Sören Auer1 Seminar Wissensrepräsentation für das Semantic Web Das "Semantic Web" soll als neues Paradigma die automatisierte Kommunikation zwischen Maschinen

Sören Auer 1

Seminar Wissensrepräsentation für das Semantic Web

Das "Semantic Web" soll als neues Paradigma die automatisierte Kommunikation zwischen Maschinen und Anwendungssystemen mittels Web Technologien ermöglichen.

Neben WebServices als wichtiger Unterstützungstechnologie sind in diesem Zusammenhang in jüngster Vergangenheit die XML basierten Standards RDF (Resource Description Framework), RDF-S (RDF-Schema) und OWL (Web Ontology Language) vom

W3C veranschiedet worden und erfreuen sich zunehmender Bedeutung. Ziel des Seminars ist das Kennenlernen dieser Wissensrepräsentationsarten, ihrer

Anwendungen (z.B. RSS, FOAF, XUL) und Werkzeugen zu deren Nutzung (z.B. Protege, KAON, pOWL).

Sören Auer

223.04.2004Sören Auer

Wissensrepräsentation für das Semantic WebOrganisatorisches

Termine: jeweils Do. A-Woche, 15.15-16.45 Uhr, SG 03-07

21.10. Einführung „Semantic Web Wissensrepräsentation“

04.11. RDF: Dublin Core, XMP

18.11. Sesame (RDF Database): Query Languages

16.12. RDFS: Creative Commons, FOAF, vCard, iCal

06.01. Kaon (Ontology Management): Entailment

20.01. OWL: Service Ontology

03.02. Protegé/Racer (Ontology Editor/Reasoner): Inferencing


Wissensrepräsentation für das Semantic WebEinführung Semantic Web

Globalisierung der Informationstechnologie

“The Semantic Web is a vision: the idea of having data on theWeb defined and linked in a way that it can be used bymachines not just for display purposes, but for automation,integration and reuse of data across various applications. ”[W3C 2001]

Zwei zentrale Paradigmen:

Weltweiter Datenaustausch

Ausbildung eines gemeinsamen Verständnissesüber deren Bedeutung



Tim Berner-Lee‘s semantische Pyramide




Wissensrepräsentation für das Semantic WebResource Description Framework

Basistypen

RDF unterscheidet 2 fundamentale Grundtypen:

Resourcen Komplexe abstrakte oder konkrete Entitäten Eindeutig durch URI charakterisiert

Literale Datentyp Sprache



RDF Statements

<?xml version="1.0"?><rdf:RDF

xmlns="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:dc="http://purl.org/metadata/dublin_core#"><Description about="http://www.servcase.de">

<dc:Creator> Romy Pfretzschner </DC:Creator></Description>

</rdf:RDF>

http://www.servcase.de Romy Pfretzschnerdc:creator

Subject

(Resource)

Predicate(Resource)

Object(Resource/Literal)



RDF Model Einfache Wissensbasis Kombiniert mehrere RDF Statements

http://www.servcase.deCreator

E-MailName

Romy Pfretzschner [email protected]

http://ais.informatik.uni-leipzig.de/staff#1



<?xml version="1.0"?><rdf:RDF

xmlns="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#„xmlns:dc="http://purl.org/metadata/dublin_core#">

<rdf:Description about="http://www.servcase.de"> <dc:Creator> <rdf:Description> <rdf:Description about="http://ais.informatik.uni-leipzig.de"> <v:Name>Romy Pfretzschner</v:Name> <v:Email>[email protected]</v:Email> </rdf:Description> </dc:Creator> </rdf:Description></rdf:RDF>



Anwendung

„Eingebettet“ in HTML/XML bzw. beliebige andere Datenformate z.B. PDF / OpenOffice / AVI / P3P

„Standalone“ Beschreibung einer oder mehrerer „Resourcen“ Beschreibung von Domainenwissen

(z.B. zur weltweiten Nutzung im Web bereitgestellt)



Container

Problem: Dokument mit mehrere Autoren eine Person hat mehrere Emailadressen Anweisungen müssen in definierter Reihenfolge bearbeitet werden

Lösung:Zusammenfassung mehrerer Resourcen / Literale in einem Container

Drei Typen: bag - ungeordnete Liste (mit Duplikaten) sequence - geordnete Liste (mit Duplikaten) alternative – Alternative (ohne Duplikate)



