Wissenstechnologie VU
RDF Schema, Ontologien


                          Peter Scheir
               TU Graz & Know-Center...
Inhalt


   Organisatorisches
   Resource Description Framework (Whg.)
   RDF Schema
   Ontologien




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       Gastvorträge zum Thema Web 2.0
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   RDF Schema
   Ontologien
   Tagging & Folksonomi...
Definition „Semantic Web“


The Semantic Web is an extension of the current Web in which
information is given well-defined...
Anwendungsszenario


Planung einer Reise über das Internet mit Hilfe eines
Software-Agenten
Software-Agenten sucht selbsts...
Semantic Web Stack




   a.k.a. SW Layer Cake
   a.k.a. SW Tower




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Semantic Web Stack – alt




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Semantic Web Stack




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Ziel von RDF


   Beschreiben von Ressourcen (im Web)


   Zur:
       Klassifikation
       Reihung
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Ressourcen


   Eine Ressource wird durch eine URI repräsentiert
   Alles für das eine URI vergeben werden kann, kann
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RDF Datenmodell


   Ressourcen (Resources)
       Durch URIs repräsentiert
   Eigenschaften (Properties)
       Verbinden...
RDF Statements


   Ein Statement besteht aus Subjekt, Prädikat und
   Objekt:
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Der RDF Graph - einfach


   Aus Menge an Tripel entsteht ein RDF Graph




   rdfs und dc sind Vokabulare
   rdfs: http:/...
Der RDF Graph - fortgeschritten


   RDF Primer


 http://www.w3.org/TR/rdf-primer/


   Blank Nodes
   Literals (Untyped,...
Der RDF Graph - mathematisch


   RDF Graph besteht aus Knoten und Kanten
   Kanten verbinden Knoten
   Kanten sind gerich...
RDF vs. XML


   XML bietet Mechanismus um Daten zu strukturieren
   RDF bietet Mechanismus um über Daten etwas
   auszusa...
RDF - RDF/XML


<?xml version=quot;1.0quot;?>
<rdf:RDF xmlns:rdf=quot;http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#quot;
   ...
RDF - Notation 3 (N3)


@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix dc:    <http://purl.org/dc/el...
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Von RDF zu RDF Schema (RDFS)


   RDF
         Aussagen über Ressourcen via Eigenschaften (Properties)
         und deren ...
RDF Schema und
objekt-orientierte Sprachen


   RDF Schema verwendet objekt-orientierten Konzepte
       Klassen
       Ei...
Anwendungsfälle von RDF Schema


   Spezifikation von Vokabularen
       RDF:    http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-
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RDF Schema - Klassen




   rdfs:Resource Die Klasse der Ressourcen
   rdfs:Literal Die Klasse der Literale (z.B. Zeichenk...
RDF Schema - Eigenschaften



   rdf:type Das Subjekt ist eine Instanz einer Klasse
   rdfs:subClassOf Das Subjekt ist ein...
Klassen & Ressourcen


          Beziehungen zwischen Klassen und Ressourcen
                Typing: Individuals werden Kl...
Inferred Properties


   Gestrichelte Verbindung:
          Ist nicht explizit angegeben
          Folgt aus den Regeln vo...
Inferred Properties


Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44
Entailment Rules:
   “if such and such triplets are...
XML Schema vs . RDF Schema


Für XML-Dokumente:
   Für XML gibt es Schemasprachen (Z.B.: DTD, XML
   Schema, etc.)
   XML-...
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Diskussion: Ontologien




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                       ...
Ontologie im Eigenbau


    Wir modellieren diesen Raum
        Für Putzroboter
        Für ein Inventarisierungssystem


...
Demo


   RDFS in Protege (+ RDF-XML Source)




-> http://protege.stanford.edu/
                                         ...
Begriffsdefinition


   Term / Wort
                               Begriff
   Konzept / Begriff



                       ...
Ontologie (Gruber)


   explicit specification of a conceptualization
   conceptualization is an abstract, simplified view...
Ontologie (Gruber)




   Ontologies are often equated with taxonomic
   hierarchies of classes, but class definitions, an...
Ontologie (Guarino)




   An ontology is a logical theory accounting for the
   intended meaning of a formal vocabulary, ...
Ontologie (Sowa)


   An informal ontology may be specified by a
   catalog of types that are either undefined or
   defin...
Ontologie (Obrst)


   With respect to definitions of ontologies, I hope to send a portion
   of a briefing I made at the ...
Ontology Spectrum (McGuinness)


                        Thesauri                                                         ...
Definitionen


Zusammenfassend:
    Eine Ontologie ist ein Modell (der Welt)
    Eine Ontologie beschreibt ein Wissensgebi...
Typische Bestandteile einer Ontologie


    Klassen (Generelle Dinge) einer Domäne
    Instanzen (Spezielle Dinge)
    Bez...
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Wissenstechnologie 2007- III

