz.at http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(28) November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  8. 8. Inferred Properties Gestrichelte Verbindung: Ist nicht explizit angegeben Folgt aus den Regeln von RDFS 8 http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(30) http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  9. 9. Inferred Properties Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44 Entailment Rules: “if such and such triplets are in the graph, add this and this triplet” “do that recursively until the graph does not change” “this can be done in polynomial time for a specific graph” http://www.w3.org/TR/rdf-mt/ 9 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  10. 10. Ontologie? 10 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  11. 11. Ontologie (Gruber) explicit specification of a conceptualization conceptualization is an abstract, simplified view of the world that we wish to represent for some purpose Definitions associate the names of entities in the universe of discourse with human-readable text describing what the names mean, and formal axioms that constrain the interpretation and well-formed use of these terms. Formally, an ontology is the statement of a logical theory 11 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  12. 12. Begriffsdefinition Term / Wort Begriff Konzept / Begriff bezieht sich auf erweckt Ding Term / Wort steht für ‚Apache‘ 12 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  13. 13. Ontologie (Guarino) An ontology is a logical theory accounting for the intended meaning of a formal vocabulary, i.e. its ontological commitment to a particular conceptualization of the world. The intended models of a logical language using such a vocabulary are constrained by its ontological commitment. An ontology indirectly reflects this commitment (and the underlying conceptualization) by approximating these intended models. an ontology is language-dependent a conceptualization is language-independent 13 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  14. 14. Ontologie (Sowa) An informal ontology may be specified by a catalog of types that are either undefined or defined only by statements in a natural language. A formal ontology is specified by a collection of names for concept and relation types organized in a partial ordering by the type-subtype relation. 14 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  15. 15. Ontology Spectrum (McGuinness) Thesauri Selected Frames Formal “narrower Logical (properties) is-a term” Constraints Catalog/ relation (disjointness, ID inverse, …) Informal Formal General Value Terms/ is-a instance Logical Restrs. glossary constraints http://ontolog.cim3.net/file/work/OntologySummit2007/workshop/McGuinness_NIST-interop-ontology-summit_20070423.ppt 15 Originally from AAAI 1999- Ontologies Panel by Gruninger, Lehmann, McGuinness, Uschold, Welty; – updated by McGuinness. Description in: www.ksl.stanford.edu/people/dlm/papers/ontologies-come-of-age-abstract.html http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  16. 16. Inhalt Whg: RDF Schema und Ontologien Web Ontology Language (OWL) Schließen mit OWL Tagging & Folksonomien 16 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  17. 17. Semantic Web Stack OWL 17 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  18. 18. Sprachen für das Semantic Web 18 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  19. 19. DARPA Agent Markup Language (DAML) gefördert von DARPA, Start 2000 DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency DAML-ONT: Ontologie als RDFS Erweiterung Aufs Web ausgerichtet 19 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  20. 20. Ontology Inference Layer (OIL) EU-Projekt, kommt aus Richtung AI In mehreren Ausprägungen definiert Kompatibel mit RDF Schema (bis auf Reification) 20 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  21. 21. Geschichte DAML+OIL Zunächst parallele Entwicklungen 1999 DARPA Agent Markup Language (DAML)-Projekt in USA Ontology Inference Layer (OIL)-Projekt in der EU 2000 Zusammenlegung beider Projekte unter DAML+OIL 2001 DAML+OIL bei W3C eingereicht Ausgangsbasis für Web Ontology Language (OWL) 21 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  22. 22. DAML+OIL Baut auf Syntax und Semantik der RDF-Schema auf Semantik der Sprachelemente ist definiert durch Beschreibungslogik Axiomatik 22 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  23. 