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Technologien des Semantic Web und ihre Anwendungen
Dresden, 21.06.07
Fakultät Informatik, Institut für Angewandte Informatik, Professur Technische Informationssysteme
Ulrike Fischer
TU Dresden, 21.06.2007 Technologien des Semantic Web und ihre Anwendungen
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Gliederung
• Motivation
• Begriff Semantic Web
• Technologien des Semantic Web
• Praktische Anwendungen
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Probleme der gegenwärtigen Webtechnologie
• Extrahieren von Informationen
• Finden von Informationen
• Warten von Informationen
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Softwareagenten
• Eingabe an den Agenten: “Buche Reise xy“• Agent führt notwendige Buchungen durch
– Fluggesellschaft / Bahn / …– Hotel– Mietwagen (der notwendigen Größe…)– Ausflüge vor Ort– …
• Agent veranlasst Finanztransaktionen• Agent trägt Termin in die Kalender der Familienmitglieder ein• Agent erstellt Routenplanung für das Navigationsgerät im PKW • Reserviert einen günstigen Platz im Flughafenparkhaus
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Begriff Semantic Web
• „Semantic Web“: Techniken, die es Maschinen ermöglichen soll– Informationen zu suchen und zu verwerten– Komplexe Aufgaben auszuführen
• Leitidee: Fülle von Informationen im Internet in maschinenverarbeitendes Format bringen
• Beschreibung der im Web vorhandenen Informationen mit Metadaten
• Konzept beruht auf Vorschlag von WWW-Begründer Tim-Berners Lee
• W3C: Gremium zur Standardisierung des WWW
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Technologien des Semantic Web
Syntax Layer
Data Layer
RepresentationVocabulary Layer
Logical Layer
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URI: Eindeutige Identifizierbarkeit
• Zeichenfolge, die eine reale oder abstrakte Ressource eindeutig identifiziert
• Unterarten: URN und URL• Syntax: <schema>:<schema-spezfischer-Teil>#<fragment>• Mehrere URIs für dieselbe Ressource möglich
http://www.example.com/mailto:person@example.comurn:issn:3540205683
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XML
• XML erlaubt die Definition anwendungs-spezifischer Tags
<Person> <Vorname> Andrea </Vorname> <Nachname> Walter </Nachname> </Person>
• Namespace: bezeichnet die semantische Domäne• XML-Schema: Klasse ähnlicher XML-Dokumente• Standard zum Austausch von Daten zwischen unterschiedlichen IT-
Systemen
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RDF
• Einheitliches Modell zur Repräsentation von Metadaten• Aussagen werden als Tripel beschrieben
– Subjekt: Ressource, die zu beschreiben ist– Prädikat: Eigenschaft der Ressource– Objekt: Wert dieser Eigenschaft
• Beispiel: Paris ist die Hauptstadt von Frankreich
uri:city#capitalhttp://www.paris.fr Frankreich
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RDF Schema (RDFS)
• Definiert Vokabular für eine bestimmte Domäne
• Beschreibung verwandter RDF Ressourcen und ihrer Beziehungen
• Wichtige RDF-Schema- Elemente:– rdfs:Class– rdfs:Property– rdfs:type– rdfs:subClassOf,
rdfs:subPropertyOf– rdfs:domain, rdfs:range
Netherlands Amsterdam
type
hasCapital
Capital
City
EuropeanCountry
Country
hasCapital
GeographicEntity
type
subClassOf subClassOf
subClassOfsubClassOf
domain
range
RDF Daten
RDF Schema
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Ontologie
• „explizite formale Spezifikation einer gemeinsamen Konzeptualisierung“ (T.Gruber)
• Formale Beschreibung von Begriffen und Relationen innerhalb einer bestimmten Domäne
• Regeln über den Zusammenhang der Daten
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Web Ontology Language (OWL)
• basiert technisch auf RDF, historisch auf DAML+OIL
• OWL Lite, OWL DL, OWL Full• Weitreichende Sprachkonstrukte für Ausdrücke
ähnlich der Prädikatenlogik• Erweiterung bei Elementen zur Beschreibung
von– Klassenhierarchien– Eigenschaften