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Wissenstechnologie 2007- III

  1. 1. Wissenstechnologie VU RDF Schema, Ontologien Peter Scheir TU Graz & Know-Center http://www.know-center.at http://kmi.tugraz.at © Know-Center - gefördert durch das Kompetenzzentrenprogramm
  2. 2. Inhalt Organisatorisches Resource Description Framework (Whg.) RDF Schema Ontologien 2 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  3. 3. Organisatorisches Nächste Vorlesung Mittwoch den 31.10.2007 Gastvorträge zum Thema Web 2.0 Anwesenheitspflicht 3 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  4. 4. Inhalt Organisatorisches Resource Description Framework (Whg.) RDF Schema Ontologien Tagging & Folksonomies 4 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  5. 5. Definition „Semantic Web“ The Semantic Web is an extension of the current Web in which information is given well-defined meaning, better enbaling computers and people to work in cooperations. [Berners-Lee et al. 2001] The Web of Data [Berners-Lee 2007] The Semantic Web provides a common framework that allows data to be shared and reused across application, enterprise, and community boundaries. It is a collaborative effort led by W3C with participation from a large number of researchers and industrial partners. 5 http://www.w3.org/2001/sw/ http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  6. 6. Anwendungsszenario Planung einer Reise über das Internet mit Hilfe eines Software-Agenten Software-Agenten sucht selbstständig Geeigneten Flug Geeignete Hotels Alternativen und erstellt optimale Reiseplanung. Der Software-Agent kann seine Auswahl begründen. 6 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  7. 7. Semantic Web Stack a.k.a. SW Layer Cake a.k.a. SW Tower 7 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  8. 8. Semantic Web Stack – alt 8 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  9. 9. Semantic Web Stack RDF (Whg.) 9 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  10. 10. Ziel von RDF Beschreiben von Ressourcen (im Web) Zur: Klassifikation Reihung Verknüpfung mit anderen Ressourcen 10 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  11. 11. Ressourcen Eine Ressource wird durch eine URI repräsentiert Alles für das eine URI vergeben werden kann, kann eine Ressource sein 11 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  12. 12. RDF Datenmodell Ressourcen (Resources) Durch URIs repräsentiert Eigenschaften (Properties) Verbinden Ressourcen untereinander Verbinden Ressourcen mit Attributen Aussagen (Statements) http://www.w3.org/TR/rdf-concepts/ 12 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  13. 13. RDF Statements Ein Statement besteht aus Subjekt, Prädikat und Objekt: [Peter Scheir, ist Autor von, Präsentation XYZ] Peter Scheir … Subjekt ist Autor von … Prädikat Präsentation XYZ … Objekt 13 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  14. 14. Der RDF Graph - einfach Aus Menge an Tripel entsteht ein RDF Graph rdfs und dc sind Vokabulare rdfs: http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ 14 dc: http://dublincore.org/ http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  15. 15. Der RDF Graph - fortgeschritten RDF Primer http://www.w3.org/TR/rdf-primer/ Blank Nodes Literals (Untyped, Typed) Container Bag Sequence Alternative Collections 15 Reification http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  16. 16. Der RDF Graph - mathematisch RDF Graph besteht aus Knoten und Kanten Kanten verbinden Knoten Kanten sind gerichtet Knoten und Kanten sind benannt RDF ist ein beschrifteter gerichteter Graph (directed labeled graph) 16 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  17. 17. RDF vs. XML XML bietet Mechanismus um Daten zu strukturieren RDF bietet Mechanismus um über Daten etwas auszusagen (Metadaten, Daten über Daten) RDF ist keine Sprachdefinition wie XML sondern ein „Modell“ (Stichwort RDF-Graph) Es gibt verschiedene Serialisierungsformen des RDF Graphen (RDF/XML, N3, Turtle) 17 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  18. 18. RDF - RDF/XML <?xml version=quot;1.0quot;?> <rdf:RDF xmlns:rdf=quot;http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#quot; xmlns:dc=quot;http://purl.org/dc/elements/1.1/quot; xmlns:ex=quot;http://example.org/terms/quot;> <rdf:Description rdf:about=quot;http://www.example.org/index.htmlquot;> <dc:creator rdf:resource=quot;http://www.example.org/staffid/85740quot; /> </rdf:Description> <rdf:Description rdf:about=quot;http://www.example.org/staffid/85740quot; ex:name=quot;John Smithquot; /> <rdf:Description rdf:about=quot;http://www.example.org/staffid/85740quot; ex:age=quot;27quot; /> </rdf:RDF> 18 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  19. 19. RDF - Notation 3 (N3) @prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> . @prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> . @prefix ex: <http://example.org/terms/> . <http://www.example.org/index.html> dc:creator <http://www.example.org/staffid/85740> . <http://www.example.org/staffid/85740> ex:name quot;John Smithquot;; ex:age quot;27quot; . 19 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  20. 20. Inhalt Organisatorisches Resource Description Framework (Whg.) RDF Schema Ontologien 20 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  21. 21. Semantic Web Stack RDF (Whg.) 21 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  22. 22. 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) 22 http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  23. 23. 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 23 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  24. 24. 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 24 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  25. 