Einleitung Methodik des Ontologieentwurfs 1. Einleitung Wir ertrinken in Informationen und hungern nach Wissen. John Naisbitt Methodik des Ontologieentwurfs

Einleitung

Methodik des Ontologieentwurfs 1

Einleitung

Wir ertrinken in Informationen und hungern nach Wissen.

John Naisbitt


Einleitung

Aber das Gros der Menschen stochert ziellos in der endlosen Datenflut herum- wie in einem riesig großen Misthaufen.

Joseph Weizenbaum


Seminar

Methodik des Ontologieentwurfs

Semantic WebSommersemester 2006

Friedrich-Schiller-Universität Jena

Markus Pahs


Agenda

1. Entwurfskriterien

2. Entwurfsstrategien

3. Manuelle Entwurfsmethoden• Methode nach Uschold und King• Methode von Grüninger und Fox• Methontology• On-To-Knowledge• weitere Methoden

4. Werkzeuge




Entwurfskriterien• Thomas Gruber 1993• für Wissensaustausch und

programmübergreifendes Arbeiten

• Klarheit• Kohärenz• Erweiterbarkeit• Generizität• Minimale Einschränkungen



Entwurfskonflikte• Klarheit vs. minimale Einschränkung• Erweiterbarkeit vs. minimale Einschränkung

Weitere Heuristiken• Einfachheit• Werkzeugunterstützung• …

2. Entwurfsstrategien


Entwurfsstrategien

• Top-Down Ansatz• Bottom-Up Ansatz• Middle-Out Ansatz

Top-Down

Bottom-UpMiddle-Out

3. Manuelle Entwurfsmethoden


Methode nach Uschold und King (1995)

• Universität von Edinburgh• erkannten beide den Mangel an einer strukturierten

Vorgehensweise• Grundgerüst für Ontologienentwicklung• entstanden beim Entwurf einer Enterprise-Ontologie• vorgestellt auf dem „Workshop on Basic Ontological Issues in

Knowledge Sharing” in Montreal (Kanada)• Augenmerk auf informalen Aspekten• vier (bzw. 6) essentielle Teilschritte



Methode nach Uschold und King (1995)

1. Zweckidentifikation

2. Ontologieerfassung

3. Ontologiekodierung

4. Integration

5. Evaluierung

6. Dokumentation

Zweck-identifikation

Erfassung Kodierung Integration Evaluierung

Dokumentation



Zweckidentifikation:• Grund für Notwendigkeit• Einsatzzweck bestimmen• Stakeholder und Umgebung erfassen und charakterisieren

Ontologieerfassung: • relevante Konzepte und Beziehungen

Ontologiekodierung:• explizite Repräsentation in formaler Sprache• Verwendung einer Meta-Ontologie



Integration:• Suche nach integrierbaren Ontologien• Konsistenzprüfung (Annahmen, Benutzergruppen, …)

Evaluierung: • Methoden des Wissensmanagements• Vergleich zu Realität, Anforderung & Kompetenzfragen

Dokumentation:• für Erweiterungen, Wiederverwendbarkeit• wichtige Annahmen (Meta-Ontologie)



Methode nach Grüninger und Fox (1995)

• Universität von Toronto• ebenfalls vorstellt auf dem „Workshop on Basic Ontological

Issues in Knowledge Sharing” in Montreal (Kanada)• auch Enterprise-Ontologie (TOVE)• „Knowledge Engineering der zweiten Generation“• sehr formal• 6 Phasen im Kernbereich Entwicklung



Methode nach Grüninger und Fox (1995)

1. Motivationsszenarien

2. Informale Kompetenzfragen

3. Terminologiespezifikation

4. Formale Kompetenzfragen

5. Axiomspezifikation

6. Vollständigkeitstheoreme

Motivationsszenarien

informale K-Fragen

Terminologie

formale K-Fragen

Axiome

Vollständigkeit



Methontology (1996)

• Universität von Madrid• pragmatischer Ansatz• sahen die Notwendigkeit für explizites und vollständig

dokumentiertes Konzeptualisierungsmodell• orientiert sich an IEEE 1074-1995• implementierungsunabhängig• durch Werkzeuge unterstützt



Methontology (1996)

