Andreas Schmidt FZI Forschungszentrum Informatik Karlsruhe, 28. Juni 2010 Ontologien für Fachportale: Voraussetzungen und ...
Agenda <ul><li>Was sind Ontologien? </li></ul><ul><li>Technische Grundlagen </li></ul><ul><li>Einsatzbeispiele </li></ul><...
Motivation <ul><li>Wie kann man Nutzern eine intelligente Suchunterstützung bieten? </li></ul><ul><ul><li>Synonyme erkenne...
Was sind Ontologien?
Bedeutungsdreieck Semantik ^ Referent Symbol steht für bezieht sich auf erweckt Begriff (Konzept) “ Jaguar“ Syntax Realwelt
Ontologien in der Informatik <ul><li>Eine  Ontologie  [in der Informatik] ist </li></ul><ul><ul><li>ein  gemeinsames  Vers...
Ontologien als gemeinsames Verständnis <ul><li>…  helfen Gruppen von menschlichen Akteuren (z.B. Communities) in ihrem Ein...
Ontologien als formale Spezifikation <ul><li>ermöglichen die  automatisierte Nutzung  von Hintergrundwissen </li></ul><ul>...
Was sind Ontologien? <ul><li>... die Wikipedia? </li></ul><ul><li>... ein ER-Diagramm oder ein UML-Modell? </li></ul><ul><...
Arten von Ontologien <ul><li>Top-Level-Ontologien </li></ul><ul><ul><li>Spezifizieren grundlegende Konzepte, z.B. „Autor“,...
Herausforderung: Ontology Engineering <ul><li>Achilles-Ferse der ontologiebasierten Verfahren ist die Entwicklung der Onto...
Technische Grundlagen
RDF als Grundlage <ul><li>RDF (Resource Description Framework) bildet üblicherweise die Grundlage für die Anwendung von On...
RDF-Modell: Triples <ul><li>Statement: </li></ul><ul><ul><li>„ Andreas Schmidt arbeitet im Bereich IPE.“ </li></ul></ul><u...
Linked Open Data <ul><li>RDF-Statements können beliebig verteilt sein </li></ul><ul><ul><li>Können URIs aus unterschiedlic...
Ontologiesprachen <ul><li>OWL </li></ul><ul><ul><li>W3C-Standard, unterschiedliche Ausprägungen: Lite, DL, Full </li></ul>...
Ontologiebasierte Beispielsysteme
Beispiele <ul><li>Beispiel 1: Intelligentere Bildsuche ImageNotion: Annotation von Bildern in Bildarchiven http://imagenot...
imagenotion.com
Probleme der Bildsuche „ Elizabeth Taylor“ Gewünschte Bilder: „ Filmszenen unterschiedlicher Filme, die Elizabeth Taylor z...
<ul><li>Beispiel: Elizabeth Taylor </li></ul><ul><li>Einsatz </li></ul><ul><ul><li>Intelligente Bildsuche : „Film Elizabet...
ImageNotion <ul><li>Erlaubt die einfache Annotation von Bildern mit Ontologieeinträgen </li></ul><ul><ul><li>Dadurch Verkn...
SOBOLEO  http://soboleo.com
Grundidee SOBOLEO <ul><li>Social Bookmarking mit Ontologien verbinden </li></ul><ul><li>Tagging-Prinzip kombiniert mit ein...
MATURE - Continuous Social Learning in Knowledge Networks
MATURE - Continuous Social Learning in Knowledge Networks
Improved searching for a specialist  Martha Douglas Tagged with:  LMI specialist   Edinburgh and Lothians   plumbing   Vac...
FAZIT
Semantische Technologien <ul><li>Semantische Technologien versuchen, </li></ul><ul><ul><li>Bedeutungszusammenhänge aus der...
Fazit: Ontologien <ul><li>Ontologiebasierte Verfahren haben sich in einer Vielzahl von Anwendungsfällen bewährt </li></ul>...
Kontakt Dr. Andreas Schmidt Ableitungsleiter  Forschungsbereich Information Process Engineering FZI Forschungszentrum Info...
