Wissenstechnologie 2007 - V

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Wissenstechnologie VUWeb Ontology Language (OWL), Schließen mit OWL; Tagging & Folksonomien

Peter Scheir

TU Graz & Know-Center

November 2007

http://kmi.tugraz.at

Wissenstechnologie @ kmi.tugraz.at

2

Inhalt

Whg: RDF Schema und Ontologien

Web Ontology Language (OWL)

Schließen mit OWL

Tagging & Folksonomien

November 2007



3

Semantic Web Stack

RDF Schema (Whg.)

November 2007



4

Von RDF zu RDF Schema (RDFS)

RDF

Aussagen über Ressourcen via Eigenschaften (Properties) und deren Eigenschaftswerte

RDF ermöglich nicht

Aussagen über Art der Ressource oder Properties

Zusammenhänge zwischen Art von Ressourcen und Properties

Durch Erweiterung zu RDF - RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema adressiert

Spezielles Vokabular zur Definition von Klassen von Ressourcen und Properties (Z.B. Katze gehört zur Klasse der Säugetiere)

http://www.w3.org/TR/rdf-schema/

November 2007



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RDF Schema und objekt-orientierte Sprachen

RDF Schema verwendet objekt-orientierten Konzepte

Klassen

Eigenschaften

Aber: Nicht Klassen haben Eigenschaften (wie in z.B. Java)

Eigenschaften werden Klassen zugewiesen (domain, range), z.B.:

Eigenschaft: hatAutor

domain: Dokument

range: Person

Einfacher neue Eigenschaften für Klassen festzulegen ohne Klassendefinitionen verändern zu müssen

Einfachere Erweiterung des Vokabulars

November 2007



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Anwendungsfälle von RDF Schema

Spezifikation von Vokabularen

RDF: http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns

RDF Schema: http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema

Modellierung von Ontologien

November 2007



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Klassen & Ressourcen

Beziehungen zwischen Klassen und Ressourcen

Typing: Individuals werden Klassen zugeordnet (Ein Individual kann mehreren Klassen angehören)

Subclassing: Klassen werden abgeleitet

http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(28)

November 2007



8

Inferred Properties

Gestrichelte Verbindung:

Ist nicht explizit angegeben

Folgt aus den Regeln von RDFS

http://www.w3.org/People/Ivan/CorePresentations/SW_Advanced/Slides.html#(30)

November 2007



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Inferred Properties

Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44 Entailment Rules:

“if such and such triplets are in the graph, add this and this triplet”

“do that recursively until the graph does not change”

“this can be done in polynomial time for a specific graph”

http://www.w3.org/TR/rdf-mt/

November 2007



10

Ontologie?

November 2007



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Ontologie (Gruber)

explicit specification of a conceptualization

conceptualization is an abstract, simplified view of the world that we wish to represent for some purpose

Definitions associate the names of entities in theuniverse of discourse with human-readable textdescribing what the names mean, and formal axiomsthat constrain the interpretation and well-formed use of these terms. Formally, an ontology is the statement of a logicaltheory

November 2007



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Begriffsdefinition

Term / Wort

Konzept / Begriff

‚Apache‘

Term / Wortsteht für

bezieht sich auferweckt

Begriff

Ding

November 2007



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Ontologie (Guarino)

An ontology is a logical theory accounting for the intended meaning of a formal vocabulary, i.e. its ontological commitment to a particular conceptualization of the world. The intended models of a logical language using such a vocabulary are constrained by its ontological commitment. An ontology indirectly reflects this commitment (and the underlying conceptualization) by approximating these intended models.

an ontology is language-dependent

a conceptualization is language-independent

November 2007



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Ontologie (Sowa)

An informal ontology may be specified by a catalog of types that are either undefined or defined only by statements in a natural language.

A formal ontology is specified by a collection of names for concept and relation types organized in a partial ordering by the type-subtype relation.

November 2007



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Catalog/ID

SelectedLogical

Constraints(disjointness,

inverse, …)

Terms/glossary

Thesauri“narrower

term”relation

Formalis-a

Frames(properties)

Informalis-a

Formalinstance Value

Restrs.

GeneralLogical

constraints

Originally from AAAI 1999- Ontologies Panel by Gruninger, Lehmann, McGuinness, Uschold, Welty;– updated by McGuinness.Description in: www.ksl.stanford.edu/people/dlm/papers/ontologies-come-of-age-abstract.html

http://ontolog.cim3.net/file/work/OntologySummit2007/workshop/McGuinness_NIST-interop-ontology-summit_20070423.ppt

Ontology Spectrum (McGuinness)

November 2007



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Inhalt



Schließen mit OWL


November 2007



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Semantic Web Stack

OWL

November 2007



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Sprachen für das Semantic Web

November 2007



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DARPA Agent Markup Language (DAML)

gefördert von DARPA, Start 2000

DARPA: Defense Advanced Research Projects Agency

DAML-ONT: Ontologie als RDFS Erweiterung

Aufs Web ausgerichtet

November 2007



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Ontology Inference Layer (OIL)

