Evaluierung: Tools zum Erfassen von Ontologien Gruppe 12 Thema 9 Team: Austin Emenoge, Martin...

Evaluierung: Tools Evaluierung: Tools zum Erfassen von zum Erfassen von Ontologien Ontologien

Gruppe 12Gruppe 12

Thema 9Thema 9

Team: Austin Emenoge, Martin PovazayTeam: Austin Emenoge, Martin Povazay

AgendaAgenda

EinleitungEinleitung Theoretische GrundlagenTheoretische Grundlagen Praktische AspektePraktische Aspekte Erfassungstools…Erfassungstools…

EinleitungEinleitung

Problem: Zuordnung von einem Problem: Zuordnung von einem Symbol zu einem Objekt oft nicht Symbol zu einem Objekt oft nicht eindeutig.eindeutig.

Was sind Ontologien?Was sind Ontologien?– ein Begriff aus der Philosophie/Seinslehreein Begriff aus der Philosophie/Seinslehre– Informationstechnologie: Definition lt. T.R. Informationstechnologie: Definition lt. T.R.

Gruber Gruber „ „explicit specification of shared explicit specification of shared conceptualizationconceptualization“ “ Ontologien sind der Versuch, die Ontologien sind der Versuch, die Konzepte, auf deren Grundlage wir Konzepte, auf deren Grundlage wir kommunizieren, eindeutig zu beschreiben.kommunizieren, eindeutig zu beschreiben.

„„meaning triangle“meaning triangle“von Ogden & Richardsvon Ogden & Richards

OntologienOntologien

Eindeutige Zuordnung von einem Eindeutige Zuordnung von einem Symbol via Konzept zu einem Objekt.Symbol via Konzept zu einem Objekt.

Davenport: „People can‘t share Davenport: „People can‘t share knowledge if they don‘t speak a knowledge if they don‘t speak a common language“common language“

nur eine gemeinsame Interpretation nur eine gemeinsame Interpretation der Kommunikationsinhalte ermöglicht der Kommunikationsinhalte ermöglicht Systemen eine erfolgreiche Systemen eine erfolgreiche Kooperation.Kooperation.

Bsp.: formales Modell Bsp.: formales Modell einer Ontologieeiner Ontologie 5-Tupel O : 5-Tupel O : C,R,HC,R,HCC, rel, A, rel, AOO

C = Menge der SymboleC = Menge der Symbole R = Menge der RelationenR = Menge der Relationen C∩R = 0 C∩R = 0 C,R sind disjunkt C,R sind disjunkt HHCC = Symbolhierarchie: = Symbolhierarchie: HHCC C C C C

HHCC (C (C11,C,C22) ) C C11 ist Subsymbol von C ist Subsymbol von C22

Zwei Symbole werden mittels der FunktionZwei Symbole werden mittels der Funktionrel : R rel : R C C C C miteinander assoziiertmiteinander assoziiert

AAOO = Menge der Axiome = Menge der Axiome

Bsp.: formales Modell Bsp.: formales Modell einer Ontologieeiner Ontologie

C = {Person, Student, Uni},C = {Person, Student, Uni},

R = {studiert_auf, bildet},R = {studiert_auf, bildet},

HHCC(Student, Person) studiert_auf (Student, Person) studiert_auf (Student, Uni)(Student, Uni)

bildet(Uni, Student)bildet(Uni, Student)

AAOO={„FORALL X,Y : ={„FORALL X,Y : Student:X[studiert_aufStudent:X[studiert_aufY] AND Y] AND Uni:Y[bildetUni:Y[bildetX“}X“}

Uni

Student

Person

bildet

studiert_auf

Bsp. einer OntologieBsp. einer Ontologie

<daml:Class rdf:ID=„Person"> <daml:Class rdf:ID=„Person"> <rdfs:label>Person</rdfs:label> <rdfs:label>Person</rdfs:label> <rdfs:comment> <rdfs:comment> Eine Superklasse fuer Personen.Eine Superklasse fuer Personen.</rdfs:comment> </rdfs:comment> </daml:Class></daml:Class>