23. Entstehung von OWL W3C gründete 2001 Ontology (WebONT) Working Group Auf Basis von DAML+OIL wird Sprache spezifiziert Feb. 2004 veröffentlicht W3C OWL Web Ontology Language Recommendations Zusätzliche Sprachkonstrukte zu RDF-Schema http://w3.org/2001/sw/WebOnt 23 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  24. 24. OWL - WOL The language started out as the quot;Web Ontology Languagequot; but the Working Group disliked the acronym quot;WOL.quot; We decided to call it OWL. The Working Group became more comfortable with this decision when one of the members pointed out the following justification for this decision from the noted ontologist A.A. Milne who, in his influential book quot;Winnie the Poohquot; stated of the wise character OWL: quot;He could spell his own name WOL, and he could spell Tuesday so that you knew it wasn't Wednesday...quot; http://www.w3.org/2003/08/owlfaq 24 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  25. 25. OWL - WOL Owl Winnie the Pooh Piglet 25 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  26. 26. OWL - Ausprägungen OWL besteht aus 3 Untersprachen OWL Lite OWL DL OWL Full 26 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  27. 27. OWL - Ausprägungen The following set of relations hold. Their inverses do not: Every legal OWL Lite ontology is a legal OWL DL ontology. Every legal OWL DL ontology is a legal OWL Full ontology. Every valid OWL Lite conclusion is a valid OWL DL conclusion. Every valid OWL DL conclusion is a valid OWL Full conclusion. http://www.w3.org/TR/owl-guide/ 27 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  28. 28. OWL Lite Möglichkeit der Migration für bestehende Taxonomien und Thesauri. Definition von Klassenhierarchien mit einfachem Constraints zu Properties Niedrigere formale Komplexität als OWL DL 28 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  29. 29. OWL DL Bezug zu Description Logics Ermöglicht ziehen logischer Schlüsse beinhaltet alle Sprachkonstrukte von OWL Einschränkungen um die Berechenbarkeit sicher zu stellen, z.B.: Klasse darf nicht auch eine Instanz oder Property sein Property darf nicht auch Klasse oder Instanz sein Bringt gleichzeitig: Maximum an Ausdrucksstärke Vollständigkeit (alle Schlüsse sind berechenbar) Berechenbarkeit (alle Berechnungen enden in endlicher Zeit) 29 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  30. 30. Erinnerung: Inferred Properties in RDF (Schema) Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44 Entailment Rules: “if such and such triplets are in the graph, add this and this triplet” “do that recursively until the graph does not change” “this can be done in polynomial time for a specific graph” http://www.w3.org/TR/rdf-mt/ 30 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  31. 31. OWL Full bietet maximale Ausdrucksstärke und die syntaktische Freiheit von RDF Berechenbarkeit nicht mehr garantiert erlaubt die Erweiterung des durch RDF und OWL vordefinierten Vokabulars 31 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  32. 32. Editoren für OWL Protégé: http://protege.stanford.edu/ Altova SemanticWorks (kommerziell): http://www.altova.com/products_semanticworks.ht ml SWOOP: http://www.mindswap.org/2004/SWOOP/ TopBraid Composer™ (kommerziell): http://www.topbraidcomposer.com/ 32 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  33. 33. Inhalt Whg: RDF Schema und Ontologien Web Ontology Language (OWL) Schließen mit OWL Tagging & Folksonomien 33 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  34. 34. OWL Logik Logik in OWL basiert auf Description Logic (DL) DL Untermenge der First Order Logic (FOL) OWL: Open World Assumption Alles bleibt so lange wahr bis ein Fakt gefunden wird, das es widerlegt (Closed World Assumption: Wird ein Fakt nicht gefunden kann er als falsch angenommen werden) 34 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  35. 35. Aussagenlogik / Propositionale Logik Elemente Atome: P, Q, R, … Logische Konstanten: True, False ∧,∨ , ¬, →, ↔ Junktoren: Klammern: (, ) Beispiel ( warm ∨ hot ) → cowFeelsWell 35 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  36. 36. Prädikatenlogik der ersten Stufe / First Order Logic Elemente Konstanten: a, b, John, … Variablen: x, y, z, … Funktionen: f, g, … (Abbildung von Konstanten auf Konstanten) Prädikate: P(x), Q(y), … (Abbildung von Variablen auf Logische Konstanten) ∀, ∃ Quantoren: Klammern: (, ) Beispiel 36 (∀x)isCow( x) → isCow(mother ( x)) http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  37. 