Einsatz von Open Data für agile Wissensvermittlung

Institut für Systems Engineering – System- und Rechnerarchitektur

Einsatz von Open Datafür agile Wissensvermittlung

Utilizing Open Datafor agile knowledge transfer

1M. Steinberg - Utilizing Open Data for agile knowledge transfer - 24.11.2008


Ablauf

EinleitungSocial Semantic Web, Open Data, Interaktion.

Motivation und AnforderungenWie kann Open Data in höherwertigen Anwendungen genutzt werden?

K tKonzeptAnforderungen: Ressourcenhandling, Interaktion, Qualität von Ressourcen.

Beitrag und SchwerpunkteBeitrag und SchwerpunkteqKAI Application Framework: Konzeptionelle Basis und Systemspezifikation.Hybride Datenbasis.Interaktion über Wissensspiele: Beispiele für Spielsequenzen.

Zusammenfassung und Ausblick

Z it l


Zeitplan


Einleitung: Social Semantic Web (S2W)

Einbindung von Nutzern in Inhaltserstellung und -bewertungDesktop-ähnliche Webanwendungen mit „Rich User Experience“ (RIA: Rich Internet Application, Usability-Focus).(RIA: Rich Internet Application, Usability Focus).Semantic Web mit Technologie-orientierter Datenrepräsentation und –verarbeitung in RDF (Resource Description Framework).

Mangel an nutzer-freundlichen, agilen Interaktionsszenarien im Semantic Web.Mangel an standardisierter Repräsentation und pWiederverwendbarkeit im Web 2.0.

Vielversprechende Kombination


Vielversprechende Kombination.


Einleitung: Linked Open Data (LOD)

"A piece of knowledge is open if you are free to use, reuse, and redistribute it.”

Wissensbasen zahlreich vorhanden als RDF,teils miteinander verlinkt,teils miteinander verlinkt,Abfrage über SPARQL.

Oft redundante Inhaltez.B. Wikipedia, Freebase, Dbpedia.

Zusätzlich Ressourcen als (x)html, RSS Webfeed, Datenbanken, Wikis, Multimedia, …



Einleitung: Interaktion

Ohne Interaktion bleibt Open Data nutzlos für Anwender.B i i l fü I t kti it O D tBeispiele für Interaktion mit Open Data:

Semantisches Browsen und Suchen:Twine, Freebase, Dbpedia,Powerset, Swoogle, Stumpedia.

SPARQL Abfragetoolssehr technisch, wenig intuitiv., g

Exploration Suche Anzeige und Exploration, Suche, Anzeige und Editieren/Annotieren von Einträgen, wenig weiterführender Nutzen mit


Ableitung von neuem Wissen.


Motivation und Anforderungen

Was ist zu tun, um Open Data in höherwertigen Anwendungen gezielt weiterzunutzen?

Standardaufgaben der Wissensmodellierung:Akquise, Formalisierung, Repräsentation, Visualisierung.

Qualität von Ressourcen bestimmen und erhöhen:Ermittlung und Ergänzung von Metainformationen.Um so mehr wir über eine Ressource wissen, desto besser können wir sie gebrauchen.Um so mehr wir über eine Ressource wissen, desto besser können wir sie gebrauchen.

Erweiterte Interaktion und Anreiz für Beteiligung schaffen:motivierende Szenarien über Wissensspiele, ot e e de S e a e übe sse ssp e e,Interaktion kann neues Wissen erzeugen,bislang keine Anwendungen bekannt, die Open Data für Wissensspiele verwenden.



qKAI Ziele

Beispiele zu nutzer-orientierten Webservices für Interaktion mit Open Data:Schwerpunkt spielbasierte Wissensvermittlung,

Als Beispiel für Vereinfachung von Interaktion.

Ableiten von neuem Wissen, Aussagen über bestehende Ressourcen,Fernziel: flexible Kombination von Webservices für verschiedene Szenarien

„Composite Services“ Beispiel S1 Q er Ser ice S2 Representation Ser ice S3 Interaction Ser ice Beispiel: S1 Query-Service, S2 Representation-Service, S3 Interaction-Service, …

Konzeptionell Application Framework als Basis:Dreamteam: Social Semantic und SOADreamteam: Social Semantic und SOA,Skalierbares, wieder verwendbares und vereinheitlichtes Software Konzept,Anwendungsautonomie:

Erweiterbarkeit, Adressierbarkeit, Zustandslosigkeit,

Exemplarische Bereitstellung geeigneter Anwendungsszenarien, API- und Servicekollektion,


Spezifikation nicht implementierter Bereiche.


qKAI Konzept und Schwerpunkte

Spezifikation Application Framework für Open Data Webservices in qKAIStandardaufgaben der Wissensmodellierung als Basis für Interaktion,kombiniert bzw erweitert bestehende Java APIs für Teilaufgabenkombiniert bzw. erweitert bestehende Java APIs für Teilaufgaben.

