Einleitung
Methodik des Ontologieentwurfs 1
Einleitung
Wir ertrinken in Informationen und hungern nach Wissen.
John Naisbitt
Methodik des Ontologieentwurfs 2
Einleitung
Aber das Gros der Menschen stochert ziellos in der endlosen Datenflut herum- wie in einem riesig großen Misthaufen.
Joseph Weizenbaum
Methodik des Ontologieentwurfs 3
Seminar
Methodik des Ontologieentwurfs
Semantic WebSommersemester 2006
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Markus Pahs
Methodik des Ontologieentwurfs 4
Agenda
1. Entwurfskriterien
2. Entwurfsstrategien
3. Manuelle Entwurfsmethoden• Methode nach Uschold und King• Methode von Grüninger und Fox• Methontology• On-To-Knowledge• weitere Methoden
4. Werkzeuge
Methodik des Ontologieentwurfs 5
1. Entwurfskriterien
Methodik des Ontologieentwurfs 6
Entwurfskriterien• Thomas Gruber 1993• für Wissensaustausch und
programmübergreifendes Arbeiten
• Klarheit• Kohärenz• Erweiterbarkeit• Generizität• Minimale Einschränkungen
1. Entwurfskriterien
Methodik des Ontologieentwurfs 7
Entwurfskonflikte• Klarheit vs. minimale Einschränkung• Erweiterbarkeit vs. minimale Einschränkung
Weitere Heuristiken• Einfachheit• Werkzeugunterstützung• …
2. Entwurfsstrategien
Methodik des Ontologieentwurfs 8
Entwurfsstrategien
• Top-Down Ansatz• Bottom-Up Ansatz• Middle-Out Ansatz
Top-Down
Bottom-UpMiddle-Out
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 9
Methode nach Uschold und King (1995)
• Universität von Edinburgh• erkannten beide den Mangel an einer strukturierten
Vorgehensweise• Grundgerüst für Ontologienentwicklung• entstanden beim Entwurf einer Enterprise-Ontologie• vorgestellt auf dem „Workshop on Basic Ontological Issues in
Knowledge Sharing” in Montreal (Kanada)• Augenmerk auf informalen Aspekten• vier (bzw. 6) essentielle Teilschritte
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 10
Methode nach Uschold und King (1995)
1. Zweckidentifikation
2. Ontologieerfassung
3. Ontologiekodierung
4. Integration
5. Evaluierung
6. Dokumentation
Zweck-identifikation
Erfassung Kodierung Integration Evaluierung
Dokumentation
3. Manuelle Entwurfsmethoden
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Zweckidentifikation:• Grund für Notwendigkeit• Einsatzzweck bestimmen• Stakeholder und Umgebung erfassen und charakterisieren
Ontologieerfassung: • relevante Konzepte und Beziehungen
Ontologiekodierung:• explizite Repräsentation in formaler Sprache• Verwendung einer Meta-Ontologie
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 12
Integration:• Suche nach integrierbaren Ontologien• Konsistenzprüfung (Annahmen, Benutzergruppen, …)
Evaluierung: • Methoden des Wissensmanagements• Vergleich zu Realität, Anforderung & Kompetenzfragen
Dokumentation:• für Erweiterungen, Wiederverwendbarkeit• wichtige Annahmen (Meta-Ontologie)
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 13
Methode nach Grüninger und Fox (1995)
• Universität von Toronto• ebenfalls vorstellt auf dem „Workshop on Basic Ontological
Issues in Knowledge Sharing” in Montreal (Kanada)• auch Enterprise-Ontologie (TOVE)• „Knowledge Engineering der zweiten Generation“• sehr formal• 6 Phasen im Kernbereich Entwicklung
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 14
Methode nach Grüninger und Fox (1995)
1. Motivationsszenarien
2. Informale Kompetenzfragen
3. Terminologiespezifikation
4. Formale Kompetenzfragen
5. Axiomspezifikation
6. Vollständigkeitstheoreme
Motivationsszenarien
informale K-Fragen
Terminologie
formale K-Fragen
Axiome
Vollständigkeit
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 15
Methontology (1996)
• Universität von Madrid• pragmatischer Ansatz• sahen die Notwendigkeit für explizites und vollständig
dokumentiertes Konzeptualisierungsmodell• orientiert sich an IEEE 1074-1995• implementierungsunabhängig• durch Werkzeuge unterstützt
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 16
Methontology (1996)
1. Spezifikation
2. Wissensakquisition
3. Konzeptualisierung
4. Integration
5. ImplementierungSpezifikation Konzeptualisierung Implementierung
Wissensakquisition
Integration
