05 Ontologien - Semantic Web Technologien WS2010/11
-
Upload
harald-sack -
Category
Technology
-
view
2.340 -
download
1
description
Transcript of 05 Ontologien - Semantic Web Technologien WS2010/11
Die nichtkommerzielle Vervielfältigung, Verbreitung und Bearbeitung dieser Folien ist zulässig (Lizenzbestimmungen CC-BY-NC).
VorlesungDr. Harald Sack
Hasso-Plattner-Institut für SoftwaresystemtechnikUniversität Potsdam
Wintersemester 2010/11
Semantic Web Technologien
Blog zur Vorlesung: http://web-flakes.blogspot.com/
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
2
RDFS
Wiederholung
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
3 1. Einführung
2. Semantic Web BasisarchitekturDie Sprachen des Semantic Web - Teil 1
3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2
4. Ontology Engineering
5. Linked Data und Semantic Web Anwendungen
Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
4
URI / IRI
XML / XSDData Interchange: RDF
RDFS
Ontology: OWL Rule: RIF
Query:SPARQL
Proof
Unifying Logic
Cry
pto
Trust
Interface & Application
Semantic Web Architektur
3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
4
URI / IRI
XML / XSDData Interchange: RDF
RDFS
Ontology: OWL Rule: RIF
Query:SPARQL
Proof
Unifying Logic
Cry
pto
Trust
Interface & Application
Ontology-Level
Semantic Web Architektur
3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
5
3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2
Montag, 22. November 2010
3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2
3.1. Ontologien in der Philosophie und der Informatik
3.2. Wiederholung Aussagenlogik und Prädikatenlogik
3.3. RDFS-Semantik
3.4. Beschreibungslogiken
3.5. OWL und OWL-Semantik
3.6. Regeln mit RIF/SWRL
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
6
Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
7
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
„People can‘t share knowledge if
they don‘t speak a common
language“ Thomas Davenport (1997)
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
8
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
„People can‘t share knowledge if
they don‘t speak a common
language“ Thomas Davenport (1997)
Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
9
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Der Turmbau zu Babel…. (1)• Datenaustausch zwischen heterogenen Systemen
• System A verwendet Schema A
• System B verwendet Schema B
• dabei können gleiche Begriffe mitunterschiedlicher Bedeutungassoziiert sein
• während unterschiedlicheBegriffe die gleiche Bedeutunghaben können
• Begriffe/Konzepte aus System A mit Schema A müssen in Begriffe und Konzepte aus Schema B übersetzt werden
Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
10
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und InformatikDer Turmbau zu Babel…. (2)
• Datenaustausch zwischen heterogenen Systemen
• Lösung (1):
• Übersetzer für jede mögliche Kombination von n unterschiedlichen Systemen → benötigt O(n2) Übersetzer….
• Lösung (2):
• unabhängiges Repräsentationsschema(Interlingua)
•→ benötigt n Übersetzer….
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
11
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Nutze eine gemeinsame Sprache….
• gemeinsame Symbole und Begriffe (Syntax)
• Übereinkunft bzgl. deren Bedeutung (Semantik)
• Klassifikation von Begriffen (Taxonomie)
• Assoziationen und Vernetzungen von Begriffen (Thesauri)
• Regeln und Wissen darüber, welche Vernetzungen zulässig und sinnvoll sind (Ontologien)
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
12 Was ist Wissen?
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
12 Was ist Wissen?
Wahrheiten(Truths)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
12 Was ist Wissen?
Wahrheiten(Truths)
Annahmen(Beliefs)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
12 Was ist Wissen?
Wahrheiten(Truths)
Annahmen(Beliefs)
Wissen(Knowledge)
Klassische Definition:„Wissen ist eine Teilmenge aller wahren Annahmen“
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
13
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Ontologien als zentraler Begriff in der Philosophie
Raffael: Die Schule von Athen, 1510-11Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
14 Eine kurze Begriffsbestimmung
• ον [griech.] Partizip zu „sein“ λογια [griech.] Lehre
„Philosophische Disziplin, die sich primär mit dem Sein, dem Seienden als solchem und mit den fundamentalen Typen von Entitäten beschäftigt...“ (wikipedia)
allgemeine Metaphysik ←→ Erkenntnistheorie (Epistemologie)
• „wie sind die Dinge als solches (an sich)?“
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Christian Wolff: Philosophia prima sive Ontologia, 1729
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
15
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Zentrale Fragen der Ontologie
1.Was heißt es, dass es etwas gibt?• Wann sind zwei Dinge identisch?• Ist alles, was existiert auch wirklich?• Existiert auch das, was nur möglich ist?• Gibt es nicht existierende Dinge?
Jacob Lorhard: Ogdoas scholastica continens diagraphen typicam artium, 1609
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
15
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Zentrale Fragen der Ontologie
1.Was heißt es, dass es etwas gibt?• Wann sind zwei Dinge identisch?• Ist alles, was existiert auch wirklich?• Existiert auch das, was nur möglich ist?• Gibt es nicht existierende Dinge?