Hybrides (Meta)data Repository für verteilte Ressourcen:A i h b h d R b i h V li kAnreicherung bestehender Ressourcen über semantische Verlinkung.

Qualifizierung von Open Data über Metadaten:Zuordnung weiterer Ressourcen (Webseiten, Dokumente, Multimedia),automatische Analyse von Metadaten (Aperture),Anreicherung über Interaktion.

Anwendungsfälle für leichtgewichtige Wissensspiele mit Open DataNutzer-orientiert mit „Rich User Experience“.


Nutzer orientiert mit „Rich User Experience .


qKAI Application Framework4-Tier-Layer Design,K bi i MVC M d ll Kombination aus MVC2 Modell, Mediator-Wrapper-Konzepten und SOA.SOA/REST Paradigmen

zustandslose Services/Server und Kommunikation über http-Protokoll.Zustandsvoller (stateful) Client.

Mediation Layer als Geschäftsogik oder Kontroller.

„A mediator is a software module that exploits encoded knowledge about certain sets or subsets of data to create i f ti f hi h l f information for a higher layer of applications.“Middleware, die verfügbare Services mit weiteren technischen Komponenten


weiteren technischen Komponenten verbindet (Service Mediation).


qKAI Application Framework: MediationDrei Service Manager Pakete:

I t ktiInteraktion,Repräsentation,Discovery.

Interaction Service Manager:Verwaltet Services für Nutzerinteraktion

Z.B.: Points-Of-Interest, Spieltypen, …

Representation Service Manager:Verwaltet Services für Transformationen und Ausgabeformate

Z.B. RDF oder für Assessment LMS: IMS/QTI-Repräsentation aus XML/RDF.

Di S i MDiscovery Service Manager:Verwaltet Services für Suche, Abfrage, Indexierung

Z B SPARQL Anfragen


Z.B.: SPARQL-Anfragen.


qKAI Application Framework: PresentationRIA (Rich Internet Application) Modell,

t i ht d Vi K t i entspricht der View-Komponente im MVC2-Modell,

Desktop-ähnliche AnwendungenAJAX/FLASH i d li t iti füh tAJAX/FLASH wird clientseitig ausgeführt,schnellere Reaktion auf Nutzereingaben,weniger Netzwerk- und Serverlast,Offline-Nutzung möglich.

Rich UI Engine liefert GUIshier Spieloberflächen,

Rich Thin ClientBusiness Logik serverseitig,Business Logik serverseitig,

Präsentationslogik von Darstellungskomponenten getrennt

Logik lokal verfügbar


Logik lokal verfügbar.


qKAI Application Framework: Data und WrapperHybrides Data Repository

qKAI URI RepositoryqKAI URLs für Anreicherung bestehender Ressourcen,Linked Data Prinzip (W3C)Linked Data Prinzip (W3C).

qKAI Prozess Data in MySQL mit relationaler Struktur,Service Repository für Nutzung verteilter Service Repository für Nutzung verteilter Ressourcen:

Szenarien- und Domainkonzepte,

Repräsentation als Open Data in RDF.p p

Wrapper Layer für Serialisierung unterschiedlich strukturierter Ressourcen:unterschiedlich strukturierter Ressourcen:

RDF,HTML, XHTML, XML,Datenbanken


Datenbanken.


qKAI Data Layer: Linked Data

Wie können verteilte Web-Ressourcen mit minimaler Redundanz angereichert werden?

Mit Zugriff auf Live Ressourcen (wo möglich) und Änderungsmanagement.

qKAI trifft Aussagen über Ressourcenfür jede Ressource wird neue qKAI URI erzeugt,folgt REST/Linked Data Paradigmen,g / g ,Linked Data Repository mit semantischer Verlinkung,wird über seeAlso/sameAs angebunden g(RDF/OWL),Anreicherung von Ressourcen über qKAI URI.