Evaluierung, Dokumentation
3. Manuelle Entwurfsmethoden
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On-To-Knowledge (2000)
• Universität von Karlsruhe und Amsterdam• bekanntestes Modell im deutschsprachigen Raum• entworfen für Wissensmanagementanwendungen• ausgerichtet an drei Problemen: Wissensweitergabe,
Wissensakquisition und Navigation in Wissensbeständen• vollständiger Projektzyklus basierend auf dem Grundgerüst
von Uschold und King• vorangestellte Machbarkeitsstudie
Wissens-management-anwendung
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 18
On-To-Knowledge (2000)
1. Kick-Off
2. Verfeinerung
3. Evaluierung
4. Anwendung und Evolution
Kick-Off Verfeinerung EvaluierungAnwendung
undEvolution
3. Manuelle Entwurfsmethoden
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IDEF5 Methode (1994)
• Integrated Computer Aided Manufactoring Definition von KBSI
• Teil einer Familie von Standards• unterstützt Entwicklung und Wartung• Domain-Ontologien
Ontologie 101 Entwicklungsprozess (2001)
• Stanford University• vgl. technischen Aktivitäten von Methontology• schnelle und praxisorientierte Herangehensweise• für Webanwendungen geeignet
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 20
Helix-Achsen Modell (2004)
• jede Phase besteht aus Konstruktions- und Testaktivitäten• unterstützt inhaltliche und grundlegende Theorien• gutes Risikomanagement• vgl. Spiralmodell aus Softwareentwicklung
Datenbank Methode (2004)
• Ähnlichkeiten zwischen Datenbank- und Ontologieentwurf• iteratives Modell mit Rücksprungmöglichkeiten
3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 21
Fazit:• keine standardisierte Vorgehensweise• viel Forschungsbedarf• Praxis: meist sehr anwendungsspezifisch• akzeptierte Methoden:
• Grüninger und Uschold• Methontology• On-To-Knowledge
4. Werkzeuge
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Ontologie-Editoren:
OntoBuilder
OntoEditWebODE
4. Werkzeuge
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gewünschte Verbesserungen:
Abstraktion für Wissensmodellierung 18%
Visuelle/intuitive Navigation durch die Ontologie 13%
Problembeschreibung & Lösungsmöglichkeiten anbieten 12%
Ontologieangleichung und Integration von Datenressourcen 12%
Support eines allgemeinen Industrie- & Grundvokabulars 9%
Verarbeitung der natürlichen Sprache 7%
Versionskontrolle 7%
Standardisierte Ontologiesprache 6%
Helfer für best practice Methoden 6%
Möglichkeit zu Extrahierung von Information 4%
Quellenverzeichnis
Methodik des Ontologieentwurfs 24
Benjamin, Perakath C., Christopher P. Menzel et al.: IDEF5 Method, Report, Knowledge Based Systems Inc., College Station, 1994.
Gruber, Thomas R.: Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing, Stanford University, 1993.
Grüninger, Michael & Mark S. Fox: Methodology for the Design and Evaluation of Ontologies, University of Toronto, 1995.
Hüsemann, Bodo: Ontologie-Entwurf aus Sicht des traditionellen Datenbank-Entwurfs, Universität Münster, 2004.
Kishore, Rajiv, Hong Zhang & R. Ramesh: A Helix-Spindle Model for Ontological Engineering, Communications of the ACM, 2004.
López, Mariano F., Asunción Gómez-Pérez & Juan Pazos Sierra: Building a Chemical Ontology Using Methontology and the Ontology Design Environment, University of Madrid, Alejandro Pazos Sierra, University of Coruña, 1999.
Quellenverzeichnis
Methodik des Ontologieentwurfs 25
Noy, Natalya F. & Deborah L. McGuinness: Ontology Development 101: A Guide to Creating Your First Ontology, Stanford University, 2001.
Schnurr, Hans-Peter, York Sure, Rudi Studer & Hans Akkermans: On-To-Knowledge Methodology Baseline Version, Universität Karlsruhe, Akkermans, Universiteit Amsterdam, 2000.
Uschold, Mike & Martin King: Towards a Methodology for Building Ontologies, University of Edinburgh, 1995.
Uschold, Mike & Michael Grüninger: Ontologies: Principles, Methods and Applications, University of Edinburgh, 1996.
XML.com: Ontology Tools Survey, Revistited, http://www.xml.com/pub/a/2004/07/14/onto.html.
Fragen und Antworten
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