2.Welche Kategorien von Objekten existieren?• Gibt es Dinge, die nur einfach oder nur vielfach
vorkommen (Universalien)?• Gibt es Dinge, die immer einseitig von anderen
abhängen (Substanzen)?• Von welcher Art ist diese Abhängigkeit
(Kausalität)?• Gibt es notwendige Eigenschaften (Essenzen)?• Wie ist das Verhältnis von zusammengesetzten
Dingen zu ihren Teilen? Jacob Lorhard: Ogdoas scholastica continens diagraphen typicam artium, 1609
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
16 Woher stammt der Begriff?
Rudolf Goclenius der Ältere(1547-1628)
• „Ontologie“ taucht erstmals 1606 („ontologia“ in Latein) bei Jacob Lorhard in seinem Buch „Ogdoas Scholastica“ auf
• In deutscher Sprache taucht der Begriff „Ontologie“ erstmals 1613 in Rudolf Göckels „Lexicon philosophicum“ auf
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
16 Woher stammt der Begriff?
Rudolf Goclenius der Ältere(1547-1628)
• „Ontologie“ taucht erstmals 1606 („ontologia“ in Latein) bei Jacob Lorhard in seinem Buch „Ogdoas Scholastica“ auf
• In deutscher Sprache taucht der Begriff „Ontologie“ erstmals 1613 in Rudolf Göckels „Lexicon philosophicum“ auf
Christian Wolff(1679-1754)
•Christian Wolff ordnet die Ontologie als philosophische Disziplin als Teil der Metaphysik, genauer der allgemeinen Metaphysik (metaphysica generalis) zu
• Traditionelle Ontologie beschäftigt sich mit dem Verhältnis des „Seins“ zum „Seienden“• ontologische Differenz (Heidegger)• Trennung von „Existenzialität“ und „Kategorialität“
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
17
Ontologie in der klassischen griechischen Philosophie (I)
• Parmenides (6./5. Jhdt. v. Chr.)
• Grundfrage: „Was sind die fundamentalen Kategorien des Seins?“Parmenides
(ca. 535-470 v. Chr)
„...Denn es ist unmöglich, dass dies zwingend erwiesen wird: es sei Nichtseiendes; Vielmehr halte du von diesem Wege der Forschung den Gedanken fern, Und es soll dich nicht vielerfahrene Gewohnheit auf diesen Weg zwingen, Walten zu lassen das blicklose Auge und das dröhnende Gehör Und die Zunge, nein mit dem Denken bring zur Entscheidung die streitreiche Prüfung, Die von mir genannt wurde.“
Parmenides (Peri Physeios, 7.1-7.4)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
18Ontologie in der klassischen griechischen Philosophie (II)
• Sokrates, Platon (5./4. Jhdt. v. Chr.)
Sokrates(470-399 v. Chr)
Platon(427-347 v. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
„Die Idee/Form (gr. idea, eidos) ist ein wesenhaft eingestaltiges immer Seiendes, das in den vielen Einzelnen zur Darstellung kommt. Demnach sind bestimmte nur durch die Vernunft zugängliche Entitäten dem Sein und der Erkenntnis nach gegenüber konkreten, sinnlich wahrnehmbaren Einzelgegenständen vorrangig und stehen als seinsbegründende Urbilder in einer bestimmten Beziehung zu diesen. Die Ideen sind wahrhaft seiende, undingliche bloß denkbare reine Einheiten von Bestimmungen, Prinzipien oder Gegenstandsklassen, die allem Einzelnen, das unter sie fällt, das vermitteln, was es als es selbst sein lässt und wodurch es als bestimmt erkennbar ist.
Dirk Cürsgen, in: Schäfer (Hrsg.), Platon-Lexikon, 2007, S. 102
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
19Ontologie in der klassischen griechischen Philosophie (II)
• Sokrates, Platon (5./4. Jhdt. v. Chr.)
Sokrates(470-399 v. Chr)
Platon(427-347 v. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Verstand/Vernunft
Ideen Gegenstände
Sinneswahrnehmung(empeiria)
Wiedererinnerung(anamnesis)
unveränderlichunvergänglich
Urbild
veränderlichvergänglich
Abbildnach http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Platon_Ideenlehre.svg
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
20Ontologie in der klassischen griechischen Philosophie (II)
• Sokrates, Platon (5./4. Jhdt. v. Chr.)
