Diplomverteidigung Blicking
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Fakultät Wirtschaftswissenschaften | Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbes. Informationsmanagement
Dynamische Unterstützung kollaborativer Wissensarbeit:
Ein Systementwurf
Ingo Blickling
TU Dresden, 08.07.2009
Dynamische Unterstützung kollaborativer Wissensarbeit: Ein Systementwurf
Folie 2
Fakultät Wirtschaftswissenschaften | Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbes. Informationsmanagement | Prof.Schoop
Agenda
• Vorgehensweise in der Diplomarbeit
• Ontologien und kollaborative Ontologieentwicklung
• Untersuchung bestehender Systeme zur kollaborativen Ontologieentwicklung
• Systementwurf
• Beispiel
• Fazit
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Dynamische Unterstützung kollaborativer Wissensarbeit: Ein Systementwurf
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Vorgehensweise in der Diplomarbeit
Motivation:Es bestehen Systeme zur kollaborativen Entwicklung von aussagekräftigen
Ontologien. Diese werden jedoch in der Praxis insbesondere im Vergleich zu Tagging-Systemen nur selten eingesetzt.
Fragestellungen:
• Welche Einschränkungen bestehen bei aktuellen Systemen zur kollaborativen Ontolo
gieentwicklung bezüglich der Unterstützung der Nutzer bei der kollaborativen Onto
logieentwicklung?
Untersuchung bestehender Systeme zur kollaborativen Ontologieentwicklung und deren Einschränkungen insbesondere bzgl. der Unterstützung der Nutzer feststellen
• Wie kann ein System zur Unterstützung der Nutzer bei der kollaborativer Ontologie
entwicklung gestaltet sein, um Einschränkungen bestehender Systeme zur kollaborati
ven Ontologieentwicklung aufzuheben?
Entwurf eines Systems, das die Nutzer bei der kollaborativen Ontologieentwicklung unterstützen und das Einschränkungen bestehender Systeme aufheben soll
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Dynamische Unterstützung kollaborativer Wissensarbeit: Ein Systementwurf
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Ontologien
„An ontology is a formal explizit specification of a shared conceptualization for a domain of interest“ (Staab & Studer, 2004, Preface VII - in Anlehnung an Gruber, 1993, S.199)
Ontologie nach Web Ontology Language OWL (World Wide Web Consortium, 2009):• “(1) collection of information, generally including information about classes
and properties (2) the information contained in an ontology document“ • „An OWL ontology may include descriptions of classes, properties and their
instances“
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Ontology Maturing
Modell der kollaborativen Ontologieentwicklung
In Anlehnung an BRAUN, SCHMIDT & WALTER (2009, S.3) und BRAUN, SCHMIDT & ZACHARIAS (2009, S. 2)
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Funktionen der untersuchten Systeme
SO
BO
LEO
Erfasste Elemente einer Ontologie
Konzepte + + + +
+ + +
Individuen (URL bei SOBOLEO) (+) + + +
+ +
Formulare + + +
Automatisches Vervollständigen + + +
+ + + +
Diskussion + +
Bewertung und Kommentare +
Sem
antic
Med
iaWiki
IkeWiki
Onto
Wiki
Properties
Unterstützungsmechanismen zur Ontologieerstellung
Auszeichnungssprache
Konsensfindung
Benachrichtigung zu Änderungen, Versionshistorie
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Einschränkungen der untersuchten Systeme
OntoWiki
IkeWikiIkeWiki
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Grundlegende Prinzipien für den Systementwurf
Praxisintegrierte Ontologieentwicklung (vgl. Braun, Schmidt & Zacharias, 2009, S.2 und Shadbolt, Berners Lee & Hall, 2006, S.99):
• Verwendung des Systems zur Durchführung der Aufgaben in der Praxis einer Gemeinschaft und zur kollaborativen Entwicklung einer Ontologie
• Aufbau auf einem semantischen Wiki
Fokussierung:• Memory Chunks (vgl. Miller, 1956, S.81ff und Kuhlen, 1991, S.86)• Reduzierung auf sieben gleichzeitig angezeigte Elemente in Listen• Erweiterbarkeit auf vollständige Listen der Elemente