<daml:Class rdf:ID=„Student"> <daml:Class rdf:ID=„Student"> <rdfs:label>Student</rdfs:label> <rdfs:label>Student</rdfs:label> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Person"/> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Person"/> <rdfs:comment> <rdfs:comment> Studenten sind Personen. Klassen erben von dieser Superklasse. Studenten sind Personen. Klassen erben von dieser Superklasse. </rdfs:comment> </rdfs:comment> </daml:Class> </daml:Class>

<rdf:Property rdf:ID=„studiert_auf“> <rdf:Property rdf:ID=„studiert_auf“> <rdfs:comment> <rdfs:comment> Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß ein Student auf der Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß ein Student auf der Uni studiert. Uni studiert. </rdfs:comment> </rdfs:comment> </rdf:Property></rdf:Property>

Bsp. einer OntologieBsp. einer Ontologie

<daml:Class rdf:ID=„Uni"> <daml:Class rdf:ID=„Uni"> <rdfs:label>Uni</rdfs:label> <rdfs:label>Uni</rdfs:label> <rdfs:comment> <rdfs:comment> Universität, auf der Wissen gelehrt wird.Universität, auf der Wissen gelehrt wird.</rdfs:comment></rdfs:comment></daml:Class></daml:Class>

<Uni:Hauptuni rdf:ID=„Hauptuni“> <Uni:Hauptuni rdf:ID=„Hauptuni“> <rdfs:label>Hauptuni</rdfs:label> <rdfs:label>Hauptuni</rdfs:label> <Uni:ist_WinterSemester><Uni:ist_WinterSemester><xsd:time rdf:value=„Oktober-Februar"/><xsd:time rdf:value=„Oktober-Februar"/></Uni:ist_WinterSemester> </Uni:ist_WinterSemester> </Uni:Hauptuni></Uni:Hauptuni>

<rdf:Property rdf:ID=„bildet“> <rdf:Property rdf:ID=„bildet“> <rdfs:comment> <rdfs:comment> Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß auf einer Uni Eine generische Eigenschaft die beschreibt, daß auf einer Uni Studenten ausgebildet werden. Studenten ausgebildet werden. </rdfs:comment> </rdfs:comment> </rdf:Property></rdf:Property>

Wozu?Wozu?

Verbindung von Informationen Verbindung von Informationen aus verschiedenen Systemenaus verschiedenen Systemen– Verteilung und Wiederverwendung Verteilung und Wiederverwendung

von Wissenvon Wissen KommunikationKommunikation

– „„Lingua franca“: Definition eines Lingua franca“: Definition eines gemeinsamen Vokabularsgemeinsamen Vokabulars

– Kommunikation zwischen AgentenKommunikation zwischen Agenten

AnwendungsgebieteAnwendungsgebiete

Ontologien als NormierungOntologien als Normierung Neutral AuthoringNeutral Authoring Normierter Zugang zu Normierter Zugang zu

InformationenInformationen Suche auf der Basis von Suche auf der Basis von

OntologienOntologien

Gliederung und Inhalt(1)Gliederung und Inhalt(1)

Anwendung von OntologienAnwendung von Ontologien– Motivation zu Anwendung von Motivation zu Anwendung von

Ontologie ToolsOntologie Tools– Kriterien für OntologienKriterien für Ontologien

Die Entwicklung von Die Entwicklung von anwendbarenanwendbaren

OntologienOntologien– Motivation und Bedeutung desMotivation und Bedeutung des

OntologieentwicklungsprozessesOntologieentwicklungsprozesses– Kriterien für die EntwicklungKriterien für die Entwicklung– Der OntologieentwicklungsprozessDer Ontologieentwicklungsprozess