• Trennung zwischen
• Konzept / Klasse (= Idee, „Noosphäre“, Welt der Ideen)
und
• Instanz (Objekte der realen Welt, nur „Schatten“ der Ideen)
• Hierarchie der Ideen
Sokrates(470-399 v. Chr)
Platon(427-347 v. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
21 Platons Höhlengleichnis• aus Platons ,Politeia‘, 7. Buch, entstanden um ca. 370 v. Chr.
Platon(427-347 v. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
(Abbildung aus: Osborne, Philosophie - Eine Bildergeschichte für Einsteiger)
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
21 Platons Höhlengleichnis• aus Platons ,Politeia‘, 7. Buch, entstanden um ca. 370 v. Chr.
Platon(427-347 v. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
(Abbildung aus: Osborne, Philosophie - Eine Bildergeschichte für Einsteiger)
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
21 Platons Höhlengleichnis• aus Platons ,Politeia‘, 7. Buch, entstanden um ca. 370 v. Chr.
Platon(427-347 v. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
(Abbildung aus: Osborne, Philosophie - Eine Bildergeschichte für Einsteiger)
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
22Ontologie in der klassischen griechischen Philosophie (III)
• Aristoteles (Metaphysik IV, 1)
stellt System von Kategorien auf zur Klassifikation aller Dinge, über die Aussagen getroffen werden können
unbelebt / belebt / stofflich / geistig Stoff / Qualität / Quantität / Beziehung /
Wirken / Leiden / Ort / Zeit /… Aristoteles(384-322 v. Chr)
„Nun sind die (sprachlichen) Äußerungen unserer Stimme Symbole für das, was (beim Sprechen) unserer Seele widerfährt, und unsere schriftlichen Äußerungen sind wiederum Symbole für die (sprachlichen) Äußerungen unserer Stimme. Und wie nicht alle Menschen mit denselben Buchstaben schreiben, so sprechen sie auch nicht dieselbe Sprache. Die seelischen Widerfahrnisse aber, für welche dieses (Gesprochene und Geschriebene) an erster Stelle ein Zeichen ist, sind bei allen Menschen dieselben; und überdies sind auch schon die Dinge, von denen diese (seelischen Widerfahrnisse) Abbildungen sind, für alle dieselben.“
Aristoteles (De Interpretatione I, 16)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
23
Aristotelische Kategorienlehre
Aristoteles stellt ein System von Kategorien auf zur Klassifikation aller Dinge, über die Aussagen getroffen werden können
Platon und Aristoteles(„Philosophenschule von Athen“,
Raphael, 1512)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
24Aristotelische Kategorienlehre
Aristoteles stellt ein System von Kategorien auf zur Klassifikation aller Dinge, über die Aussagen getroffen werden können
Platon und Aristoteles(„Philosophenschule von Athen“,
Raphael, 1512)
wikipedia.org
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
25 Aristotelische Kategorienlehre
• Porphyrios beschreibt in seiner Schrift „Isagoge“ eine für Anfänger gedachte Beschreibung des Aristotelischen Kategoriensystems
• Im Spätmittelalter wird daraus die „arbor porphyriana“ (Porphyrischer Baum)
Porphyrios von Tyros(234-?? n. Chr)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
26Der Ontologiebegriff in der mittelalterlichen Philosophie
Mittelalterliche Scholastik
• Thomas v. Aquin, Anselm v. Canterbury, William v. Ockham (12.-14. Jhdt.)Thomas v. Aquin
(1225-1274)
Anselm v. Canterbury(1033-1109)
William v. Ockham(1285-1349)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
26Der Ontologiebegriff in der mittelalterlichen Philosophie
Mittelalterliche Scholastik
• Thomas v. Aquin, Anselm v. Canterbury, William v. Ockham (12.-14. Jhdt.)Thomas v. Aquin
(1225-1274)
Anselm v. Canterbury(1033-1109)
William v. Ockham(1285-1349)
• Universalienproblem: „Kann Universalien (Ideen) eine ontologische (reale) Existenz zugemessen werden?“
• Realismus Ontologische Existenz der Ideen
• Nominalismus Ideen sind nichts als Worte/Symbole
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
27Der Ontologiebegriff in der mittelalterlichen Philosophie
• Christliche Trinitätslehre als Beispiel für eine mittelalterliche Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
28Der Ontologiebegriff in der mittelalterlichen Philosophie
• Raimundus Lullus nutzt die Ontologiein Form des Aristotelischen Kategorien-systems mit seinem „Baum der Natur und der Logik“ als ersten Vorläufereiner „logischen Maschine“
Ramon Lull (Raimundus Lullus)(1232-1316 Arbor naturalis et logicalis, aus
„Ars Magna“, um 1275
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
29 Der Ontologiebegriff in der Kantschen Philosophie
Immanuel Kant (1724-1804)
• Hinwendung zur Erkenntnistheorie (Kritik an der „reinen Vernunft“)
• Grundfrage: „Wie vermag unser Verstand die Welt wahrzunehmen?“
Immanuel Kant(1724-1804)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
„Kategorien sind nach Kant apriorisch und unmittelbar gegeben. Sie sind Werkzeuge des Urteilens und Werkzeuge des Wahrnehmens. Als solche dienen sie nur der Anwendung und haben keine Existenz. Sie bestehen somit nur im menschlichen Verstand. Sie sind nicht an Erfahrung gebunden. Durch ihre Unmittelbarkeit sind sie auch nicht an Zeichen gebunden. Kants erkenntnistheoretisches Ziel ist es, über die Bedingungen der Geltungskraft von Urteilen Auskunft zu geben.“
R. Eisler. Kant-Lexikon : Nachschlagewerk zu Kants samtlichen Schriften / Briefen und handschriftlichem Nachlass.. Olms, Hildesheim, 1961
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
30 Der Ontologiebegriff in der Kantschen Philosophie
Immanuel Kant (1724-1804)
• Erkenntnistheorie• triadisches Modell
Quantität Qualität Relation Modalität
Einheit RealitätSubstanz u.
