Verbinden von Ontologien

Leitfaden für das Verbinden von Ontologien

Präsentation auf dem YIP Day 2009im Rahmen der 61. DGI-Jahrestagung

Evelyn Drö[email protected]

Heinrich-Heine Universität Düsseldorf

mailto:[email protected]

17.10.2009 Evelyn Dröge: Leitfaden für das Verbinden von Ontologien. YIP Day 2009. 2

Übersicht● 1. Ontologien im Semantic Web

● 2. Nutzen durch das Verbinden von Ontologien

● 3. Verbindungsprozess● Vorüberlegungen – Probleme● Verbindungsarten● Vorgehensweisen

● 4. Fazit


1.Ontologien im Semantic Web● Semantic Web = WWW + Grundlage aus

maschinenlesbaren Metadaten

● Grundlage bestehend aus Ontologien● Ontologiebestandteile

● Klassen● Instanzen● Relationen

Berners-Lee (2001)


1.Ontologien im Semantic WebVorteile von Ontologien

● Ontologien sind...● detailliert● maschinenlesbar● alle Arten von Relationen sind möglich

+ große Ausdrucksstärke - kleines Wissensgebiet

+ große Ausdrucksstärke - kleines Wissensgebiet


1.Ontologien im Semantic WebBeispiel einer Ontologie

Film Personen

Regisseur DarstellerSpielfilm Dokumentation

Komödie Thriller

I I I I I

I I I I I I

Weller (2007)

istRegisseurVon

hatRegisseur

I = Instanzen (hier: Filmtitel, Personennamen)


1.Ontologien im Semantic Web

● Ontologien = Pfeiler des Semantic Web● einzelne Ontologien bilden keine Grundlage● nur über verbundene Ontologien können

automatische maschinelle Interaktionen zu sinnvollen Ergebnissen führen

Keine Realisierung des Semantic Web ohne das Verbinden von Ontologien!

Keine Realisierung des Semantic Web ohne das Verbinden von Ontologien!


2.Nutzen durch das Verbinden● (Domain) Ontologien decken unverbunden nur

kleine Wissensgebiete ab● erleichterter Zugang zu maschinenlesbaren

Informationen● vereinfachte Suche über mehrere Quellen● Vermeiden von Inkonsistenzen


3.VerbindungsprozessVorüberlegungen

● Welche Ontologien sollen verbunden werden?● Art der Ontologien ausmachen

– Domain Ontology, Upper Ontology, ...● Überschneidungen ausmachen

● Sollen nur bestimmte Ontologien verbunden werden?● Aufbau über gleiche Methodologien

– z.B. METHONTOLOGY, Cyc, KACTUS● Aufbau mit gleichen Sprachen

– z.B. OWL, RDF(S), KIF


3.VerbindungsprozessOntologiearten - Beispiel

● Vergleich Domain und Upper Ontologie

Sowa's Ontologie (Domain Ontologie)

DOLCE(Upper Ontologie)

präzise, kleines Wissensgebiet allgemein, großes Wissensgebiet Beverage

nonAlcoholic sparkling alcoholic

madeFrom madeFrom hot caffeinic Grapes Grain

Entity

Endurant Perdurant Quality Abstract

Physical TemporalEndruant Event Quality Region ... ... ... ...

Amountof Matter ...

Sowa (2003), Masolo et al. (2003)


3.VerbindungsprozessVorüberlegungen - Heterogenitätsprobleme

● strukturelle Probleme● unterschiedliche Benennungen● unterschiedliche Komplexitätsgrade, fehlende

Werte● unterschiedliche Datentypen

● semantische Probleme● unterschiedliche Einheiten● Inkonsistenzen● unterschiedliche Sichtweisen


3.VerbindungsprozessVerbindungsarten

● Verbindungsarten Matching

Merging Mapping

● Merging: O1 und O

2 werden fest verbunden, es entsteht

eine neue Ontologie● Mapping: zwischen O

1 und O

2 entstehen lose Mappings,

die Ausgangsontologien bleiben unverändert


3.VerbindungsprozessBeispiel Ontologienmapping

Ontologienmapping mit dem Protégé-Plugin Prompt


3.VerbindungsprozessVorgehensweisen - Matchingmethoden

● Matching: Finden von Paaren in Ontologien● erster Schritt im Verbinden über Merging oder

