1. Semantic Web Technologien
Lehrveranstaltung
Semantic Web Technologien
SS 2011
HTWG Konstanz
Semantic Web Technologien Steffen Schlönvoigt, HTWG Konstanz, Sommersemester 2011 EinfĂŒhrung
2. Vorstellung
â
Dipl.-Inf (FH) Steffen Schlönvoigt
â 2001-2003 Studium Mathematik
Uni-Konstanz
â 2003-2006 Software-Entwicklung (C#/.Net-Umfeld)
â 2004-2008 Studium Software-Engineering
HTWG Konstanz
â 2006-2008 Software-Entwicklung (Enterprise CMS & Web 2.0)
Young Media Concepts, Kreuzlingen
â 2008-2009 Diplomarbeit âKonzept und Implementierung von
Integrationsszenarien mit Semantic Web
Technologienâ bei der TechniData AG, Markdorf
â Seit 2009 Software-Entwicklung EHSM (ABAP OO, SAP Business
Workflow...) TechniData AG (seit 1.1. SAP AG),
Markdorf
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3. Organisation
â
Wöchentliche Lehrveranstaltung
â Wann:
â
Montag Nachmittag 15:45 â 17:15
â Wo:
â
Raum F033
â Was:
â
VortrÀge kombiniert mit praktischen Einheiten
â PrĂŒfung:
â
MĂŒndlich? am Ende des Semesters
â Sonstiges:
â
3 ECTS
â
Material unter http://www.schloenvoigt.de
â
Kontakt per E-Mail: steffen@schloenvoigt.de
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4. Web 3.0 â The Semantic Web
Intro to the Semantic Web
The Future Internet: Service Web 3.0
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5. Themen
â
Was ist das Semantic Web?
â
Sprachen des Semantic Web
â
Ontologien
â
Bibliotheken, Frameworks und andere Tools
â
Logik und Inferenz
â
Anwendungen des Semantic Web
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6. Geschichte des Internets
â
Anfang der 1960er Jahre:
â Es entsteht die Idee eines dezentralen Netzwerks.
â Computer sollen darĂŒber kommunizieren können.
â
1968/1969 und 1970er: ARPA net
â Basiert auf technischen Spezifikationen in RFC-Dokumenten
â GroĂrechner der UCLA, SRI, UCSB und der University of Utah
â Viele grundlegende Technologien des heutigen Netzes entstehen:
â
TCP/IP, E-Mail, FTP, Telnet âŠ
â
1980er
â GrĂŒndung der IETF
â Das Web besteht vor allem als Plattform fĂŒr den Austausch von
Infos unter Akademikern
â Kommerzielle Interessen werden kaum verfolgt
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7. Geschichte des Internets
â
1989: Tim Berners-Lee entwickelt am CERN das WWW
â Basiert technisch auf
â
HTTP, URLs, HTML
â Verteilung und Verlinkung formatierter Texte
â Kommerzielle Nutzung des Internets beginnt
â
Anfang der 90er: Erste Browser (Mosaic)
â
Mitte der 90er: Durchbruch des WWW
â Hype um Netscape Navigator
â Microsoft integriert den Internet Explorer in sein OS
â
Seitdem: unbÀndiges Wachstum
â Momentan 1,668,870,408 Benutzer (Stand 2009)
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8. W3C
â
UnabhÀngiges Konsortium zur Entwicklung der
technischen Standards des WWW
â
1994 gestartet, 1995 Beitritt erster Unternehmen
â
Strukturiert in AktivitÀten
â HTML, XML, CSS, XSLT, RDF, OWL âŠ
â
Jede AktivitÀt besteht aus
â Working Groups: Erstellen die âStandardsâ
â Interest Groups: Beraten die Mitglieder der Wgs
â
Standards werden als âRecommendationâ
veröffentlicht:
â http://www.w3.org/TR/
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9. Web 2.0
â
Das âMitmach-Webâ
â
Jeder kann Informationen ins Netz stellen
â Und viele tun das auch im groĂen MaĂe:
â
StudiVZ, Facebook, Flicker, twitter, del.icio.us, Blogs âŠ
â
Unternehmen und Organisationen veröffentlichen
ihre Daten frei verfĂŒgbar im Netz
â
Inhalte werden von Benutzern in Zusammenarbeit
erstellt
â Wikipedia ...