AkzidenzMöglichkeit
Vielheit NegationUrsache u. Wirkung
Dasein
Allheit Limitation Wechselwirkung Notwendigkeit
Immanuel Kant(1724-1804)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
31
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Der Ontologiebegriff in der Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
32 Eine kurze Begriffsbestimmung
“An ontology is a specification of a conceptualization that is designed for reuse across multiple applications and implementations. …a specification of a conceptualization is a written,formal description of a set of concepts and relationships in a domain of interest.”
“... An ontology is a catalog of the types of things that are assumed to exist in a domain of interest D from the perspective of a person who uses a language for the purpose of talking about D.”
(John F. Sowa, 1995)
(Peter Karp, Bioinformatics 16:269, 2000)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
33 Eine kurze Begriffsbestimmung
"An ontology is an explicit, formal specification of a shared conceptualization. The term is borrowed from philosophy, where an Ontology is a systematic account of Existence. For AI systems, what ‘exists’ is that which can be represented.“
(Thomas R. Gruber, 1993)
Konzeptualisierung: abstraktes Modell (Domäne, identifizierte relevante Begriffe, Beziehungen)
Explizit: Bedeutungen aller Begriffe definiert
Formal: maschinenverstehbar
Gemeinsam: Konsens bzgl. Ontologie
tomgruber.org
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
34 Konzeptualisierung
Symbol Gegenstandsteht für
Ogden, Richards, semiotisches Dreieck, 1923
„Golf“
ruft hervor referenziert
Konzept
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
34 Konzeptualisierung
Symbol Gegenstandsteht für
Ogden, Richards, semiotisches Dreieck, 1923
„Golf“
ruft hervor referenziert
Konzept
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
34 Konzeptualisierung
Symbol Gegenstandsteht für
Ogden, Richards, semiotisches Dreieck, 1923
„Golf“
ruft hervor referenziert
Konzept
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
34 Konzeptualisierung
Symbol Gegenstandsteht für
Ogden, Richards, semiotisches Dreieck, 1923
„Golf“
ruft hervor referenziert
Konzept
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
34 Konzeptualisierung
Symbol Gegenstandsteht für
Ogden, Richards, semiotisches Dreieck, 1923
„Golf“
ruft hervor referenziert
Konzept
verwendengemeinsames Konzept
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
35 Ontologien - Komponenten und Modelle
• Klassen, Beziehungen und Instanzen
• Klassen repräsentieren Konzepte
• Klassen werden durch Attribute beschrieben
• Attribute werden aus Name-Wert-Paaren gebildet
Adresse• Vorname <string>• Nachname <string>• Straße <string>• Postleitzahl <int>• Ort <string>• …
„Die Adresse ist eine Postanschrift undbeinhaltet im Allgemeinen Straßenamen,Postleitzahl und Ortsnamen.“
Informale Beschreibung
Semi-informale Beschreibung
(Gruber, 1993)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
36 Ontologien - Komponenten und Modelle
• Modellierung
• Informal natürlichsprachliche Beschreibung
• Semi-informal strukturierte Beschreibung in beschränkter natürlicher Sprache
• Semi-formal Beschreibung in künstlicher, formal definierter Sprache
• Formal Beschreibung in sorgfältig definierten Begriffen mit formaler Semantik, Nachweis der Vollständigkeit und Korrektheit
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
37 Ontologien - Komponenten und Modelle
• Modellierung
• Klassen stehen mit anderen Klassen in Beziehung
• Beziehungen sind spezielle Attribute, deren Wert ein Objekt einer anderen Klasse darstellt
AdressePersonbesitzt
Professor Student
ist eineist eine
Vorlesung
hält besucht
Lehrveranstaltungist eine
Formal: Mengen m1,…mn Relation R ⊆ m1 x … x mn
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
38 Ontologien - Komponenten und Modelle
• Modellierung
• an Beziehungen zwischen Klassen können Regeln geknüpft werden
AdressePersonbesitzt
Professor Student
ist eineist eine
1:n
1:1
Frau
Mann
ist eine
ist eine≠
Frau ⋂ Mann = ∅
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
39 Ontologien - Komponenten und Modelle
• Modellierung
• Über Klassen, Beziehungen, Regeln können Aussagen getroffen werden
• Spezialfall: formale Axiome
• Axiome bezeichnen Wissen, das auf keine andere Weise nur durch die restlichen Komponenten ausgedrückt werden kann
Beispiel: • „es ist nicht möglich, zwei Lehrveranstaltungen am selben Termin zu halten“
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
40 Ontologien - Komponenten und Modelle
• Modellierung
• Instanzen bezeichnen Individuen einer Ontologie
Lehrveranstaltung
Seminar
ist eine
BachelorseminarSW enabled Applications
Donnerstag11.00 Uhr A-2.1
Individuals (instances) are the basic components of an ontology. The individuals in an ontology may include concrete objects such as people, animals, tables, automobiles, molecules, and planets, as well as abstract individuals such as numbers and words.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
41
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Wie formalisiere ich ein ontologisches Modell?-Wissensrepräsentation und Ontologiebeschreibungssprachen
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
42 Aussagenlogik – Propositional Logic• in der Aussagenlogik besteht die Welt ausschließlich aus Fakten (Aussagen)
• Folgende Aussagen/Schlussfolgerungen sind nicht möglich:
• Alle Menschen sind sterblich
• Sokrates ist (war) ein Mensch
• Daher ist Sokrates sterblich
• Die Welt besteht vielmehr aus Objekten und Eigenschaften (Properties), die ein Objekt vom anderen unterscheiden.