Container Beispiel

…<DC:Creator>

<Bag><li>Romy</li> <li>Kyril</li> <li>Ivonne</li>

</Bag></DC:Creator>…

http://www.servcase.de

Creator

_3 _1

Romy

_2

Kyril Ivonne


Wissensrepräsentation für das Semantic WebRDF Schema

?Einschränkung der Verknüpfbarkeit von Resourcen / LiteralenStrukturierung von VokabularenInstanziierung / Klassifikation

Bereitstellung spezieller Resourcen:• Klassen (Konzepte, Frames)

http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Class• Attribute (Eigenschaften, Properties, Slots, Roles)

http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Property• Instanzen (Objekte)

http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type

http://www.servcase.de 16.11.2003dc:creator



Klassen und Eigenschaftenhierarchien

Klassen und Eigenschaften können hierarchisch strukturiert werden

<rdfs:Class rdf:ID="Person">

<rdfs:comment>The class of people.</rdfs:comment><rdfs:label language=„en_US">Person</rdfs:label><rdfs:label language=„de_SN">Dor Mänsch</rdfs:label>

<rdfs:subClassOf rdf:resource="http://www.w3.org/2000/03/example/

classes#Animal"/>

</rdfs:Class>



Eigenschaften

Werden unabhängig von Klassen definiert verwandt

<rdf:Property ID="verheiratet"><rdfs:subPropertyOf rdf:resource="verwandt" /><rdfs:domain rdf:resource="#Person" /><rdfs:range rdf:resource="#Person" />

</rdf:Property>

Domain: Zuordnung zu einer oder mehreren Klassen

Range: Werte welche die Eigenschaft annehmen kann Instanzen eine bestimmten Klasse Literale eines XML-Schema Datentyps



Instanzen

Sind einer (bzw. mehreren) Klasse(n) zugeordnet

<rdfs:Class rdf:ID="Familienstand">

<rdf:Property ID=„mindestAlter"><rdfs:domain rdf:resource="#Person" /><rdfs:range rdf:resource= "http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger" />

</rdf:Property>

<Familienstand rdf:ID="Verheiratet"><mindestAlter>16</mindestAlter><mindestAlter>18</mindestAlter>

</Familienstand>


Wissensrepräsentation für das Semantic WebWeb Ontology Language

OWL

reichert RDF-S um weitere Möglichkeiten an:

Restriktionen (Constraints)

Kardinalität (min/max) von Eigenschaften

Identifikation gleicher Resourcen

Eigenschaften können transitiv, symetrisch sein

Äquivalent zu einer entscheidbaren Untermenge der Prädikatenlogik 1. Stufe (Descripton Logic - SHIQ)

Automatische Klassifikation Konsistenzprüfung Einfache Inferenz


Wissensrepräsentation für das Semantic WebAnwendungen

Vokabulare / Modelle / Ontologien

Dublin Core

VCard

RSS

DMoz

XUL



Software Applikationen

Protege (http://protege.stanford.edu/)ontology and knowledge-base editor

KAON (http://km.aifb.uni-karlsruhe.de/)API and knowledge-base editor

Jena (http://jena.sourceforge.net/)Semantic Web Framework (API) for Java

SesameSemantic Web Database

Ontobrokerkommerziell



Großer kommerzieller Erfolg steht noch aus, mögliche Ursachen:

Mangelnde Unterstützung der am meisten verbreiteten Web-Technologien - Apache, PHP/MySQLkompliziertes Deployment

Mangelnde Unterstützung kooperativer / kollaborativer Entwicklung

Interoperabilität

Skalierbarkeit

Usability

Anpassbarkeit



Prototyp pOWLPOWL supports viewing, editing of RDFS/

OWL ontologies of arbitrary size.works even quite fast with the UNSPSCcode (containing 16500 Classes).

Authentification scheme.Fine grained exposition of features andmodel data: Privileges (view, edit) for users andgroups can be assigned toModels, Classes and Properties.

Sopisticated widgets for data editing. E.g. widgets for editing HTML in a WYSIWIG manner or for dates are integrated.

Plugin concept. POWL is extremly easy extensible.Powerful object oriented API. All functionality is accessible by a clean

application programming interface. POWL is fast. Models are stored in database tables, only those parts of the model

are loaded into main memory which are actually needed. POWL is extremly scalable and fast.

Multi language support.

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