â
Benutzer âtaggenâ Inhalte
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10. Warum Semantic Web ?
â
Das Internet birgt eine immense FĂŒlle an Daten
â
Wichtige Informationen unter diesen Daten zu finden
wird immer schwieriger
â
Heutige Suchen basieren auf Textvergleich
â
Daten sind hauptsÀchlich in HTML codiert und mit
Hyperlinks verbunden
â Computer sehen zwar...
â
Text + Formatierung
â
Grafiken
â
Multimedia-Inhalte
â âŠverstehen aber deren Bedeutung nicht
â
Ohne Kontext sind die Ergebnisse oft zu ungenau
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11. Warum Semantic Web ?
Wo sind die Informationen?
Was bedeuten die Informationen?
Was ist Unterhaltung?
Was ist nur Werbung?
Welche Information ist relevant?
Wie glaubhaft ist die Information?
Menschen hingegen haben âKontext-/Weltwissenâ
â ErschlieĂen sich fehlende Informationen
â Können mentale ZusammenhĂ€nge knĂŒpfen
â Verwenden mehrere Sinne gleichzeitig
â Finden und âverstehenâ die Informationen (meistens)
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12. Warum Semantic Web ?
â
Aufgaben erfordern oft, dass wir Informationen
aus verschiedenen Quellen im Web verknĂŒpfen
â Wir verwenden mehrere Suchmaschinen
â Wir suchen auf mehreren Portalen nach der idealen Reise
â
Menschen können dies (relativ) problemlos!
â Sogar wenn verschiedene Begriffe fĂŒr die gleichen Dinge
verwendet werden
â Oder wenn der gleiche Begriff fĂŒr verschiedene Dinge
verwendet wird
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13. Warum Semantic Web ?
â
Computer stehen hierbei jedoch vor enormen
Problemen:
â LĂŒckenhafte Informationen sind nutzlos
â Verstehen nur schwer den Inhalt von Bildern / Videos
â Erkennen nur schwer Ăhnlichkeiten
â Können verschiedene Informationen nur schwer kombinieren
â
Ist ein Auto das gleiche wie ein PKW ?
â
Das heutige WWW ist auf Menschen ausgerichtet!
Den Daten fehlt die SEMANTIK
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14. Warum Semantic Web ?
Definiton Semantik:
Die Semantik (griech. ÏÎ·ÎŒÎ±ÎŻÎœÎ”ÎčÎœ sÄmainein = Bedeutungslehre) ist das
Teilgebiet der Sprachwissenschaft (Linguistik), das sich mit
â Sinn und
â Bedeutung
von Sprache beziehungsweise sprachlichen Zeichen befasst.
Die Semantik kĂŒmmert sich um die Frage, wie Sinn und Bedeutung von
komplexen Begriffen aus Sinn und Bedeutung von einfachen Begriffen
abgeleitet werden können und stĂŒtzt sich dabei in der Regel auf die Syntax
(Zusammenstellung, Satzbau, steht fĂŒr die normative Struktur von Daten).
Beispiel:
3+ĂŒ=% 3+4=12 3+4=7
Syntax+Semantik falsch Semantik falsch Syntax und Semantik korrekt
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15. Beispiele
Wo könnten uns Computer helfen, wenn ihnen die
Daten und deren Semantik offenliegen wĂŒrden?
â Reiseplanung
â
Flug / Reise suchen -> buchen
â
Urlaub beantragen / Kalendereintrag
â
Freunden / Familie Bescheid geben
â
Wer passt auf die Wohnung auf?
â Daten-Integration
â
Verschiedene Schemata kombinieren
â
Daten verschiedener DBs verschmelzen
â Social Networks
â
Daten eingeben?
â
Freunde mitnehmen?
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16. Problemfelder
â
Informationssuche: Wo finde ich ... ?
â Keyword-Suche findet zu viele nicht relevante und
nicht alle relevanten Informationen
=> Semantisches Tagging
â
Informationsextraktion: Was ist wichtig ... ?