• Zwischen Objekten bestehen Beziehungen (Relationen). Einige Beziehungen sind dabei eindeutig, also Funktionen.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
43 Prädikatenlogik – First Order Logic• In der Prädikatenlogik erster Stufe (First Order Logik, FOL) erlauben Quantoren
Aussagen über Mengen von Objekten zu machen, ohne diese Objekte explizit einzeln aufzuzählen
• FOL ist perfekt zur Beschreibung von Ontologien geeignet, aber
• FOL ist sehr ausdrucksstark,
• deshalb unhandlich bei der Modellierung,
• schlecht geeignet um Konsens bei der Modellierung zu finden und
• beweistheoretisch sehr komplex
• Suche ein geeignetes Fragment von FOL
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
44 Beschreibungslogiken - Description Logics
Beschreibungslogiken (engl. description logics) sind eine Familievon Sprachen zur Wissensrepräsentation. Die meisten Beschreibungs-logiken sind eine Untermenge der Prädikatenlogik erster Stufe, im Gegensatz zu dieser aber entscheidbar. Dies ermöglicht über eine Beschreibungslogik zu schließen, d.h. aus vorhandenem Wissenneues Wissen zu gewinnen…
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
44 Beschreibungslogiken - Description Logics
Beschreibungslogiken (engl. description logics) sind eine Familievon Sprachen zur Wissensrepräsentation. Die meisten Beschreibungs-logiken sind eine Untermenge der Prädikatenlogik erster Stufe, im Gegensatz zu dieser aber entscheidbar. Dies ermöglicht über eine Beschreibungslogik zu schließen, d.h. aus vorhandenem Wissenneues Wissen zu gewinnen…
Vorlesung
Vorlesung„Semantic Web“
TBox terminological knowledge Wissen über Konzepte einer Domäne (Klassen, Attribute, Eigenschaften…)
ABox assertional knowlegde Wissen über Instanzen / Entitäten
Knowledge Base
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
45 Beschreibungslogiken - Description Logics• Concepts (unäre Prädikate),
• beschreiben Entities/Klassen
• z.B. Person, Lehrveranstaltung, Student, Dozent, Seminar, ...
• Roles (binäre Prädikate)
• beschreiben Eigenschaften / Relationen
• z.B. nimmtTeilAn, liest, wirdGelesenVon, …
Student: { x | Student(x)}
nimmtTeilAn: { (x,y) | nimmtTeilAn(x,y)}
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
46 Beschreibungslogiken - Description Logics• Individuals
(Konstanten, individuelle Ausprägungen, Concept Assertion)
• z.B. Alice, Bob, SemanticWeb
• Syntax: Student(Alice)
• Operators / Constructors (zum Formulieren komplexer Beschreibungen von Concepts / Roles)
• Expressivität wird beschränkt, so dass:
• Erfüllbarkeit (Satisfiability) / Enthaltensein (Subsumption) ist entscheidbar und
• (möglichst) von geringer Komplexität
• Syntax: nimmtTeilAn(Alice, SemanticWeb)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
47 Beschreibungslogiken - Description Logics• Operatoren beinhalten in der Regel zumindest:
• Konjunktion (⊓),
• Disjunktion (⊔),
• Negation (⌐)
• eingeschränkte Form der Quantifizierung (∀,∃)
• bildet Basis Description Logic ALC• Attributive Language with Complement
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
48 Attributive Language with Complement - ALC• Atomare Typen
• Konzeptnamen A, B, ...
• Spezielle Konzepte
• ⊤ - Top (universelles Konzept)
• ⊥ - Bottom Konzept
• Rollennamen R,S, ...