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Ontologien für Fachportale - Voraussetzungen und Nutzenpotentiale

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  • Bedeutungsdreieck Odgen, Richards  bereits 1923 im Bereich der Linguistik etabliert The Meaning Triangle The relationship between what are commonly understood to be &apos;ideas&apos; and what form such ideas take is a complex one, made more complex by the relationship between what ideas we have about the world and what the world actually is. Achieving a clearer and more systematic view of these three aspects of our consciousness helps to resolve problems of meaning, and gives professional communicators and media designers a useful planning tool. There are three key component ideas: Concept Concepts explain (a) what is in the world or (b) how to proceed in it . Concepts are the ideas we have about the world inside our heads . That is, a concept is only an idea until it can be expressed in a way that others can understand it. Referent The referent is the real world; it is the world of sense experience, physical phenomena - what can see, hear, touch, taste, smell.... Form Forms are the representations we make of our concepts - what we do or make, whether substantive or procedural. We explain ourselves, give form to what we think we know and understand through speech, texts, graphics, physical structures, music, - all of those culturally developed ways of expressing ourselves. We express what we think we are able to do through various physical actions - through movements such as typing and operating a lathe, forms of expression such as dance, sports, forms of social interaction such as taking speaking to an audience in public, opening doors for others...
  • Ontologien für Fachportale - Voraussetzungen und Nutzenpotentiale

    1. 1. Andreas Schmidt FZI Forschungszentrum Informatik Karlsruhe, 28. Juni 2010 Ontologien für Fachportale: Voraussetzungen und Nutzenpotentiale
    2. 2. Agenda <ul><li>Was sind Ontologien? </li></ul><ul><li>Technische Grundlagen </li></ul><ul><li>Einsatzbeispiele </li></ul><ul><li>Bewertung </li></ul>
    3. 3. Motivation <ul><li>Wie kann man Nutzern eine intelligente Suchunterstützung bieten? </li></ul><ul><ul><li>Synonyme erkennen </li></ul></ul><ul><ul><li>Homonyme auflösen (Disambiguierung) </li></ul></ul><ul><ul><li>Mehrsprachigkeit unterstützen </li></ul></ul><ul><ul><li>Unterschiedliche Abstraktionsebenen (Hyperonym/Hyponym) </li></ul></ul><ul><ul><li>Navigationsmöglichkeiten bieten </li></ul></ul><ul><li>Wie kann man Informationen aus unterschiedlichen Quellen inhaltlich zusammenbringen? </li></ul><ul><ul><li>Bei der Integration Zusammenhänge erkennen und ausnutzen </li></ul></ul><ul><ul><li>Bereitstellung in einer weiterverarbeitbaren Form (linked open data) </li></ul></ul>
    4. 4. Was sind Ontologien?