„Self-propelled data structure“.


p p


Qualität von Ressourcen in qKAI

Beschränkung auf Metadaten als Qualitätsmerkmal:Je mehr Metadaten, desto besser.Keine absolute Qualität – nur Vergleich.gGewichtung von Ressourcen möglich:

Menge Informationen, Menge Metainfos, Format, Strukturierungsgrad, …

Anreicherung qKAI URI der entsprechenden Ressource.Beispiel Domain Ranking als Themenwolken

Zu welchem Themengebiet gibt es zurzeit am meisten Infos?

First Level Kriterien:In Ressource direkt enthaltene Metadaten,Ermittlung mittels Java Framework Aperture.

Second Level Kriterien:ÜÜber Nutzerinteraktion,Bewertung, Annotation, Korrektur,Über NLP (Natural Language Processing) ermittelbar

Extraktion: NER (Named Entity Recognition) PoS (Part of Speech) Tagging


Extraktion: NER (Named Entity Recognition), PoS (Part of Speech) Tagging, …


Spielbasierte Wissensvermittlung

Schwerpunkt Frage-Antwort-SpieleElemente sind Frage, Antwort und ihre Zuordnung als Wissenseinheit.

Demokon epte für Frage Ant ort Spiele

! ?Demokonzepte für Frage-Antwort-Spiele

Multiple Choice (Bild,Text), Text-Text-Zuordnung, Bild-Text-Zuordnung.

Konzepte als qKAI Ontologien

?!Konzepte als qKAI Ontologien

Typ (Person, Ort, Objekt), Domain (Informatik, Architektur, …), Interaktion, Spieltyp, Spielfrage.Nutzt bestehende Ontologien als Beschreibung für Themen und Typen

YAGO, SKOS, Dublin Core, FOAF.

Spielbasierte Bewertung und RessourcenrankingJokeroptionen wie Know-It-All, Nonsense, …

Export von Spielergebnissen als Assessment Format IMS/QTI für Lern-Management-Systeme (LMS).Lose Kopplung von Webservices für Wissensvermittlung und Lernen.


Lose Kopplung von Webservices für Wissensvermittlung und Lernen.


Beispiele für Interaktion



„Points of Interest“ für personalisierte Wissensbasis

Problem bei Spielstart:Verteilte Open Data Ressourcen,

hl i h D i d Th bi tzahlreiche Domains und Themengebiete,Web entspricht „Open World Assumption“.

Frontend für Setzten von POIsSuchraumdefinition und -begrenzung über qKAI Service Repository,V b /A b t b t h d R d K t fü N tVorgabe/Angebot von bestehenden Ressourcen und Konzepten für Nutzer,Domainbegrenzung über nutzerseitige Filter und Selektion (Domain Ranking).Thematisch, geografisch oder Beides.

qKAI bildet personalisierte Wissensbasis bei Spielstartals RDF Graph


als RDF-Graph.


qFOAF: Semantisches Nutzerprofil

Profilerstellung bei Spielstarterweiterte FOAF-Datei (FriendOfaFriend).

Profilbereitstellungals qKAI-Ressource im Web mit eindeutiger URI,

t t N t h d h ti hvernetzt Nutzer nach und nach semantischz.B. http://qkai.org/foaf/msteinberg/foaf.rdf

Profilanreicherung(semi)automatisch über Nutzer und bestehende Informationen

z.B. vorhandene FOAF-Datei, Geocodes (aus IP ermittelt).

ÜÜber qGame InteraktionSpielpunktestand für Interaktion

erzeugte Fragen, Antworten, Wissenseinheiten, Bewertung, …


Themen, Orte, Interessen, …


qCHUNK: Spielziel und -ablauf

Begriff mittels Informationseinheiten (IU) so schnell wie möglich erraten

später auch für Multimedia denkbar (z.B. Zoomausschnitte/Puzzle aus Grafiken)

qKAIqCHUNK

Zoomausschnitte/Puzzle aus Grafiken).

qKAI Algorithmus:Extrahiere Informationseinheiten aus

IU

XHTML:Extrahiere Satz,Beispiel: „Hannover ist die Hauptstadt des 1946 gegründeten Landes Niedersachsen.“

Lösen

Nächste IU

Ersetze Suchbegriff in IUs:Beispiel: „?? ist die Hauptstadt des 1946 gegründeten Landes Niedersachsen.“

Zeige erste IU (randomized)

Punkte

Neues Spiel

(Spieler gibt gesuchten Begriff ein)Vergib Punkte,Speichere Punkte in qFOAF,

(Oder fordert nächste IU an)


(Oder fordert nächste IU an)Zeige nächste IU.