• Konstruktoren
• Negation: ¬C
• Konjunktion: C ⊓ D
• Disjunktion: C ⊔ D
• Existenzquantor: ∃R.C
• Allquantor: ∀R.C
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
49 Attributive Language with Complement - ALC• Klassenbeziehungen
• Inklusion C ⊑ D
• Bsp. Man ⊑ Human
• Gleichheit C ≣ D
• Bsp. Frau ≣ Woman
• Klassen Konstruktoren
• Bsp. Seminarteilnehmer ≡ Person ⊓ (∃nimmtTeil.Seminar ⊔ ∃unterrichtet.Seminar)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
50 Beschreibungslogiken - Description Logics
• Terminologisches Wissen (TBox)
• Axiome, die die Struktur der zu modellierenden Domäne beschreiben (konzeptionelles Schema)
• Human ⊑ ∃hasParents.HumanOrphan ≣ Human ⊓ ¬∃hasParents.Alive
• Wissen um Individuen (ABox)
• Axiome, die konkrete Situationen (Daten) beschreiben
• Orphan(harrypotter)hasParent(harrypotter, jamespotter)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
51 Beschreibungslogiken - Description LogicsOperator / Constructor Syntax SpracheSprache
Konjunktion A ⊓ B
FL
S*
Wertrestriktion ∀ R .C FL
S*
Existenzquantor ∃ R
FL
S*
Top (allgemeinstes Concept) ⊤
AL*
S*Bottom (speziellstes Concept) ⊥
AL*
S*Negation (C) ⌐ A
AL*
S*
Disjunktion C ⊔ D AL*
S*
Existentielle Restriktion ∃ R .C
AL*
S*
Zahlenrestriktion (N) (≤ n R) (≥ n R)
AL*
S*
Menge von Individuen (O) {a1,…,an}
AL*
S*
Beziehungshierarchie R ⊆ S HH
Inverse Beziehung R-1 II
Qualifizierte Zahlenrestriktion (≤ n R.C) (≥ n R.C) QQ
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
52 Beschreibungslogiken - Description Logics
• Semantik wird durch eine Interpretation festgelegt (ΔI, I)
• ΔI … Domain of Discourse, ΔI ≠ ∅
• Interpretationsfunktion
• I :A → AI ⊆ ΔI , A ... atomares Konzept
• I :R → RI ⊆ ΔI x ΔI , R … atomare Relation
┬I = ΔI
⊥I = ∅(¬A)I = ΔI \ AI (C Π D)I = CI ∩ DI (∀ R.C)I = {a ∈ ΔI | ∀ b.<a,b> ∈ RI ⇒ b ∈ CI}(∃ R.┬)I = {a ∈ ΔI | ∃ b.<a,b>∈ RI}
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
53 Beschreibungslogiken - Description Logics• Ontologien können z.B. auch mit Hilfe von Datenbank- oder
Softwarentwurfstechniken beschrieben werden
• z.B. UML, ER-Modell, …
Seminar
- Titel: String - Semester: String - Beginn: Date - Ende: Date - …
Person
- Vorname: String - Nachname: String - …
nimmtTeilnn
wirdGehalten1n
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
54 Alternative Modelle
• Formalismen und Modelle limitieren die Art des Wissens, die mit diesen ausgedrückt werden können
• z.B. UML, ER, SQL gestatten nicht die Formulierung komplexer logischer Abhängigkeiten und das Ziehen von Schlussfolgerungen über diesen
• AI-basierte Sprachen (z.B. Ontolingua, LOOM, OCML, FLogic,…) und Ontologie Markup-Sprachen (z.B. RDFS, DAML+OIL, OWL, …) sind besser zur Repräsentation von Ontologien geeignet.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
55
3. Wissensrepräsentationen3.2 Ontologien in der Informatik
Ontologietypen
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
56 Ontologietypen und Kategorien
allgemeine, bereichsübergreifende Ontologien (beschreibt sehr generelle Konzepte wie z.B. Zeit, Raum,Vorgang unabhängig von einer bestimmten Domäne oder Problemstellung.)
Domain Ontology Task Ontology
spezielle, auf eine konkret fokussierte Domäne oderAufgabe zugeschnittene Ontologie, die in der Regel eine Domain und/oder Task Ontologie spezialisieren.
Application Ontology
(nach Guarino,1998)
grundlegende Konzepte bezogen auf eine allgemeine Aktivität oder Aufgabe.
grundlegende Konzepte bezogen auf eine generische Domäne.
Top-Level Ontology(Upper Ontology,
Foundation Ontology)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
57 Ontologietypen und Kategorien
Top-Level Ontology(Upper Ontology,
Foundation Ontology)
allgemeine, bereichsübergreifende Ontologien (beschreibt sehr generelle Konzepte wie z.B. Zeit, Raum,Vorgang unabhängig von einer bestimmten Domäne oder Problemstellung.)
Domain Ontology Task Ontology
spezielle, auf eine konkret fokusierte Domäne oderAufgabe zugeschnittene Ontologie, die in der Regel eine Domain und/oder Task Ontologie spezialisieren.