â Nur Menschen können korrekt Informationen extrahieren
â Computern fehlt âWelt-/Kontextwissenâ
=> Semantische Annotation
â Implizites Wissen muss durch logische Schlussfolgerung aus
Kombination vorhandener Informationen ermittelt werden
=> Einbindung formaler Logik
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17. Problemfelder
â
Wartung: Sind meine Daten noch konsistent ?
â Konsistenz, Korrektheit, AktualitĂ€t von Daten
=> Semantische Informationen ĂŒber SEMANTIK
â
Personalisierung: Was interessiert mich ?
â Anpassung des dargestellten Informationsgehalts an
persönliche BedĂŒrfnisse und Anforderungen
â Woher kommen die benötigten Daten?
=>ReprÀsentation von SEMANTIK
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18. Zusammenfassung
â
Das WWW ist (heute) zur Nutzung durch den
Menschen bestimmt
â
Lösungsansatz:
â Beschreibung der Bedeutung der dargestellten Information
mit Hilfe standardisierter Formalismen
Formalismus = maschinenlesbar
Standard = interoperabel
â Metadaten = "Daten ĂŒber Datenâ
â
strukturierte Daten, mit deren Hilfe eine Informationsressource
beschrieben und dadurch besser auffindbar gemacht wird
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19. Beispiel Datenintegration
Buchladen A Buchladen B
Tabelle Buch Tabelle Book
ISBN Titel Jahr Autor ISBN titel Original sprache Autor transl
0671027352 Angels and 2000 1243 067102 Angels en 543
7352 and
Demons Demons
34041 Illuminati 067102 de 543 123
48665 7352
Tabelle Autor
ID Name Website Tabelle Persons
1243 Dan http://www.danbrown.com ID Name
Brown
543 Dan Brown
123 Axel Merz
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20. Beispiel: Datenintegration
Angels and Demons a:title
Angels and Demons
http://.../isbn/0671027352
http://.../isbn/0671027352
2000
2000 a:publicationYear
a:Author
a:name
Dan Brown
Dan Brown
a:Homepage
http://www.danbrown.com
http://www.danbrown.com
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21. Beispiel: Datenintegration
http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2 b:sprache
en
b:Autor en
b:Original
b:name
Dan Brown
http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://.../isbn/3-404-14866-5
b:sprache
b:titel
b:Ăbersetzer
de
de
Illuminati
Illuminati
b:name
Axel Merz
Axel Merz
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22. Beispiel: Datenintegration
Angels and Demons a:title
Angels and Demons
http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2
2000
2000 a:publicationYear
a:Author
http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2b:sprache
a:name en
b:Autor en
Dan Brown
Dan Brown
b:Original
a:Homepage
b:name
http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://www.danbrown.com http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://www.danbrown.com
b:sprache
b:titel
b:Ăbersetzer
de
de
Illuminati
Illuminati
b:name
Axel Merz
Axel Merz
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23. Beispiel: Datenintegration
Gleiche URI
=> Gleiche Resource
Angels and Demons a:title
Angels and Demons
http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2
2000
2000 a:publicationYear
a:Author
http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2b:sprache
a:name en
b:Autor en
Dan Brown
Dan Brown
b:Original
a:Homepage
b:name
http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://www.danbrown.com http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://www.danbrown.com
b:sprache
b:titel
b:Ăbersetzer
de
de
Illuminati
Illuminati
b:name
Axel Merz
Axel Merz
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24. Beispiel: Datenintegration
Angels and Demons a:title
Angels and Demons http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2
b:sprache
2000
2000 a:publicationYear
a:Author
b:Autor
b:Original
a:name en
en
Dan Brown
Dan Brown
a:Homepage
b:name
http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://www.danbrown.com http://.../isbn/3-404-14866-5 Dan Brown
http://www.danbrown.com
b:sprache
b:titel
b:Ăbersetzer
de
de
Illuminati
Illuminati
b:name
Axel Merz
Axel Merz
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25. Wow! -> Daten verknĂŒpft!