Nutzungsorientierte Ontologieentwicklung:• Nutzung des Systems als Grundlage für die Fokussierung• Nutzung indiziert Relevanz der Elemente der Ontologie für die Domäne• Awareness der Nutzer über die Nutzung (vgl. Gutwin, Greenberg & Roseman,
1996, S.281ff und Gross & Koch, 2007, S.25)
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Architektur
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Nutzungsontologie
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Indikatoren für Relevanz
Verwendungshäufigkeit• Anzahl der Individuen eines Konzepts• Anzahl der Instanzen einer Property
Verwendungshäufigkeit zweiten Grades• Anzahl der Individuen eines Konzepts und seiner direkten Unterkonzepte• Anzahl der Property Instances einer Property und deren Sub Properties
Aufrufhäufigkeiten• Aufrufhäufigkeit der Konzepte, Properties und Individuen• Aufrufhäufigkeit der Individuen eines Konzepts und der Property Instances
einer Object Property
Änderungshäufigkeiten• Änderungshäufigkeit der Konzepte, Properties und Individuen• Änderungshäufigkeit der Individuen eines Konzepts
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Beispiel: Strukturierungselemente bei Aufruf eines Individuums
Zuordnung des Individuums zu KonzeptenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Domänenontologie
bestehenden Konzepte:• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte• Nach Aufrufhäufigkeit der Konzepte oder• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen der Konzepte
Selektion der Property für die Typisierung einer Object Property Instance
Absteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Domänenontologie bestehenden Object Properties:
• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Properties oder• Nach Aufrufhäufigkeit der Property Instances der Properties
Entfernen einer Zuordnung des Individuums zu einem Konzept
Aufsteigend sortierte Liste der Zuordnungen des Individuums zu Konzepten:• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte oder• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen der Konzepte
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Fazit
Grundlegende Charakteristika des entworfenen Systems:• Nutzung wird erfasst und in der Wissensbasis als Nutzungsontologie
festgehalten• Nutzungsdaten werden zur Unterstützung der Nutzer bei der kollaborativen
Ontologieentwicklung dynamisch verwendet
Aufgestellte Hypothesen:Hypothese 1: Durch das entworfene System werden die Nutzer bei der
Formalisierung der Ontologie unterstützt.Hypothese 2: Durch das entworfene System werden die Nutzer bei der
kollaborativen Ontologieentwicklung unterstützt, indem die Anzeige der mit einem Element der Ontologie vernetzten Elemente der Ontologie sinnvoll reduziert wird.
Hypothese 3: Durch das entworfene System werden die Nutzer bei der Konsolidierung der Ontologie unterstützt.
Weiterer Forschungsbedarf:• Umsetzung des entworfenen Systems• Evaluierung des Systems
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Quellen
Braun, S., Schmidt, A. & Walter, A. (2009). Ontology maturing: A collaborative web 2.0 approach to ontology engineering. http://www2007.org/workshops/paper_14.pdf [2009-01-16], 2007.
Braun, S., Schmidt, A. & Zacharias, V. (2009). Ontology maturing with lightweight collaborative ontology editing tools. http://www.fzi.de/KCMS/kcms_file.php?action=link&id=656 [2009-03-12], 2007.
Gross, T. & Koch, M. (2007). Computer-supported cooperative work. 1.Aufl., München, Wien: Oldenburg.Gutwin, C., Greenberg, S. & Roseman, M. (1996). Workspace awareness in real-time distributed groupware:
Framework, widgets and evaluation. In A. Sasse, R. Cunningham (Eds.), Proceedings of the conference on human-computer interaction: people and computers (pp. 281-291). London: Springer.