EU-Projekt, kommt aus Richtung AI

In mehreren Ausprägungen definiert

Kompatibel mit RDF Schema (bis auf Reification)

November 2007



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Geschichte DAML+OIL

Zunächst parallele Entwicklungen

1999

DARPA Agent Markup Language (DAML)-Projekt in USA

Ontology Inference Layer (OIL)-Projekt in der EU

2000

Zusammenlegung beider Projekte unter DAML+OIL

2001

DAML+OIL bei W3C eingereicht

Ausgangsbasis für Web Ontology Language (OWL)

November 2007



22

DAML+OIL

Baut auf Syntax und Semantik der RDF-Schema auf

Semantik der Sprachelemente ist definiert durch

Beschreibungslogik

Axiomatik

November 2007



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Entstehung von OWL

W3C gründete 2001 Ontology (WebONT) WorkingGroup

Auf Basis von DAML+OIL wird Sprache spezifiziert

Feb. 2004 veröffentlicht W3C OWL Web OntologyLanguage Recommendations

Zusätzliche Sprachkonstrukte zu RDF-Schema

http://w3.org/2001/sw/WebOnt

November 2007



24

OWL - WOL

The language started out as the "Web OntologyLanguage" but the Working Group disliked the acronym"WOL." We decided to call it OWL. The Working Group became more comfortable with this decision when oneof the members pointed out the following justificationfor this decision from the noted ontologist A.A. Milnewho, in his influential book "Winnie the Pooh" stated of the wise character OWL:

"He could spell his own name WOL, and he could spellTuesday so that you knew it wasn't Wednesday..."

http://www.w3.org/2003/08/owlfaq

November 2007



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OWL - WOL

Winnie the Pooh

Piglet

Owl

November 2007



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OWL - Ausprägungen

OWL besteht aus 3 Untersprachen

OWL Lite

OWL DL

OWL Full

November 2007



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OWL - Ausprägungen

The following set of relations hold. Their inverses do not:

Every legal OWL Lite ontologyis a legal OWL DL ontology.

Every legal OWL DL ontologyis a legal OWL Full ontology.

Every valid OWL Lite conclusionis a valid OWL DL conclusion.

Every valid OWL DL conclusionis a valid OWL Full conclusion.

http://www.w3.org/TR/owl-guide/

November 2007



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OWL Lite

Möglichkeit der Migration für bestehende Taxonomien und Thesauri.

Definition von Klassenhierarchien mit einfachem Constraints zu Properties

Niedrigere formale Komplexität als OWL DL

November 2007



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OWL DL

Bezug zu Description Logics

Ermöglicht ziehen logischer Schlüsse

beinhaltet alle Sprachkonstrukte von OWL

Einschränkungen um die Berechenbarkeit sicher zu stellen, z.B.:

Klasse darf nicht auch eine Instanz oder Property sein

Property darf nicht auch Klasse oder Instanz sein

Bringt gleichzeitig:

Maximum an Ausdrucksstärke

Vollständigkeit (alle Schlüsse sind berechenbar)

Berechenbarkeit (alle Berechnungen enden in endlicher Zeit)

November 2007



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Erinnerung: Inferred Propertiesin RDF (Schema)

Das RDF Semantics Dokument hat eine Liste von 44 Entailment Rules:

“if such and such triplets are in the graph, add this and this triplet”

“do that recursively until the graph does not change”

“this can be done in polynomial time for a specific graph”

http://www.w3.org/TR/rdf-mt/

November 2007



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OWL Full

bietet maximale Ausdrucksstärke und die syntaktische Freiheit von RDF

Berechenbarkeit nicht mehr garantiert

erlaubt die Erweiterung des durch RDF und OWL vordefinierten Vokabulars

November 2007



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Editoren für OWL

Protégé: http://protege.stanford.edu/

Altova SemanticWorks (kommerziell):

http://www.altova.com/products_semanticworks.html

SWOOP: http://www.mindswap.org/2004/SWOOP/

TopBraid Composer™ (kommerziell):http://www.topbraidcomposer.com/

November 2007



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Inhalt



Schließen mit OWL


November 2007



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OWL Logik

Logik in OWL basiert auf Description Logic (DL)

DL Untermenge der First Order Logic (FOL)

OWL: Open World Assumption

Alles bleibt so lange wahr bis ein Fakt gefunden wird, das es widerlegt

(Closed World Assumption: Wird ein Fakt nicht gefunden kann er als falsch angenommen werden)

November 2007



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Aussagenlogik /Propositionale Logik

Elemente

Atome: P, Q, R, …

Logische Konstanten: True, False

Junktoren:

Klammern: (, )

Beispiel

↔→¬∨∧ ,,,,

llcowFeelsWehotwarm →∨ )(

November 2007



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Prädikatenlogik der ersten Stufe /First Order Logic