Mapping● zwei Mappingansätze:

● Elementebene: gleiche/ähnliche Klassen oder Instanzen ausmachen

● Strukturebene: Vergleich von ganzen Ontologieschemata

● syntaktisch, semantisch oder mit Zugriff auf externe Ressourcen

● Mischen von Methoden ist möglich Euzenat et al. (2007)



● Sprachbasiertes Matching● syntaktisch (Klassen, Instanzen)● Vergleich von Wörtern oder Wortteilen

(z.B. über n-Gramm Methode)

● Matching mithilfe linguistischer Ressourcen● Zugriff auf externe linguistische Ressourcen

(z.B. WordNet)● Auffinden von Synonymen und Homonymen● oft kombiniert mit syntaktischen Ansätzen

(Klassen, Instanzen)



● Matching auf Basis vorangegangener Matchings● Wiederverwendung von zuvor gesetzten Relationen

zwischen Klassen und Instanzen● umgeht Anfangsschwierigkeiten im Matching

● Graphenbasiertes Matching● Ontologieschema werden als gewichtete Graphen

repräsentiert● Berechnung der Ähnlichkeiten zwischen Knoten



● Matching 2.0● einfache Matchings nach dem Frage-Antwort

Prinzip erstellen lassen● meist syntaktisch (Klassen, Instanzen)● ansprechende und einfach zu bedienende

Umgebung für ungelernte Nutzer● Richtigkeit der Matchings durch Wisdom of the

Crowds


4.Fazit● viele verschiedene Ansätze● automatische Verfahren sind noch zu

fehlerbehaftet● bessere Matchings durch die Kombination

verschiedener Methoden● Verbinden birgt noch zu viele Probleme,

Semantic Web ist an dieser Stelle also noch nicht realisierbar


Literatur● Berners-Lee, T. und Hendler, J. (2001). Publishing on the semantic web: The coming internet revolution will profoundly

affect scientific information. Nature, (410):1023–1024.

● Berners-Lee, T., Hendler, J. und Lassila, O. (2001). The semantic web: A new form of web content that is meaningful to computers will unleash a revolution of new possibilities. Scientific American, (May 2001):96–101.

● Euzenat, J. und Shvaiko, P. (2007). Ontology matching. Springer, Berlin, Heidelberg.

● Fensel, D., Hendler, J., Lieberman, H., und Wahlster, W., editors (2003). Spinning the semantic web: bringing the world wide web to its full potential. The MIT Press, Cambridge, Massachusetts.

● Gómez-Pérez, A., Fernández-López, M., und Corcho Oscar (2004). Ontological engineering. Springer, London.

● Lanzenberger, M. und Sampson, J. (2008). Making ontologies talk: Knowledge interoperability in the semantic web. IEEE Intelligent Systems, Seiten 72–85.

● Mascardi, V., Cordi, V., und Rosso, P. (2007). A comparison of upper ontologies. Genova, Italien.

● Masolo, C., Borgo, S., Gangemi, A., Guarino, N., Oltramari, A. und Schneider, L. (2003). The WonderWeb Library of Foundational Ontologies. Preliminary Report. WonderWeb Deliverable D17.

● Noy, N. (2005). Order from chaos: Will ontologies help you structure your semistructured data? QUEUE, 3(8):42–49.

● Noy, N. (2009). Ontology mapping. In Staab, S. und Studer, R., editors, Handbook on Ontologies, International Handbooks on Information Systems, Seiten 573–590. Springer, Berlin, Heidelberg.

● Sowa, J.F. (2003). Ontology. http://www.jfsowa.com/ontology/ [Okt. 2009]

● Weller, K. (2007). Theoretische Informationswissenschaft. Vorlesungsfolien.

http://www.jfsowa.com/ontology/

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