    5. 5. Bedeutungsdreieck Semantik ^ Referent Symbol steht für bezieht sich auf erweckt Begriff (Konzept) “ Jaguar“ Syntax Realwelt
    6. 6. Ontologien in der Informatik <ul><li>Eine Ontologie [in der Informatik] ist </li></ul><ul><ul><li>ein gemeinsames Verständnis einer bestimmten Domäne [shared understanding of a domain of interest] (Uschold & Grüninger 1996) </li></ul></ul><ul><ul><li>ein explizite Spezifikation einer Konzeptualisierung [explicit specification of a conceptualization] (Gruber 1993) </li></ul></ul>
    7. 7. Ontologien als gemeinsames Verständnis <ul><li>… helfen Gruppen von menschlichen Akteuren (z.B. Communities) in ihrem Einigungs- und Kollaborationsprozess </li></ul><ul><ul><li>Ontologie als vermittelndes Artefakt </li></ul></ul><ul><ul><li>Ontologie als „boundary object“ </li></ul></ul><ul><li>Führt zu Ansätzen, die mit „social semantics“ oder oft auch nur „lightweight semantics“ bezeichnet wird </li></ul><ul><ul><li>Geringerer Automatisierungsgrad </li></ul></ul><ul><ul><li>Einfacher zugänglicher Formalismus </li></ul></ul><ul><ul><li>Glossare, Taxonomien </li></ul></ul>
    8. 8. Ontologien als formale Spezifikation <ul><li>ermöglichen die automatisierte Nutzung von Hintergrundwissen </li></ul><ul><li>Maschinenverarbeitbarkeit steht im Vordergrund </li></ul><ul><ul><li>Hoher Formalisierungsgrad </li></ul></ul><ul><ul><li>Ausgerichtet auf logische Schlussfolgerungen </li></ul></ul><ul><li>Modellierung erfolgt durch Experten </li></ul>
    9. 9. Was sind Ontologien? <ul><li>... die Wikipedia? </li></ul><ul><li>... ein ER-Diagramm oder ein UML-Modell? </li></ul><ul><li>... ein Datenbankschema? </li></ul><ul><li>... ein Thesaurus? </li></ul><ul><li>... eine [gemeinsame] Ordnerstruktur? </li></ul><ul><li>... eine Folksonomy? </li></ul><ul><li>Gibt es persönliche Ontologien? </li></ul>
    10. 10. Arten von Ontologien <ul><li>Top-Level-Ontologien </li></ul><ul><ul><li>Spezifizieren grundlegende Konzepte, z.B. „Autor“, „Publikation“, „Institution“, „Verlag“ und deren Beziehungen </li></ul></ul><ul><ul><li>Vergleichbar zu Datenbank-Schemata </li></ul></ul><ul><li>(Fach-)Domänenontologien </li></ul><ul><ul><li>Spezifizieren Fachkonzepte wie z.B. „Datenmodell“, „XML“, … </li></ul></ul><ul><li>Instanzdaten oder -ontologien </li></ul><ul><ul><li>Autoren: „Andreas Schmidt“, „Simone Braun“ </li></ul></ul><ul><ul><li>„ Andreas Schmidt arbeitet-bei FZI“ </li></ul></ul><ul><ul><li>„ Andreas Schmidt ist-autor-von Datenbanken & XML“ </li></ul></ul>
    11. 11. Herausforderung: Ontology Engineering <ul><li>Achilles-Ferse der ontologiebasierten Verfahren ist die Entwicklung der Ontologien </li></ul><ul><ul><li>aufwendiger als Schemamodellierung und Schemaintegration durch höhere Ausdrucksmächtigkeit </li></ul></ul><ul><ul><li>einige methodische Ansätze existieren </li></ul></ul><ul><li>Kann man zwischenmenschliche, arbeitsintegrierte Aushandlungsprozesse von Semantik nutzen? </li></ul><ul><ul><li>Kombination mit Tagging-Ansätzen aus dem Web 2.0 </li></ul></ul>Ontology Maturing
    12. 12. Technische Grundlagen
    13. 13. RDF als Grundlage <ul><li>RDF (Resource Description Framework) bildet üblicherweise die Grundlage für die Anwendung von Ontologien </li></ul><ul><li>Grundidee: </li></ul><ul><ul><li>Global eindeutige Bezeichner für Ressourcen (URIs) </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>d.h. gleiche Identifikatoren bezeichnen gleiche Dinge </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>nicht notwendigerweise umgekehrt </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Statements (Tripel) </li></ul></ul>