Application Ontology
(nach Guarino,1998)
grundlegende Konzepte bezogen auf eine allgemeine Aktivität oder Aufgabe.
grundlegende Konzepte bezogen auf eine generische Domäne.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
58 Ontologietypen und Kategorien
Top-Level Ontology(Upper Ontology,
Foundation Ontology)
allgemeine, bereichsübergreifende Ontologien (beschreibt sehr generelle Konzepte wie z.B. Zeit, Raum,Vorgang unabhängig von einer bestimmten Domäne oder Problemstellung.)
Domain Ontology Task Ontology
spezielle, auf eine konkret fokusierte Domäne oderAufgabe zugeschnittene Ontologie, die in der Regel eine Domain und/oder Task Ontologie spezialisieren.
Application Ontology
(nach Guarino,1998)
grundlegende Konzepte bezogen auf eine allgemeine Aktivität oder Aufgabe.
grundlegende Konzepte bezogen auf eine generische Domäne.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
59 Ontologietypen und Kategorien
Top-Level Ontology(Upper Ontology,
Foundation Ontology)
allgemeine, bereichsübergreifende Ontologien (beschreibt sehr generelle Konzepte wie z.B. Zeit, Raum,Vorgang unabhängig von einer bestimmten Domäne oder Problemstellung.)
Domain Ontology Task Ontology
spezielle, auf eine konkret fokusierte Domäne oderAufgabe zugeschnittene Ontologie, die in der Regel eine Domain und/oder Task Ontologie spezialisieren.
Application Ontology
(nach Guarino,1998)
grundlegende Konzepte bezogen auf eine allgemeine Aktivität oder Aufgabe.
grundlegende Konzepte bezogen auf eine generische Domäne.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
60 Ontologietypen und Kategorien
Top-Level Ontology(Upper Ontology,
Foundation Ontology)
allgemeine, bereichsübergreifende Ontologien (beschreibt sehr generelle Konzepte wie z.B. Zeit, Raum,Vorgang unabhängig von einer bestimmten Domäne oder Problemstellung.)
Domain Ontology Task Ontology
spezielle, auf eine konkret fokussierte Domäne oderAufgabe zugeschnittene Ontologie, die in der Regel eine Domain und/oder Task Ontologie spezialisieren.
Application Ontology
(nach Guarino,1998)
grundlegende Konzepte bezogen auf eine allgemeine Aktivität oder Aufgabe.
grundlegende Konzepte bezogen auf eine generische Domäne.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
61 Ontologietypen und Kategorien
kontrolliertesVokabular
(nach Lassila/McGuinnes, 2001)
Thesauri
Begriffe/Glossar
informalesist-ein
formalesist-ein
formaleInstanz
Frames
Wert-Restriktionen
Allg.logische
Constraints
Disjunktheit,Inverses,Part-of…
lightweight ontologies heavyweight ontologies
Ausdruckstärke +-
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
Ontologietypen und Kategorien• Kontrolliertes Vokabular:
endliche Liste von Begriffen (z.B. Kataloge)
• Glossar: eine endliche Liste von Begriffen und deren zugehörige Bedeutung, formuliert in natürlicher Sprache (informal).
• Thesauri: [griech. „Schatz, Schatzhaus“]
Kontrolliertes Vokabular, dessen Begriffe durch Relationen miteinander verbunden sind.
• Äquivalenz (Synonyme)
• Hierarchien (Ober-, Unterbegriffe)
• Homographien (Homonyme)
• Assoziationen (ähnliche Begriffe)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
62
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
63 Thesaurus
Unterhose
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
63 Thesaurus
Unterhose
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
63 Thesaurus
Unterhose
Schlüpfer
Synonyme
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
63 Thesaurus
Unterhose
Schlüpfer
Synonyme
Slip
Tanga
Liebestöter
Boxershort
Spezialisierungen
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
63 Thesaurus
Unterhose
Schlüpfer
Synonyme
Slip
Tanga
Liebestöter
Boxershort
Spezialisierungen
UnterwäscheOberbegriff
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
63 Thesaurus
Unterhose
Schlüpfer
Synonyme
Slip
Tanga
Liebestöter
Boxershort
Spezialisierungen
UnterwäscheOberbegriff
Unterhemd
Assoziation
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
Taxonomiesysteme
• auch Klassifikationssystem, Nomenklatur, …
• in der Wissenschaft meist Einteilung in (mono-)hierarchisch aufgebaute Klassen(Klassen, Unterklassen, ...)
• (auch) Teilgebiet der Biologie:
• Erfassung der verwandtschaftlichen Beziehungen von Lebewesen in einemHierarchisch aufgebauten System
Taxonomie: Einteilung von Dingen (oder auch Lebewesen) in Gruppen (von [griech]. τασσεῖν (tassein) = klassifizieren und νόµος (nomos) = Gesetz, Wissenschaft) ...