37. Description Logics (1/2) Familie von logik-basierenden Sprachen zur Wissensrepräsentation KL-ONE, CLASSIC, OWL, … FACT, Racer, … (Reasoner) Kann Informationen über Konzepte (Klassen), Individuen und Rolen (Eigenschaften) darstellen Engl.: Concepts, classes, individuals, roles, properties Untermengen der First Order Logic 37 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  38. 38. Description Logic (2/2) TBox (terminological box) Aussagen über Konzepte und deren Verbindungen Klassifizierung ABox (assertional box) Aussagen über Individuen Kontrolle der Individuenzuordnung Trennung in TBox und ABox zur Optimierung von 38 Reasoning http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  39. 39. Description Logic in OWL OWL DL Description Logic SHOIN OWL Lite Description Logic SHIF OWL Full Keine Description Logic Complexity of reasoning in Description Logics http://www.cs.man.ac.uk/~ezolin/dl/ 39 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  40. 40. Ressourcen zu DL OWL Reasoning Examples http://owl.man.ac.uk/2003/why/latest/ Description Logic The Description Logic Handbook: Theory, Implementation, and Applications. F. Baader et al., Cambridge University Press, 2003. ISBN 0521781760 http://dl.kr.org/ 40 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  41. 41. DL (OWL) Reasoner Racer (kommerziell): http://www.racer-systems.com/ FaCT++: http://owl.man.ac.uk/factplusplus/ Pellet: http://pellet.owldl.com/ 41 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  42. 42. OWL Reasoning 3 Hauptanwendungen: Konsitenzcheck (Überprüfung der Klassendefinition) Klassifikation von Klassen Klassifikation von Instanzen 42 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  43. 43. OWL Reasoning Demo Demo mit Protégé 43 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  44. 44. Inhalt Whg: RDF Schema und Ontologien Web Ontology Language (OWL) Schließen mit OWL Tagging & Folksonomien 44 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  45. 45. Tagging 45 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  46. 46. Tagging Tag Wort das einem Informationsobjekt (URL, Text, Bild, Video) zugeordnet ist/wird beschreibendes Metadatum informell persönlich nicht durch Klassifikationsschema festgelegt kein kontrolliertes Vokabular Tagging 46 vergeben von Tags http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  47. 47. Tagging Systeme Fotos http://www.flickr.com/ Bookmarks http://del.icio.us/ Akademische Publikationen http://www.bibsonomy.org/ http://www.citeulike.org/ (Weblogs) http://www.technorati.com/ 47 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  48. 48. Tagging Systeme -> Folksonomy Für ein Objekt können ein oder mehrere Tags vergeben werden Durch Tag <-> Object Zuordnungen durch einen User kann ein Netzwerk aufgebaut werden Navigation zwischen Objekten über verschiedene Wege im Netzwerk Netzwerk wird Folksonomy genannt Von folk und taxonomy 48 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  49. 49. Folksonomy Eine Folksonomy ist ein Tupel F:=(U,T,R,Y,p), wobei U, T und R endliche Mengen sind, deren Elemente man Benutzer, Tags bzw. Ressourcen nennt. Y ist eine ternäre Relation zwischen diesen Mengen, d. h. Y ⊆ U×T×R, deren Elemente Tag Assignments heißen. Die Menge von Tag Assignments, die ein Benutzer zu einer Ressource herstellt, heißt Eintrag oder Post. p ist eine benutzerspezifische Unter-/Obertag-Relation, d. h. p ⊆ U×T×T, die Is-A-Relation genannt wird. Hotho et al., Das Entstehen von Semantik in BibSonomy, 2006 http://www.kde.cs.uni- kassel.de/stumme/papers/2006/hotho2006entstehen.pdf 49 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  50. 50. Demo - Flickr Related Tag Browser http://www.airtightinteractive.com/projects/related_ tag_browser/app/ 50 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  51. 51. Diskussion Unterschiede zwischen Folksonomie und Ontologie Kann eine Folksonomie eine Ontologie sein? 51 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  52. 52. Ontologie vs. Folksonomie Kontrolliertes Vokabular / Unkontrolliertes Vokabular Konzepte / Wörter Experten / Nutzer Modellieren / Tags 52 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  53. 53. Ende Danke für die Aufmerksamkeit Fragen / Kommentare? peter.scheir@tugraz.at 53 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  54. 54. License This work is licensed under the Creative Commons Attribution 2.0 Austria License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/at/. Contributors: Mathias Lux Peter Scheir Klaus Tochtermann 54 http://kmi.tugraz.at November 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at

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