    14. 14. RDF-Modell: Triples <ul><li>Statement: </li></ul><ul><ul><li>„ Andreas Schmidt arbeitet im Bereich IPE.“ </li></ul></ul><ul><li>Struktur: </li></ul><ul><ul><li>Subjekt (Resource) </li></ul></ul><ul><ul><li>http://www.fzi.de/employees#aschmidt </li></ul></ul><ul><ul><li>Prädikat (Property) </li></ul></ul><ul><ul><li>http://www.kit.edu/properties#works-in </li></ul></ul><ul><ul><li>Objekt (Resource | Literal) </li></ul></ul><ul><ul><li>http://www.fzi.de/ipe </li></ul></ul><ul><li>Graph: </li></ul>http://www.fzi.de/employees#aschmidt http://www.fzi.de/ipe http://www.kit.edu/properties#works-in
    15. 15. Linked Open Data <ul><li>RDF-Statements können beliebig verteilt sein </li></ul><ul><ul><li>Können URIs aus unterschiedlichen Namensräumen verwenden </li></ul></ul><ul><ul><li>Statements können beliebig kombiniert werden </li></ul></ul><ul><li>Grundlage für die Vision „Linked Open Data“ </li></ul><ul><ul><li>Veröffentlichung der Daten als RDF-Tripel </li></ul></ul><ul><li>Ontologien helfen, diese Daten zu interpretieren </li></ul><ul><ul><li>Klassifikation von Instanzen zu Konzepten (Mitarbeiter, Autor) </li></ul></ul><ul><ul><li>Beziehungen zwischen Konzepten und Properties </li></ul></ul><ul><ul><li>Einbringung von Hintergrundwissen </li></ul></ul><ul><li>Wiederverwenden von existierenden Ontologien </li></ul>
    16. 16. Ontologiesprachen <ul><li>OWL </li></ul><ul><ul><li>W3C-Standard, unterschiedliche Ausprägungen: Lite, DL, Full </li></ul></ul><ul><ul><li>Definiert Konstrukte zur Definition von Konzepten, Properties </li></ul></ul><ul><ul><li>Zielt auf logische Schlussfolgerungen ab </li></ul></ul><ul><li>SKOS </li></ul><ul><ul><li>Definiert u.a. Taxonomiebeziehungen zwischen Instanzen (broader, narrower, related) sowie prefLabel, altLabel, hiddenLabel </li></ul></ul><ul><ul><li>Eignet sich sehr gut für Social Ontologies </li></ul></ul><ul><li>Viele weitere… </li></ul>
    17. 17. Ontologiebasierte Beispielsysteme
    18. 18. Beispiele <ul><li>Beispiel 1: Intelligentere Bildsuche ImageNotion: Annotation von Bildern in Bildarchiven http://imagenotion.com </li></ul><ul><li>Beispiel 2: Menschen und Inhalte vernetzen SOBOLEO: Social Semantic Bookmarking http://www.soboleo.com </li></ul>
    19. 19. imagenotion.com
    20. 20. Probleme der Bildsuche „ Elizabeth Taylor“ Gewünschte Bilder: „ Filmszenen unterschiedlicher Filme, die Elizabeth Taylor zeigen “ Bildsuch-maschine Suchergebnis Caption: Elizabeth Taylor in … Caption: Liz Taylor; … Unvollständig: fehlende Synonyme, versch. Sprachen Caption: Film, Oscar , Elizabeth… Caption: Butterfield 8, … Unkorrekt, Unvollständig : Filmtitel mit Elizabeth Taylor? Caption: Cleopatra, Elizabeth… Caption: Cleopatra, Elizabeth… „ Film Elizabeth Taylor“ „ Cleopatra Elizabeth Taylor“ Unkorrekt: Beschriftung für Bildteil oder ganzes Bild? <ul><li>Suchergebnisse oft unvollständig und unkorrekt: </li></ul><ul><li>Bildsuche zeitaufwendig </li></ul><ul><li>Bildbeschriftung zeitaufwendig und teuer </li></ul>Suchanfragen
    21. 21. <ul><li>Beispiel: Elizabeth Taylor </li></ul><ul><li>Einsatz </li></ul><ul><ul><li>Intelligente Bildsuche : „Film Elizabeth Taylor“ findet z.B. „Cleopatra“ und „Die Frau aus dem Nichts“ </li></ul></ul><ul><ul><li>Umfangreiche Bildbeschriftung und Indizierung </li></ul></ul>Beispiel: Modellierung von Instanzmodellen Elizabeth Taylor Weiblich Person Schauspieler USA Cleopatra Film Joseph L. Mankiewicz hat Beruf Lebt in hat Geschlecht ist eine ist Hauptdarsteller in Regie von ist ein Die Frau aus dem Nichts Film Joseph Losey Regie von ist ein