Elemente

Konstanten: a, b, John, …

Variablen: x, y, z, …

Funktionen: f, g, … (Abbildung von Konstanten auf Konstanten)

Prädikate: P(x), Q(y), … (Abbildung von Variablen auf Logische Konstanten)

Quantoren:

Klammern: (, )

Beispiel

∃∀,

))(()()( xmotherisCowxisCowx →∀

November 2007



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Description Logics (1/2)

Familie von logik-basierenden Sprachen zur Wissensrepräsentation

KL-ONE, CLASSIC, OWL, …

FACT, Racer, … (Reasoner)

Kann Informationen über Konzepte (Klassen), Individuen und Rolen (Eigenschaften) darstellen

Engl.: Concepts, classes, individuals, roles, properties

Untermengen der First Order Logic

November 2007



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Description Logic (2/2)

TBox (terminological box)

Aussagen über Konzepte und deren Verbindungen

Klassifizierung

ABox (assertional box)

Aussagen über Individuen

Kontrolle der Individuenzuordnung

Trennung in TBox und ABox zur Optimierung von Reasoning

November 2007



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Description Logic in OWL

OWL DL

Description Logic SHOIN

OWL Lite

Description Logic SHIF

OWL Full

Keine Description Logic

Complexity of reasoning in Description Logicshttp://www.cs.man.ac.uk/~ezolin/dl/

November 2007



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Ressourcen zu DL

OWL Reasoning Exampleshttp://owl.man.ac.uk/2003/why/latest/

Description LogicThe Description Logic Handbook: Theory, Implementation, and Applications. F. Baader et al., Cambridge University Press, 2003. ISBN 0521781760

http://dl.kr.org/

November 2007



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DL (OWL) Reasoner

Racer (kommerziell): http://www.racer-systems.com/

FaCT++: http://owl.man.ac.uk/factplusplus/

Pellet: http://pellet.owldl.com/

November 2007



42

OWL Reasoning

3 Hauptanwendungen:

Konsitenzcheck (Überprüfung der Klassendefinition)

Klassifikation von Klassen

Klassifikation von Instanzen

November 2007



43

OWL Reasoning Demo

Demo mit Protégé

November 2007



44

Inhalt



Schließen mit OWL


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Tagging

November 2007



46

Tagging

Tag

Wort das einem Informationsobjekt (URL, Text, Bild, Video) zugeordnet ist/wird

beschreibendes Metadatum

informell

persönlich

nicht durch Klassifikationsschema festgelegt

kein kontrolliertes Vokabular

Tagging

vergeben von Tags

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Tagging Systeme

Fotos

http://www.flickr.com/

Bookmarks

http://del.icio.us/

Akademische Publikationen

http://www.bibsonomy.org/

http://www.citeulike.org/

(Weblogs)

http://www.technorati.com/

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Tagging Systeme -> Folksonomy

Für ein Objekt können ein oder mehrere Tags vergeben werden

Durch Tag <-> Object Zuordnungen durch einen User kann ein Netzwerk aufgebaut werden

Navigation zwischen Objekten über verschiedene Wege im Netzwerk

Netzwerk wird Folksonomy genannt

Von folk und taxonomy

November 2007



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Folksonomy

Eine Folksonomy ist ein Tupel F:=(U,T,R,Y,p), wobei U, T und R endliche Mengen sind, deren Elemente man Benutzer, Tags bzw. Ressourcen nennt.

Y ist eine ternäre Relation zwischen diesen Mengen, d. h. Y U×T×R, deren Elemente Tag Assignments heißen. Die Menge von Tag Assignments, die ein Benutzer zu einer Ressource herstellt, heißt Eintrag oder Post.

p ist eine benutzerspezifische Unter-/Obertag-Relation, d. h. p U×T×T, die Is-A-Relation genannt wird.

Hotho et al., Das Entstehen von Semantik in BibSonomy, 2006

http://www.kde.cs.uni-kassel.de/stumme/papers/2006/hotho2006entstehen.pdf

⊆

⊆

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50

Demo - Flickr Related Tag Browser

http://www.airtightinteractive.com/projects/related_tag_browser/app/

November 2007



51

Diskussion

Unterschiede zwischen Folksonomie und Ontologie

Kann eine Folksonomie eine Ontologie sein?

November 2007



52

Ontologie vs. Folksonomie

Kontrolliertes Vokabular / Unkontrolliertes Vokabular

Konzepte / Wörter

Experten / Nutzer

Modellieren / Tags

November 2007



53

Ende

Danke für die Aufmerksamkeit

Fragen / Kommentare?

[email protected]

November 2007



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License

This work is licensed under the Creative Commons Attribution 2.0 Austria License. To view a copy of this license, visit http://creativecommons.org/licenses/by/2.0/at/.

Contributors:

Mathias Lux

Peter Scheir

Klaus Tochtermann

Technology

Wissenstechnologie 2007 - V