Kuhlen, R. (1991). Hypertext. Ein nicht lineares Medium zwischen Buch und Wissensbank. 1. Aufl, Berlin: Springer.Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: Some limits on our capacity for processing
information. Psychological Review, 63, 1956, pp.81-97.Schaffert, S. (2009). IkeWiki: A Semantic Wiki for collaborative knowledge management.
http://www.wastl.net/download/schaffert06_ikewiki.pdf [2009-03-12], 2006.Shabolt, N., Berners-Lee T. & Hall, W. (2006). The semantic web revisited. IEEE Intelligent Systems, 21 (3), pp 96 101.Staab, S. & Studer, R. (2004). Handbook on Ontologies. International Handbooks on Information Systems.
Berlin: Springer.World Wide Web Consortium. (2009). Web ontology language guide: W3C recommendation 10 february 2004. http://www.w3.org/TR/2004/REC owl guide 20040210/ [2009 03 07], 2004.World Wide Web Consortium. (2009b). OWL Web ontology language overview: W3C recommendation 10 february 2004. http://www.w3.org/TR/2004/REC owl features 20040210/ [2009 02 11], 2004.
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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!
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Basisfunktionen der Ontologieentwicklung
Hinzufügen Verändern Entfernen
Konzept Konzept erstellen Konzept umbenennen Konzept entfernen
Konzepthierarchie
Individuum Individuum erstellen Individuum umbenennen Individuum entfernen
SubClassOf-Beziehung zu Konzept hinzufügen
SubClassOf-Beziehung eines Konzepts ändern
SubClassOf-Beziehung eines Konzepts entfernen
InstanceOf-Beziehung InstanceOf-Beziehung zu Individuum hinzufügen
InstanceOf-Beziehung eines Individuums ändern
InstanceOf-Beziehung eines Individuums entfernen
Property Property erstellen Property umbenennen Property entfernen
Property-Hierarchie SubPropertyOf-Beziehung zu Property hinzufügen
SubPropertyOf-Beziehung einer Property ändern
SubPropertyOf-Beziehung einer Property entfernen
Property Domain Property Domain hinzufügen Property Domain ändern Property Domain entfernen
Property Range Property Range hinzufügen Property Range ändern Property Range entfernen
Property Instance Property Instance erstellen Property Instance ändern Property Instance entfernen
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Beispiel: Anzeigeelemente bei Aufruf eines Individuums
Basisdaten: Aufrufhäufigkeit und Änderungshäufigkeit
Zuordnungen zu KonzeptenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Ontologie vorhandenen
Konzepte:• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte,• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen der Konzepte oder• Nach Änderungshäufigkeit der Individuen der Konzepte
Verbundene IndividuenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der durch Object Property Instances
verbundenen Individuen unterteilt nach Properties:Sortierung und Fokussierung der Object Properties:• Nach der Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Properties oder• Nach der Aufrufhäufigkeit der Object Property Instances der PropertiesSortierung und Fokussierung der Object Property Instances:• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen oder• Nach Änderungshäufigkeit der Individuen
In der Ontologie bestehende IndividuenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Ontologie bestehenden
Individuen:• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen oder• Nach Änderungshäufigkeit der Individuen
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Ziele des Systementwurfs
Grundlegende Ziele: • Entwurf eines Systems zur Unterstützung der Nutzer bei der
kollaborativen Ontologieentwicklung• Aufhebung von Einschränkungen, die bei der Untersuchung
bestehender Systeme festgestellt wurden
Aus den ermittelten Einschränkungen abgeleitete Teilziele des Systementwurfs:
• Die Nutzer sollen durch das System bei der Selektion von Elementen für die Formalisierung der Ontologie unterstützt werden.
• Die Anzahl der gegenüber den Nutzern gleichzeitig angezeigten und mit einem Element der Ontologie vernetzten Elemente soll durch das System sinnvoll reduziert werden.
• Die Nutzer sollen bei der Selektion von Elementen für eine Konsolidierung der Ontologie unterstützt werden.