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
64
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
Taxonomiesysteme• Carl v. Linné (um 1740) schafft einfaches,
noch heute gebräuchliches hierarchisches Klassifikationsschema für Tiere/Pflanzen
Carl v. Linné(1707-1778)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
65
Des Ritters Carl von Linné vollständiges Natursystem, 1778
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
66 Ontologietypen und Kategorien
kontrolliertesVokabular
(nach Lassila/McGuinnes, 2001)
Thesauri
Begriffe/Glossar
informalesist-ein
formalesist-ein
formaleInstanz
Frames
Wert-Restriktionen
Allg.logische
Constraints
Disjunktheit,Inverses,Part-of…
lightweight ontologies heavyweight ontologies
Ausdruckstärke +-
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
Ontologietypen und Kategorien• informale IS-A-Hierarchie:
explizite Hierarchie von Klassen, Unterklassenbeziehung nicht strikt eingehalten (Bsp. Schlagwortkatalog in der Bibliothek)
• formale IS-A-Hierarchie: explizite Hierarchie von Klassen, Unterklassenbeziehung werden strikt eingehalten
• formale Instanz: explizite Hierarchie, die neben der Unterklassenbeziehung auch die Instanzbeziehung erlaubt.
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
Ontologien als Interpretationen der Wirklichkeit
unterschiedliche Tierkategorien in "einer gewissen chinesischen Enzyklopädie" nach Jorge Luis Borges:
- dem Kaiser gehörige, - einbalsamierte, - gezähmte, - Milchschweine, - Sirenen, - Fabeltiere, - streunende Hunde, - in diese Einteilung aufgenommene, - die sich wie toll gebärden, - unzählbare, - mit feinstem Kamelhaarpinsel gezeichnete, - und so weiter, - die den Wasserkrug zerbrochen haben, - die von weitem wie Fliegen aussehen.
Jorge Luis Borges(1899-1986)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
(M. Foucault 1974, Zitat aus: Borges: Die analytische Sprache von John Wilkins, in: ders. 1966, p. 212)
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
69 Ontologiebeispiele und Anwendungen
WordNet• link-based electronic dictionary• Wörterbuch mit seman- tischen Relationen zwischen den Wort- bedeutungen• organisiert in 117587 „Synsets“,gegliedert nach
• Substantiven (N)• Verben (V)• Adjektiven (Adj)• Adverbien (Av)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
http://wordnetweb.princeton.edu/perl/webwn
Montag, 22. November 2010
Ontologiebeispiele und Anwendungen
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
70
Top-level Ontologies
• beschreiben sehr allgemeine Konzepte (Raum, Zeit, Materie, Ereignis, Aktion,... )• Konzepte unabhängig von bestimmtem Problembereich.
z.B. KR Ontology(John F. Sowa )
• umfasst 27 Konzepte• organisiert als Verband (lattice)
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
http://www.jfsowa.com/ontology/kronto.htm
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
71 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(OpenCyc, Douglas Lenat )
• Top-Level Ontologie zu Cyc (Wissensbasis mit ca. 200.000 Begriffen und 1 Mio. Axiome)• 6000 Konzepte in 43 Gruppen mit zugehörigen Relationen
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
http://www.opencyc.org/
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
72 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(SUMO, IEEE SUOWG )
• Standard Upper Merged Ontology• IEEE SUO Working Group• integriert verschiedenartige Recourcen zu allgemeiner Top-Level Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
http://www.ontologyportal.org/
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem
can be reduced to
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem
can be reduced to
is weaker / stronger
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem
can be reduced to
is weaker / stronger
is special/general variant
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem complexity classis a member of
has member
can be reduced to
is weaker / stronger
is special/general variant
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem complexity classis a member of
has member
can be reduced to
is weaker / stronger
is special/general variant
graph problem logic problem set problem… problem
is a is a
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
73 Ontologiebeispiele und Anwendungen
(NP-Ontologie, Sack, Niedermeier, Vogel, 2006 )
decision problem complexity classis a member of
has member
can be reduced to
is weaker / stronger
is special/general variant
SAT 3-SATColorability
is a is a
NP P
NP-complete
is a is a
graph problem logic problem set problem… problem
is a is a
Domain Ontologie
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2
3.1. Ontologien in der Philosophie und der Informatik
3.2. Wiederholung Aussagenlogik und Prädikatenlogik
3.3. RDFS-Semantik
3.4. Beschreibungslogiken
3.5. OWL und OWL-Semantik
3.6. Regeln mit RIF/SWRL
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
74
Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
75
Aussagenlogik und Prädikatenlogik
Wie geht‘s weiter?
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
76
Literatur
• P. Hitzler, M. Krötzsch, S. Rudolph, Y. Sure: Semantic Web Grundlagen, Springer, 2008.
• H. Stuckenschmidt Ontologien - Konzepte, Technologien, Anwendungen, Springer, 2009
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010
Vorlesung Semantic Web Technologien, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam
77
Materialien
□Bloghttp://web-flakes.blogspot.com/
□Materialien-Webseitehttp://www.hpi.uni-potsdam.de/meinel/lehre/lectures_classes/semanticweb_ws1011.html
□bibsonomy - Bookmarkshttp://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1011_05
3. Wissensrepräsentation und Logik3.1 Ontologien in Philosophie und Informatik
Montag, 22. November 2010