â
Aber wir können noch mehr, indem wir weitere
Informationen hinzufĂŒgen:
â a:Author sameAs b:Autor
â a:title sameAs b:titel
â Kategorisierung
â
Personen
â
BĂŒcher
â
Usw
â Verwendung von bereits vorhandenem Vokabular
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26. Beispiel: Datenintegration
Angels and Demons book:title
Angels and Demons http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2
b:sprache
2000 book:Author
2000
book:publicationYear
r:type
foaf:name en
en
Dan Brown b:Original
Dan Brown
r:type book:Book
book:Book
foaf:homepage
de
foaf:Person r:type de
http://www.danbrown.com foaf:Person
http://www.danbrown.com b:sprache
http://.../isbn/3-404-14866-5
http://.../isbn/3-404-14866-5
r:type
b:Ăbersetzer book:title
Illuminati
Illuminati
foaf:name
Axel Merz
Axel Merz
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27. Das ist noch nicht alles
â
Durch Typisierung können wir evtl. weitere
Informationen hinzufĂŒgen:
â Zum Beispiel durch geeignete Tools extrahierte
Informationen aus der Wikipedia
â Oder Rezensionen von Amazon
â ...
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28. Beispiel: Datenintegration
Angels and Demons book:title
Angels and Demons http://.../isbn/0-671-02735-2
http://.../isbn/0-671-02735-2
b:sprache
2000 book:Author
2000
book:publicationYear
r:type
Dan Brown foaf:name
Dan Brown
en
b:Original en
foaf:homepage
book:Book
http://www.danbrown.com book:Book
http://www.danbrown.com wiki:Person r:type
r:type de
de
wiki:isbn
wiki:Dan_Brown b:sprache
wiki:Dan_Brown foaf:Person
foaf:Person http://.../isbn/3-404-14866-5
wiki:authorOf http://.../isbn/3-404-14866-5
wiki:authorOf wiki:Angels_&_Demons
wiki:Angels_&_Demons r:type b:Ăbersetzer book:title
wiki:The_Da_Vinci_Code
wiki:bornIn wiki:The_Da_Vinci_Code
Illuminati
Illuminati
foaf:name
wiki:New_Hampshire wiki:map http://maps.google.com/maps?q=New%20Hamp... Axel Merz
wiki:New_Hampshire http://maps.google.com/maps?q=New%20Hamp... Axel Merz
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29. Was haben wir gemacht?
Manipulate
Applications Query
âŠ
Map,
Data represented in abstract format Expose,
âŠ
Data in various formats
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30. Was ist das Semantic Web ?
â
Das Semantic Web ...
â ⊠ist ein Web der Daten, vergleichbar mit einer riesigen
globalen Datenbank
â ⊠besteht aus einer Ansammlung semantischer Aussagen
â ⊠fördert die intelligente Verwendung und Verarbeitung
von Wissen, das im Web bereitgestellt wird
â ⊠ist eine Erweiterung des heutigen Internets, in der
vorhandenen Informationen eine wohldefinierte Bedeutung
gegeben wird, um die Zusammenarbeit zwischen
Menschen und Maschinen zu verbessern.
â
Programme mĂŒssen heterogene Daten
austauschen und gemeinsam verarbeiten können,
auch wenn diese Programme völlig unabhÀngig
voneinander entwickelt worden sind
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31. Semantic Web Agents
Heute Zukunft
Anwender Anwender
PrÀsentationsdienst Persönlicher
(z.B. Firefox) Assistent
Suchdienst
(z.B. Google)
Intelligente
Infrastrukturdienste
WWW-Dokumente WWW-Dokumente
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32. Semantic Web Roadmap
â
Stufe 1: Textdokumente und DatenbankeintrÀge
â
Stufe 2: XML-Dokumente mit einheitlichem
Vokabular
â
Stufe 3: RDF-Taxonomien und Dokumente mit
unterschiedlichem Vokabular
â
Stufe 4: OWL Ontologien und automatisches
Schlussfolgern
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33. Semantic Web Roadmap
â
Stufe 1: Textdokumente und DatenbankeintrÀge
â Daten sind anwendungsbezogen (proprietĂ€r)
â Semantik steckt in Anwendungen - nicht in Daten
â Beispiele:
â
Warenkatalog von Amazon
â
Index von Google
â
Datenbestand bei Ebay
â
...
