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Einleitung
Methodik des Ontologieentwurfs 1
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Einleitung
Wir ertrinken in Informationen und hungern nach Wissen.
John Naisbitt
Methodik des Ontologieentwurfs 2
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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
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Seminar
Methodik des Ontologieentwurfs
Semantic WebSommersemester 2006
Friedrich-Schiller-Universität Jena
Markus Pahs
Methodik des Ontologieentwurfs 4
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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
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1. Entwurfskriterien
Methodik des Ontologieentwurfs 6
Entwurfskriterien• Thomas Gruber 1993• für Wissensaustausch und
programmübergreifendes Arbeiten
• Klarheit• Kohärenz• Erweiterbarkeit• Generizität• Minimale Einschränkungen
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1. Entwurfskriterien
Methodik des Ontologieentwurfs 7
Entwurfskonflikte• Klarheit vs. minimale Einschränkung• Erweiterbarkeit vs. minimale Einschränkung
Weitere Heuristiken• Einfachheit• Werkzeugunterstützung• …
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2. Entwurfsstrategien
Methodik des Ontologieentwurfs 8
Entwurfsstrategien
• Top-Down Ansatz• Bottom-Up Ansatz• Middle-Out Ansatz
Top-Down
Bottom-UpMiddle-Out
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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
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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
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3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 11
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
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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)
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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
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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
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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
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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
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3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 17
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
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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
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3. Manuelle Entwurfsmethoden
Methodik des Ontologieentwurfs 19
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
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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
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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
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4. Werkzeuge
Methodik des Ontologieentwurfs 22
Ontologie-Editoren:
OntoBuilder
OntoEditWebODE
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4. Werkzeuge
Methodik des Ontologieentwurfs 23
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%
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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.
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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.
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Fragen und Antworten
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