Tools für die Arbeit mit Ontologien


Ontologie ToolsOntologie Tools– Text-To-OntoText-To-Onto– ASIUMASIUM– Protégé (Protégé OWL)Protégé (Protégé OWL)– WebOntoWebOnto– OntoEditOntoEdit



DEMODEMO– Text-To-OntoText-To-Onto

DEMODEMO– ProtégéProtégé

Zusammenfassung und SchlussfolgerungenZusammenfassung und Schlussfolgerungen


Anwendung von OntologienAnwendung von Ontologien

Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools(1)

Ontology SpecificationDocument

Output

Competency Questions

Kommunikationshilfe zwischen Mensch und Maschine, was den Austausch von Semantik UND Syntax unterstützen soll

Knowledge sharing und Wiederverwendung

Zur Festlegung bestimmter Begriffe (Eindeutigkeit)



Zugriff, finden und Zusammenfassung von Informationen immer schwieriger

Formalisierung von implizit vorhandenem Wissen

Sie sollen Hintergrund-Wissen zur Verfügung stellen, um die Leistung von Informations-Extraktions-Systeme zu erhöhen

Sie erzwingen eine Wohldefinierte Semantik auf solche Konzeptualisierung

Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools[2]



Motivation zu Anwendung von Ontologie Tools(3)

die verschiedenen Modellierungsmethoden, Paradigmen, Sprachen und Software-Tools schränken die Inter-Operabilität ein und damit die Möglichkeiten der Wiederverwendbarkeit bzw. gemeinsamen Nutzung

Re-inventing the Wheel


Kriterien für OntologienKriterien für OntologienTools für die Arbeit mit Ontologien

Konsens: gemeinsame Sichtweise innerhalb einer Domänen-OntologieZugänglichkeit: leichte Zugänglichkeit, d.h. leichte Integrierbarkeit in Anwendungen

Kriterien für die Anwendung von Ontologie ToolsKriterien für die Anwendung von Ontologie Tools


geplant, organisiert, dokumentiert …

Unterstützung durch ein Tool, welches den gesamten Entwicklungsprozess Schritt für Schritt begleitet und unterstützt

Tools für die Arbeit mit OntologienDie Entwicklung von anwendbaren OntologienDie Entwicklung von anwendbaren Ontologien

Tools für die Arbeit mit OntologienDer Ontologieentwicklungsprozess

Hauptarten und Hauptstrukturen von Konzepten (Objekte, Eigenschaften, Relationen und Axiomen)

Anwendbar auf eine jede mögliche Domäne

praktische Anwendbarkeit -> Wiederverwendbarkeit über verschiedene Domänen

Top Ontologie


Schlüsselkonzepte identifizieren

entsprechend Top Level Ontologie beschreiben

enthält Konzepte der entsprechende Anwendungsdomäne

Upper Domain Ontologie

Der Ontologieentwicklungsprozess


gegenwärtiger Problembereich der Ontologieentwicklung meist nur unter Inkaufnahme von Inkonsistenzen und Einschränkungen

die eigentliche Aufgabe und Herausforderung des Ontologieentwicklers

Specific Domain Ontologie


Machbarkeitsstudie:

Ziel: die Entscheidung über die Durchführbarkeit der Ontologieentwicklung

Identifikation der zu lösenden Problemeund der vorhandenen Möglichkeiten zumLösen dieser Problemewelche Werkzeuge, welche Personen


Kickoff:

Ziel: vollständige Anforderungsspezifikation welche alle relevanten Wissensquellen ausreichend abdeckt

Der Ontologieentwicklungsprozess

Analyse der Wissensquellen, auf welchen die Ontologie aufbauen sollerste semiformale Ontologiebeschreibung, mittels Text o. Graphen (z.B. MindMap)aus den Wissensquellen relevante Begriffe u. Relationen ableiten (Unterstützung z.B. durch Machine Learning)