    22. 22. ImageNotion <ul><li>Erlaubt die einfache Annotation von Bildern mit Ontologieeinträgen </li></ul><ul><ul><li>Dadurch Verknüpfung mit Hintergrundwissen möglich </li></ul></ul><ul><li>Domänenontologie ist kann durch die Nutzer weiterentwickelt werden </li></ul><ul><li>Suchfunktion ermöglicht die Berücksichtigung von Synonymen, Ober-/Unterbegriffen und weiteren semantischen Beziehungen </li></ul><ul><li>Neu gegründetes Spin-Off des FZI </li></ul>
    23. 23. SOBOLEO http://soboleo.com
    24. 24. Grundidee SOBOLEO <ul><li>Social Bookmarking mit Ontologien verbinden </li></ul><ul><li>Tagging-Prinzip kombiniert mit einer Vokabularentwicklung </li></ul><ul><ul><li>„ Reifung“ (maturing) des Vokabulars </li></ul></ul><ul><li>Pflege des Vokabulars durch die Nutzer („Gardening“) </li></ul><ul><ul><li>Synonyme zusammenfassen </li></ul></ul><ul><ul><li>Strukturieren in Broader/Narrower-Beziehungen </li></ul></ul>
    25. 25. MATURE - Continuous Social Learning in Knowledge Networks
    26. 26. MATURE - Continuous Social Learning in Knowledge Networks
    27. 27. Improved searching for a specialist Martha Douglas Tagged with: LMI specialist Edinburgh and Lothians plumbing Vacancy data Show Profile or Contact I understood that your searched for: LMI specialist Scotland plumbing Narrow your query with: Vacancy data water installations sanitary installations Broaden your query with: gas installations construction Sectoral prospects Nicola Jones Tagged with: LMI specialist Scotland education Show Profile or Contact David Burns Tagged with: LM data Sectoral prospects water installations sanitary installations Show Profile or Contact Mary Smith Tagged with: LMI report sanitary installations Local area data Vacancy data Show Profile or Contact
    28. 28. FAZIT
    29. 29. Semantische Technologien <ul><li>Semantische Technologien versuchen, </li></ul><ul><ul><li>Bedeutungszusammenhänge aus der realen Welt </li></ul></ul><ul><ul><li>maschinenverarbeitbar zu machen </li></ul></ul><ul><li>Haupt-Anwendungsfälle </li></ul><ul><ul><li>Semantische Suche </li></ul></ul><ul><ul><li>Informationsintegration </li></ul></ul><ul><ul><li>Wissensbasierte Systeme </li></ul></ul><ul><li>Üblicherweise kommen dabei Ontologien als symbolische Repräsentationen zum Einsatz: </li></ul><ul><ul><li>zugänglich für Fachexperten </li></ul></ul><ul><ul><li>durch ihren beschreibenden Ansatz besser wartbar </li></ul></ul><ul><ul><li>austauschbar über Domänengrenzen hinweg </li></ul></ul>
    30. 30. Fazit: Ontologien <ul><li>Ontologiebasierte Verfahren haben sich in einer Vielzahl von Anwendungsfällen bewährt </li></ul><ul><ul><li>insbesondere bei hohem Maß an Hintergrundwissen oder unvollständigen Informationen </li></ul></ul><ul><ul><li>modellgetriebene Entwicklung möglich </li></ul></ul><ul><li>Kernherausforderung bleibt das Ontology Engineering und der damit verbundene Aufwand </li></ul><ul><li>Zwei aktuelle Trends </li></ul><ul><ul><li>Linked Open Data </li></ul></ul><ul><ul><li>Social Ontologies </li></ul></ul>
    31. 31. Kontakt Dr. Andreas Schmidt Ableitungsleiter Forschungsbereich Information Process Engineering FZI Forschungszentrum Informatik, Karlsruhe [email_address] http://andreas.schmidt.name http://mature-ip.eu

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