25. RDF Schema - Klassen rdfs:Resource Die Klasse der Ressourcen rdfs:Literal Die Klasse der Literale (z.B. Zeichenketten) rdf:XMLLiteral Die Klasse der XML Literale rdfs:Class Die Klasse der Klassen rdf:Property Die Klasse der RDF Eigenschaften rdfs:Datatype Die Klasse der RDF Datentypen rdf:Statement Die Klasse der RDF Statements … 25 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  26. 26. RDF Schema - Eigenschaften rdf:type Das Subjekt ist eine Instanz einer Klasse rdfs:subClassOf Das Subjekt ist eine Subklasse einer Klasse rdfs:subPropertyOf Das Subjekt ist eine Untereigenschaft einer Eigenschaft rdfs:domain Eine mögliche Klasse für das Subjekt rdfs:range Eine mögliche Klasse für das Objekt rdfs:label Ein menschen-lesbarer Name für das Subjekt rdfs:comment Eine Beschreibung der Ressource des Subjekts 26 … http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  27. 27. Klassen & Ressourcen Beziehungen zwischen Klassen und Ressourcen Typing: Individuals werden Klassen zugeordnet (Ein Individual kann mehreren Klassen angehören) Subclassing: Klassen werden abgeleitet 27 http://kmi.tugraz.at http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(28) Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  28. 28. Inferred Properties Gestrichelte Verbindung: Ist nicht explizit angegeben Folgt aus den Regeln von RDFS 28 http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(30) http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  29. 29. 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/ 29 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  30. 30. XML Schema vs . RDF Schema Für XML-Dokumente: Für XML gibt es Schemasprachen (Z.B.: DTD, XML Schema, etc.) XML-Dokumente können validiert werden Für RDF: Spezielles Vokabular zur Definition von Klassen von Ressourcen und Properties Nur bedingt für Validierung (Closed World) 30 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  31. 31. Inhalt Organisatorisches Resource Description Framework (Whg.) RDF Schema Ontologien 31 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  32. 32. Diskussion: Ontologien 32 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  33. 33. Ontologie im Eigenbau Wir modellieren diesen Raum Für Putzroboter Für ein Inventarisierungssystem 33 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  34. 34. Demo RDFS in Protege (+ RDF-XML Source) -> http://protege.stanford.edu/ 34 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  35. 35. Begriffsdefinition Term / Wort Begriff Konzept / Begriff bezieht sich auf erweckt Ding Term / Wort steht für ‚Apache‘ 35 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  36. 36. 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 36 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  37. 37. Ontologie (Gruber) Ontologies are often equated with taxonomic hierarchies of classes, but class definitions, and the subsumption relation, but ontologies need not be limited to these forms. … To specify a conceptualization one needs to state axioms that do constrain the possible interpretations for the defined terms. 37 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  38. 38. 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 38 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  39. 39. 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. 39 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  40. 40. Ontologie (Obrst) With respect to definitions of ontologies, I hope to send a portion of a briefing I made at the Army Knowledge Management Conference in Ft. Lauderdale late Aug/early Sept of 2004, that takes you through the ontology spectrum, from taxonomy (weak and strong) to thesaurus (a strong term taxonomy) to conceptual model (weak ontology) to logical theory (strong ontology). The first is unstandardized, the second and third each has a set of standards associated with them, the third and fourth have multiple representation languages supporting them, and the last has some logic behind the representation language, typically ranging from a description logic (OWL) to first-order logic (KIF, Common Logic) to a higher order logic. A logical theory is a formal ontology. The others range from informal to semi-formal. Other informal ontologies can be natural language sentences in a document. The key point about formal ontologies (logical theories) is that they are machine-interpretable, i.e., semantically interpretable by 40 machine. The others are not, are only interpretable by human beings, though they may be machine-readable and machine-processable. http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  41. 41. 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 41 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 Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  42. 42. Definitionen Zusammenfassend: Eine Ontologie ist ein Modell (der Welt) Eine Ontologie beschreibt ein Wissensgebiet Eine Ontologie definiert Wörter für die Beschreibung von Konzepten Eine Ontologie setzt Konzepte im Modell in Verbindung zueinander 42 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  43. 43. Typische Bestandteile einer Ontologie Klassen (Generelle Dinge) einer Domäne Instanzen (Spezielle Dinge) Beziehungen zwischen Dingen Eigenschaften von Dingen 43 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  44. 44. Ende Danke für die Aufmerksamkeit Fragen / Kommentare? peter.scheir@tugraz.at 44 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at
  45. 45. 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 45 http://kmi.tugraz.at Oktober 2007 Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at

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