INHALTSVERZEICHNIS

Inhaltsverzeichnis   

1  Einf uhrung  2

2  Wissensrepr asentation im Semantic Web  2

2.1  Was ist das Semantic Web ?  2

2.2  Uniform Resource Identifier  3

2.3  Ontologien  3

3  Grundlagen f ur DAML OIL  4

3.1  XML  4

3.2  RDF  5

3.3  RDF-Schema  6

4  Ontologien f ur Web-Service auf Basis von DAML OIL  7

4.1  Entstehung von DAML OIL  7

4.2  DAML Services  8

4.3  Die DAML OIL Struktur  11

4.3.1  Header  11

4.3.2  Klassen  11

4.3.3  Eigenschaften  12

4.3.4  Restriktionen  14

5  Anwendung am Beispiel eines Agenten  14

6  Vision und Realit at  15

Literaturverzeichnis   17

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KAPITEL 2. WISSENSREPR ¨ ASENTATION IM SEMANTIC WEB

1 Einf ¨ uhrung

Das World Wide Web (WWW) bietet eine große F¨ ulle an Kommunikations- und Informationsm¨ oglichkeiten und ist aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Durch die rapide wachsende Anzahl an Daten im Internet wird es in Zukunft immer wichtiger, diese Daten so zu beschreiben, dass nicht nur Menschen sie auswerten k¨ onnen, sondern dass auch Maschinen in der Lage sind, diese Daten zu verarbeiten und zu verstehen. Die Steuerung der Handlungsabfolge von Maschinen wird durch Software-Produkte umgesetzt. Zu diesen z¨ ahlen insbesondere Agenten, die dann effektiv bei der Informationsgewinnung unterst¨ utzen k¨ onnen. Zur Realisierung kann man daf¨ ur zum einen den Agenten beibringen, unsere nat¨ urlich Sprache zu verstehen oder zum anderen die Daten so aufbereiten, dass Sie von Agenten verstanden werden. Letzterer Ansatz wird im Semantic Web verfolgt. Wir werden im Folgenden die Grundlagen des Semantic Web vorstellen und auf die technischen M¨ oglichkeiten der Informationsaufbereitung durch Metadaten und Ontologien eingehen.

2 Wissensrepr¨ asentation im Semantic Web

Dieses Kapitel soll einen kurzen ¨ Uberblick ¨ uber das Semantic Web geben und die Grundlagen f¨ ur eine Pr¨ asentation von Informationen im Semantic Web vorstellen.

2.1 Was ist das Semantic Web ?

Das Semantic Web ist eine Erweiterung des heutigen WWW. W¨ ahrend im WWW der Focus auf Pr¨ asentation und Syntax gerichtet ist, werden im Semantic Web Informationen mit wohldefinierten Bedeutungen versehen. Ziel ist es die Kooperation zwischen Mensch und Maschine und insbesondere die Kommunikation zwischen Maschine und Maschine zu verbessern. Dabei darf man aber nicht an eine weiterentwickelte Stufe der k¨ unstlichen Intelligenz denken [CT]; die Maschinen operieren mit Ihrem jetzigen Entwicklungsstand weiterhin auf Daten, welche jedoch vom Menschen annontiert ¹ wurden, auch wenn sie in bedingtem Maße dazu f¨ ahig sind, durch Inferenz ² neues Wissen zu erschließen. Damit das Semantic Web erfolgreich ist, m¨ ussen die Maschinen Zugang zu strukturierten Archiven haben, wo sie eindeutige Informationen und Spezifikationen finden [The Semantic Web].

¹ Annotation: Anreicherung von Dokumenten mit Metadaten basierend auf einer Ontologie

² Durch Schlussfolgerung abgeleitetes neues Wissen

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KAPITEL 2. WISSENSREPR ¨ ASENTATION IM SEMANTIC WEB

2.2 Uniform Resource Identifier

Mit dem Uniform Resource Identifier (URI) wird eine Ressource ³ bezeichnet und eindeutig identifizierbar [URI]. Er kann als Uniform Resource Name (URN) oder Uniform Resource Lo-cator (URL) katalogisiert werden. W¨ ahrend die URL die Adresse einer Ressource angibt, wird beim URN die Ressource durch Zuweisung eines abstarkten Namens identifiziert. Bis auf die Information um welche Art von Ressource es sich bei einer angegebenen URL handelt, erhalten wir aber kaum Informationen ¨ uber die Ressource selbst.

Ein URI zu kreieren ist f¨ ur jeden m¨ oglich und bei der heutigen dezentralen Organisation des Internets ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass man von zwei verschiedenen URI’s nicht sagen kann, ob sie dasselbe Objekt referenzieren. Man k¨ onnte dieses Problem l¨ osen, wenn man eine zentrale Datenbank anlegen w¨ urde, die f¨ ur jede Ressource eine URI beinhaltet. Da aber eine derartige Datenbank in Ihren ben¨ otigten Ausmaßen nicht realisierbar ist, greift man im Semantic Web auf die im n¨ achsten Abschnitt erkl¨ arten Ontologien zur¨ uck.