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OWL• Klassenhierarchien
– Aufzählung aller Individuien einer Klasse: owl:oneOf– Mengenoperationen: owl:unionOf, owl:intersectionOf,
owl:complementOf– Disjunktheit von Klassen: owl:disjointWith– 2 vordefinierte Klassen: owl:Thing und owl:Nothing
• Eigenschaftsdefinitionen– owl:TransitiveProperty, owl:SymetricProperty,
owl:InverseProperty– Typ- und Kardinalitätseinschränkungen: owl:allValuesFrom,
owl:someValuesFrom, owl:maxCardinality, …• Abbildung von Ontologien
– owl:sameClassAs, owl:samePropertyAs, owl:differentFrom
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OWL: Beispiel
<rdf:RDF …><owl:Ontology rdf:about=""/><owl:Class rdf:ID="Gender"/><owl:Class rdf:ID="Person"/><owl:Class rdf:ID="Woman">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Person"/><owl:equivalentClass>
<owl:Restriction><owl:onProperty rdf:resource="#gender"/><owl:hasValue rdf:resource="#female" rdf:type="#Gender"/>
</owl:Restriction></owl:equivalentClass>
</owl:Class><owl:ObjectProperty rdf:ID="gender" rdf:type=„…FunctionalProperty">
<rdfs:range rdf:resource="#Gender"/><rdfs:domain rdf:resource="#Person"/>
</owl:ObjectProperty> </rdf:RDF>
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FOAF: Friend of a Friend
• Projekt zur maschinenlesbaren Modellierung sozialer Netzwerke• FOAF Dokument: Angaben über eine Person (Name, Alter,
Geschlecht, Adresse, Beruf) und der Person bekannte Menschen• Veröffentlichung dieser Dokumente im WWW -> können
aufeinander verweisen• Software kann die Dokumente auswerten, soziale Beziehungen
analysieren und z.B. visualisieren
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JeromeDL
• digitales Bibliotheksystem • benutzt RDF um bibliographische Daten zu speichern• MarcOnt Ontologie• Import/Export von Metadaten in verschiedenen Formaten (BibText,
Marc21, DublinCore)• MarcOnt Mediation Services: Umwandeln der Beschreibungen• User Profile in FOAF• Suche: Stichwortsuche, Bibliographische Beschreibungen,
Semantische Suche
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Weitere Anwendungen
• Semantic Web Services: Anreicherung von Web Services um semantische Inhalte
• Semantic Wiki: Wissen wird über Seiten (Metadaten) und ihre Relationen repräsentiert -> automatische Verarbeitung und Schlussfolgerung durch Maschinen
• EPISTLE: Prozessindustrie• Einsatz von Ontologien in Biologie, Medizin, Hydrologie und
Klimatologie
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Zusammenfassung und Ausblick
• Semantic Web soll es (autonom) agierenden Anwendungsprogrammen ermöglichen– heterogen, über das Web zugreifbare Daten miteinander in
Beziehung zu setzten– diese Daten gemeinsam zu nutzen– und aus diesen neue Informationen gewinnen
• Probleme:– Verlässlichkeit – Inhalte können gezielt falsche semantische
Beschreibungen enthalten– Semantic Web muss sich bei der kritischen Masse durchsetzen
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.
Fragen?
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Quellen
• http://www.jurpc.de/aufsatz/20050065.htm• http://www.altova.com/de/semantic_web.html• http://www.sigs.de/publications/os/2004/05/dostal_melzer_OS_05
_04.pdf• http://www.wikipedia.org• http://www.btinternet.com/~Chris.Angus/epistle/
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EPISTLE (European Process Industries STEP Technical Liaison Executive)
• Nutzen des semantischen Webs für die Prozessindustrie • Zusammenarbeit von Industriekonsortien zur Entwicklung von
Standards für die Integration und den Austausch von Fabrikprozessdaten
• 3 Hauptkomponenten:– EPISTLE Core Model: generisches Datenmodell für die
Prozessindustrie, standardisiert als ISO 15926-2– EPISTLE Reference Data Library: Standardsatz von Klassen,
Eigenschaften und Spezifikationen für die Prozessindustrie, hauptsächlich für die Öl- und Gasproduktion
– EPISTLE Templates: Sicht auf das Core Model und RDL für konkrekte Anwendungen
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