1. Spezifikation

2. Wissensakquisition

3. Konzeptualisierung

4. Integration

5. ImplementierungSpezifikation Konzeptualisierung Implementierung

Wissensakquisition

Integration

Evaluierung, Dokumentation



On-To-Knowledge (2000)

• Universität von Karlsruhe und Amsterdam• bekanntestes Modell im deutschsprachigen Raum• entworfen für Wissensmanagementanwendungen• ausgerichtet an drei Problemen: Wissensweitergabe,

Wissensakquisition und Navigation in Wissensbeständen• vollständiger Projektzyklus basierend auf dem Grundgerüst

von Uschold und King• vorangestellte Machbarkeitsstudie

Wissens-management-anwendung



On-To-Knowledge (2000)

1. Kick-Off

2. Verfeinerung

3. Evaluierung

4. Anwendung und Evolution

Kick-Off Verfeinerung EvaluierungAnwendung

undEvolution



IDEF5 Methode (1994)

• Integrated Computer Aided Manufactoring Definition von KBSI

• Teil einer Familie von Standards• unterstützt Entwicklung und Wartung• Domain-Ontologien

Ontologie 101 Entwicklungsprozess (2001)

• Stanford University• vgl. technischen Aktivitäten von Methontology• schnelle und praxisorientierte Herangehensweise• für Webanwendungen geeignet



Helix-Achsen Modell (2004)

• jede Phase besteht aus Konstruktions- und Testaktivitäten• unterstützt inhaltliche und grundlegende Theorien• gutes Risikomanagement• vgl. Spiralmodell aus Softwareentwicklung

Datenbank Methode (2004)

• Ähnlichkeiten zwischen Datenbank- und Ontologieentwurf• iteratives Modell mit Rücksprungmöglichkeiten



Fazit:• keine standardisierte Vorgehensweise• viel Forschungsbedarf• Praxis: meist sehr anwendungsspezifisch• akzeptierte Methoden:

• Grüninger und Uschold• Methontology• On-To-Knowledge

4. Werkzeuge


Ontologie-Editoren:

OntoBuilder

OntoEditWebODE

4. Werkzeuge


gewünschte Verbesserungen:

Abstraktion für Wissensmodellierung 18%

Visuelle/intuitive Navigation durch die Ontologie 13%

Problembeschreibung & Lösungsmöglichkeiten anbieten 12%

Ontologieangleichung und Integration von Datenressourcen 12%

Support eines allgemeinen Industrie- & Grundvokabulars 9%

Verarbeitung der natürlichen Sprache 7%

Versionskontrolle 7%

Standardisierte Ontologiesprache 6%

Helfer für best practice Methoden 6%

Möglichkeit zu Extrahierung von Information 4%

Quellenverzeichnis


Benjamin, Perakath C., Christopher P. Menzel et al.: IDEF5 Method, Report, Knowledge Based Systems Inc., College Station, 1994.

Gruber, Thomas R.: Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing, Stanford University, 1993.

Grüninger, Michael & Mark S. Fox: Methodology for the Design and Evaluation of Ontologies, University of Toronto, 1995.

Hüsemann, Bodo: Ontologie-Entwurf aus Sicht des traditionellen Datenbank-Entwurfs, Universität Münster, 2004.

Kishore, Rajiv, Hong Zhang & R. Ramesh: A Helix-Spindle Model for Ontological Engineering, Communications of the ACM, 2004.

López, Mariano F., Asunción Gómez-Pérez & Juan Pazos Sierra: Building a Chemical Ontology Using Methontology and the Ontology Design Environment, University of Madrid, Alejandro Pazos Sierra, University of Coruña, 1999.

Quellenverzeichnis


Noy, Natalya F. & Deborah L. McGuinness: Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology, Stanford University, 2001.

Schnurr, Hans-Peter, York Sure, Rudi Studer & Hans Akkermans: On-To-Knowledge Methodology Baseline Version, Universität Karlsruhe, Akkermans, Universiteit Amsterdam, 2000.

Uschold, Mike & Martin King: Towards a Methodology for Building Ontologies, University of Edinburgh, 1995.

Uschold, Mike & Michael Grüninger: Ontologies: Principles, Methods and Applications, University of Edinburgh, 1996.

XML.com: Ontology Tools Survey, Revistited, http://www.xml.com/pub/a/2004/07/14/onto.html.

Fragen und Antworten


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