SPARQLizer: Spielbasierter SPARQL-Endpoint



SPARQLizer: Beispielfragen (questionizer)

Which german architects are born in Berlin?Which architects are influenced by Mies van der Rohe?Which are the capitals of Europe?Which are the capitals of Europe?Which cities have famous buildings of the gothic epoch?…

Which people are born in Berlin before 1900?

SELECT ?name ?birth ?death ?person WHERE { ?person dbpedia2:birthPlace <http://dbpedia.org/resource/Berlin> .?person dbpedia2:birth ?birth .?person dbpedia2:birth ?birth .?person foaf:name ?name .?person dbpedia2:death ?deathFILTER (?birth < "1900-01-01"^^xsd:date) .

}ORDER BY ?name


ORDER BY ?name


SPARQLizer: SPARQL Response (answerizer)

… <results distinct="false" ordered="true">

<result><binding name="name">

<literal aaa:lang="de" xmlns:aaa="http://www w3 org/XML/1998/namespace">(August)<literal aaa:lang= de xmlns:aaa= http://www.w3.org/XML/1998/namespace >(August) Immanuel Bekker</literal>

</binding><binding name="birth">

<literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date">1785-05-21</literal>/</binding><binding name="death">

<literal datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#date">1871-06-07</literal></binding>

…

Immanuel BeckerAb h M d l h B th ldAbraham Mendelssohn BartholdyAchim von ArnimAdalbert von Preußen…



SPARQLizer: Flickr Text-Bild-Frage

Begriff zu passendem Bild zuordnen.

qKAI Algorithmus:

qKAITags

Suche Bilder in Flickr mit gewünschten Tags

z.B. Hannover, Architektur. Gebäude

Bilder/Begriffe

,

Gib Bilder aus Flickr mit Titel und Tags als RDF-Repräsentation zurück.Präsentiere Bilder und Titel

Lösen

PunktePräsentiere Bilder und Titel (randomized) als Zuordnungsfrage oder MC

Text-Bild Bild-Text

Neues Spiel

Text-Bild, Bild-Text

Nutzer ordnet Bilder Begriffe per Drag&Drop zu.Üb üf Z d d ib


Überprüfe Zuordnung und vergib Punkte.


qMAP: Kartenbasierte Geocode GUI

„Spielbrett“ für bestehende Wissenseinheiten (Fragen und Antworten)Antworten)

Geocodierte Platzierung,IP-Lookup mit GeoCity-Webservice !

??!

Abfrage.

Filtern, Suchen, Editieren und Ergänzen von Informations- und

!??!

?!g

Wissenseinheiten.OpenStreetMap als Alternative zu Google Maps !

? ??!

?!

Google Mapsüber AJAX bzw. Flash API.

Symbole sind mit unterschiedlichen !?!?!


Spielaktionen verknüpft.


qRANK

Spielbasiertes Rating und Ranking von Ressourcen:p g gBewertung von Ressourcen über Spieljoker.

qLINK

Spielbasiertes Verlinken von Ressourcen,Spielbasiertes Verlinken von Ressourcen,Linked Open Data Basis wird erweitert,neue Verlinkung bringt Punkte.

qPOINTq

Punkte- und Levelsystem,Interaktionskatalog mit zugeordneten Punkten.



Zusammenfassung

Open Data für WissensvermittlungAm Beispiel von Wissensspielen,Schwerpunkte in qKAISchwerpunkte in qKAI

Framework Spezifikation nach REST und Linked Data Paradigmen,Hybride Datenbasis für verteilte Webressourcen mit semantischer Verlinkung,Spielbasierte Interaktion,Spielbasierte Interaktion,Qualität von Ressourcen über Metadaten.

2008:2 abgeschlossene stud Arbeiten2 abgeschlossene stud. Arbeiten

BA Informationsqualität (A. Taassob)MA Informationseinheiten (J. Hein)

Abschlussvortrag am Donnerstag um 13.30 UhrAbschlussvortrag am Donnerstag um 13.30 Uhr

Paper zu qKAI Framework und Konzept: DigitalWorld 09qKAI Konzept und Spezifikation für Application Framework abgeschlossen.


qKAI Konzept und Spezifikation für Application Framework abgeschlossen.


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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