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34. Semantic Web Roadmap
â
Stufe 2: XML-Dokumente mit einheitlichem
Vokabular
â Innerhalb bestimmter vorgegebener DomĂ€ne erreichen Daten
UnabhÀngigkeit von der Anwendung und können so
zwischen Anwendungen ausgetauscht werden
â Beispiel:
â
Dublin-Core Bibliografien zur unabhÀngigen Beschreibung von
Dokumenten
â
Google API WebService
â
Twitter API
â
...
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35. Semantic Web Roadmap
â
Stufe 3: RDF-Taxonomien und Dokumente mit
unterschiedlichem Vokabular
â Daten stammen aus unterschiedlichen DomĂ€nen und werden
durch hierarchisch strukturierte Taxonomien/Partonomien
klassifiziert.
â Einfache Beziehungen zwischen den einzelnen Kategorien
dienen der Kombination von Daten.
â Beispiel:
â
âSemantic Web Technologienâ ist eine âVorlesungâ ist eine
âLehrveranstaltungâ des âSoftware Engineeringâ
â
âHans Mustermannâ studiert âSoftware Engineeringâ ist ein
âStudiengangâ an der âFakultĂ€t Informatikâ gehört zur âHTWG
Konstanzâ
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36. Semantic Web Roadmap
â
Stufe 4: OWL-Ontologien und automatisches
Schlussfolgern
â Neue Daten können aus bestehenden Daten gewonnen
werden durch die Anwendung von Schlussfolgerungsregeln.
â Daten, Eigenschaften von Daten und Beziehungen zwischen
Daten lassen sich semantisch beschreiben.
â Beispiele
â
automatisches Ăbersetzen eines Dokuments von einer DomĂ€ne
in eine andere
â
Formulieren komplexer AbhÀngigkeiten und Bedingungen
â Anwendung âverstehtâ Daten
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37. Kann man semantischen Daten trauen?
â
â
AuthentizitÀt
â Ist der mutmaĂliche Urheber (Autor) auch der tatsĂ€chliche?
â
IntegritÀt
â Wurden die Daten manipuliert?
â
Public Key Kryptografie und digitale Signaturen
â Semantische Daten mĂŒssen signiert werden, damit
Inferenzsysteme deren ZuverlÀssigkeit mit in Betracht ziehen
können
â
Semantisches Dokument = Sammlung von
Aussagen + zugehörige Signaturen
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38. Architektur des Semantic Web
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39. Semantic Web Technology Stack
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40. Linked Open Data â MĂ€rz 08
Semantic Web Technologien Steffen Schlönvoigt, HTWG Konstanz, Sommersemester 2011 EinfĂŒhrung
41. Linked Open Data â September 08
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42. Linked Open Data â MĂ€rz 09
Semantic Web Technologien Steffen Schlönvoigt, HTWG Konstanz, Sommersemester 2011 EinfĂŒhrung
43. Linked Open Data â September 10
Semantic Web Technologien Steffen Schlönvoigt, HTWG Konstanz, Sommersemester 2011 EinfĂŒhrung
44. â
Was ist das Semantic Web nicht?
â
âThe Semantic Web is not AIâ
â RDF und OWL sind
â
(im Vergleich zur KĂŒnstlichen Intelligenz)relativ simple
Beschreibungssprachen
â
einfache Art, untereinander austauschbare Daten zu
formulieren und zu beschreiben
â
eine Möglichkeit, einfache Aussagen zu treffen
â
bieten primitive Möglichkeit der Inferenz innerhalb eines
beschrÀnkten Rahmens
â ...and that's it!
â
âOne goal in SW is to keep things relatively simple
and not necessarily seek absolute completenessâ
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45. â
Nicht Teil des Semantic Webs sind (jetzt und in
naher Zukunft)
â assoziatives Schlussfolgern
â rĂ€umliches Denken
â Erkennung von Text, Bildern, Gesten, etcâŠ
â Komplexe Entscheidungsprozeduren
â Schlussfolgern aus unvollstĂ€ndigen oder kontextabhĂ€ngigen
Informationen
â âStrong AIâ
â
âJust as Prolog is not AI but merely a useful tool
for it, SW might be just a good tool for AIâ
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