Tools für die Arbeit mit OntologienDer OntologieentwicklungsprozessDer Ontologieentwicklungsprozess

Verfeinerung(1):

Ziel: Formalisierung der Ontologiebeschreibung Wahl einer Ontologiesprache (z.B. RDF Schema o. DAML+OIL)

Überprüfung der semiformale Ontologiebeschreibung auf Konsistenz und Vollständigkeit anhand der Anforderungen

Erweitern bis alle wichtigen Begriffe, Relationen, und Regeln vorhanden


Verfeinerung(2):

formalisierte Ontologie sollte alle in der Kickoff-Phase gestellten Anforderungen erfüllen, sonst Berichtigung der Ontologie Ergebnis "mature ontology" (reife Ontologie) bzw. "target ontology"


Verfeinerung(3):


Evaluierung:

Ziel: Evaluierung an der Anforderungsspezifikation und Überprüfung der Nutzbarkeit der entwickelten Ontologie und damit eine evaluierte Ontologie, die bereit ist in eine produktive Umgebung einzutreten

das Entwicklungsteam und die Endnutzer der Zielapplikation sind beteiligt Erstellen eines Prototyp der typische Anfragen umsetzt


Erweiterung und Anpassung:

Vergleichbar mit Wartungs-Phase der Softwareentwicklung geht aber über diese hinaus Ontologie kann tief greifenden Änderungen unterworfen sein (z.B. Veränderung des Vokabulars, Sichtweise einer Domäne) größere Änderungen (z.B. Umstrukturierungen) bedürfen Rückganges in Verfeinerungs- und Evaluierungsphase

Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologie ToolsOntologie Tools

Ontologie Lernen:

Text-To-Onto ASIUM

Ontologie Entwicklung:

Protégé (Protégé OWL) WebOnto OntoEdit

Tools für die Arbeit mit OntologienOntologie lernenOntologie lernen

Text-To-Onto Approach:

Sammeln von relevanten Dokumente der Einsatzbereich Dokument werden mittels Sprach Tools analysiert (Linguistik) Begriffe werden in einer DB gespeichert Mittels (Maschine Learning) Algorithmen werden Beziehungen zwischen

Begriffe festgestellt (co-occurrence of classes of objects in a data collection) Darstellung der Begriffe und Beziehungen als klassen mit zugewiesene

Bestandteile

Tools für die Arbeit mit Ontologien Ontologie lernenOntologie lernen

TEXT-TO-ONTO (from AIFB and FZI at the University of Karlsruhe)

DEMO:

Tools für die Arbeit mit OntologienOntologieentwicklungOntologieentwicklung

Protégé 2000(from SMI Stanford University)

OKBC compliant: classes and slots. Also metaclasses Axioms in KIF and PAL Knowledge acquisition forms automatically generated for capturing instances

Imports: RDF, OIL, XML Exports: RDF, OIL, XML

Technology: Java standalone application; plug-in architecture Knowledge model features:


Protégé 2000(from SMI Stanford University)

DEMO


OntoEdit(from Karlsrhue Univ. )

Support to OTK methodology Multilingual development of ontologies, Multiple inheritance oms in KIF and PAL Basic Axioms: disjoint concepts, symmetric relations, transitive relations Imports: RDF, DAML, OIL, XML

Exports: RDF, DAML, OIL, XML

Technology: Java standalone application Knowledge model features:


OntoEdit-Workbench View


OntoEdit-Konzept editieren


OntoEdit - Relation Axioms


OntoEdit -Visualizer


Zusammenfassung und SchlussfolgerungenZusammenfassung und Schlussfolgerungen

unterstützen Konsensfindungsprozess und dessen Darstellung Iterativität ermöglicht Deckung und bietet Möglichkeit der Beherrschung von VeränderungenBedeutung des Ontologieentwicklungsprozesses: liegtin Komplexitätsbeherrschung


ENDE

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