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Architektur von IkeWiki
(aus Schaffert, 2009)
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Verwendung der Indikatoren zur Metadatenbearbeitung
Funktionen
IndikatorenV
erwendete O
ntologie
Konzept Property Individuum
Oberkonzept festlegen
Unterkonzept entfernen
Individuum entfernen
Super P
roperty festlegen
Sub P
roperty entfernen
Property D
omain und P
roperty Range festlegen
Zuordnung zu K
onzept erstellen
Zuordnung zu K
onzept aufheben
Typisierung von P
roperty Instance mit P
roperty
Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte
Dom
äne
++ -- ++ ++ --
Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Properties ++ -- ++
Aufrufhäufigkeit der Konzepte
Nutzung
+ + +
Aufrufhäufigkeit der Individuen --
Änderungshäufigkeit der Individuen -
Aufrufhäufigkeit der Individuen eines Konzepts
Beide
+ - + + -
Aufrufhäufigkeit der Instanzen einer Object Property + - +
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Verwendung der Indikatoren zur Metadatenanzeige
Anzeigen
Indikatoren
Verw
endete Ontologie
Konzept Property Individuum
Angezeigte B
asisdaten
Unterkonzepte
Individuen des Konzepts
Angezeigte B
asisdaten
Sub P
roperties
Individuen, die P verw
enden
Angezeigte B
asisdaten
Zugeordnete K
onzepte
Ps der bestehenden P
Is
Verbundene Individuen
Individuen gesamt
Verwendungshäufigkeit der Konzepte
Dom
äne
+
Verwendungshäufigkeit der Properties +
Verwendungshäufigkeit 2ten Grades der Konzepte + + +
Verwendungshäufigkeit 2ten Grades der Properties + + +
Aufrufhäufigkeit der Konzepte
Nutzung
+
Aufrufhäufigkeit der Properties +
Aufrufhäufigkeit der Individuen ++ ++ + ++ ++
Änderungshäufigkeit der Konzepte +
Änderungshäufigkeit der Properties +
Änderungshäufigkeit der Individuen + + + + +
Aufrufhäufigkeit der Individuen eines Konzepts
Beide
+ ++ ++
Aufrufhäufigkeit der Instanzen einer Object Property + ++ ++
Änderungshäufigkeit der Individuen eines Konzepts + + +
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Komponenten und Darstellungen
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Übersicht über die Nutzerschnittstelle
Komponente VIEW-Darstellung EDIT-Darstellung
Konzep
te
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bearbeitung
Seiteninhalte Editierbare Seiteninhalte
Metadaten-
bearbeitung
Oberkonzept hinzufügen, ändern oder entfernen
& Konzept erstellen
Individuum erstellen
Oberkonzept hinzufügen, ändern oder
entfernen & Konzept erstellen
Konzept entfernen (Unterkonzept!)
Individuum entfernen
Individuum erstellen
Metadaten-
anzeige
Basisdaten
Individuen des Konzepts
Unterkonzepte des Konzepts
Individ
uen
Inhalteanzeige / -
bearbeitung
Seiteninhalte Editierbare Seiteninhalte (inklusive
Auszeichnung von Stellen als Links)
Metadaten-
bearbeitung
Zuordnung zu Konzept hinzufügen & Konzept
erstellen
Property Instances erstellen oder ändern &
Property erstellen
Zuordnung zu Konzept hinzufügen &
Konzept erstellen
Zuordnung zu Konzept entfernen
Property Instances erstellen oder ändern &
Property erstellenMetadaten-
anzeige
Basisdaten
Zuordnungen zu Konzepten
Verbundene Individuen
In Ontologie vorhandene Individuen
Property Instances in den Inhalten
Pro
perties
Inhalteanzeige / -
bearbeitung
Seiteninhalte Editierbare Seiteninhalte
Metadaten-
bearbeitung
Super Property selektieren & Property erstellen Super Property selektieren & Property
erstellen
Property Domain und Property Range
selektieren
Property entfernen (Sub Property!)
Metadaten-
anzeige
Basisdaten
Individuen mit Instanzen der Property
Sub Properties der Property