2.3 Ontologien

Der Begriff Ontologie stammt aus der Philosophie und bezeichnet die Lehre vom Sein. In der In-formatik wurde dieser Begriff mit einer neuen Bedeutung hinterlegt. ” Eine Ontologie stellt eine

formale Beschreibung der Gegenst¨ ande und Beziehungen dar, die f¨ ur eine Person oder Gruppe von Personen begriffsbildend sind.“ [Ontologie]. Ontologien beschr¨ anken sich auf Teilbereiche des Gesamtvokabulars und schließen die Relationen zwischen den Konzepten ⁴ mit ein. ¨ Uber

diese Relationen wird die Struktur bzw. der Kontext hergestellt. Diese Informationen werden in Form von Metadaten abgelegt und ergeben in Synthese mit den ” faktischen“ Daten das Wissen

zu den entsprechenden Fachbereichen, welches durch Ontologien repr¨ asentiert wird. Umgangssprachlich k¨ onnte man eine Ontologie auch als Fachjargon bezeichnen. Ontologien werden fast ausschließlich als Taxonomien, d.h. Begriffshierarchien organisiert. Deren Struktur wird durch Relationen wie ” IS A“ oder ” KIND OF“ gebildet [Schirdewan, Kapitel 2.2]. Einen weiteren

Nutzen gewinnen Maschinen durch die in den Ontologien enthaltenen Inferenzregeln. Diese Regeln besitzen eine oder mehrere Vorbedingungen und eine daraus resultierende Konsequenz. Wenn zum Beispiel eine Person eine Frau ist und ein oder mehrere Kinder hat, dann ist sie eine Mutter.

Ausw¨ ahlen kann man die passende Ontologie anhand bestimmter Kenngr¨ oßen: Anwendungsdom¨ ane ⁵ , Aufgabenbereich, Repr¨ asentationssprache, Repr¨ asentationsformat, Klarheit, Vollst¨ an-

³ Ressourceim Internet: Beliebige Objekte im Internet, z.B. Dokumente, Programme, Email, Chat, u.s.w.

⁴ Konzepte: Hier Klassen, Kategorien, Entit¨ aten, Objekte, Terms, Typen, Begriffe oder Sorten, u.s.w.

⁵ Dom¨ ane: Hier das Fachgebiet der Ontologie

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KAPITEL 3. GRUNDLAGEN F ¨ UR DAML+OIL

digkeit, Konsistenz, Redundanz, Verbreitung, Verf¨ ugbarkeit, Wiederverwendbarkeit. Genauere Informationen zu den Kenngr¨ oßen finden man unter [Schrober] und [Schirdewan].

3 Grundlagen f ¨ ur DAML+OIL

Im folgenden Kapitel werden die Grundlagen vorgestellt, die f¨ ur eine Implementierung von Ontologien mit DAML+OIL notwendig sind.

3.1 XML

Um im World Wide Web Informationen zu pr¨ asentieren, ben¨ otigt man eine formale Beschreibung des Inhalts, der sp¨ ater dargestellt werden soll. Die zur Zeit wohl bekannteste Beschreibungssprache, HTML, bietet eine Reihe vorgefertigter Markups, auf die man in der Anwendung beschr¨ ankt ist. Um sich von diesen Vorgaben loszul¨ osen, entwickelte man XML, eine Sprache f¨ ur generisches Markup, also eine Metasprache, mit deren Hilfe Markup-Sprachen definiert werden k¨ onnen. Ein XML-Dokument besteht im wesentlichen aus Elementen und Attributen. Da XML jedermann erlaubt, seine eigenen Elementtypen und Attributnamen zu definieren und zur Erstellung eines XML-Dokumentes oft Elemente und Attribute verschiedener Urheber verwendet werden, ergibt sich das Problem, dass nicht garantiert ist, dass unterschiedliche Elementtypen und Attributnamen verwendet werden. Deshalb weist man einer zusammengeh¨ origen Menge an Elementtypen und Attributnamen einen XML-Namensraum ¹ zu, welchen man mit einem URI benennt. Werden nun Wortsch¨ atze mit gleichen Elementtypen in einem Dokument vermischt, kann man sie anhand des URI auseinanderhalten [Teege, Kapitel 3.3].

Man k¨ onnte beispielsweise den Namensraum-URI als Attribut angeben:

wichtigerInhalt

Er vererbt sich auf alle enthaltenen Elemente und somit geh¨ ort das Element emph also zum Namensraum mit der URL http://www.w3.org/TR/REC-html40.

Um eine feinere Zuordnung ohne Vererbung treffen zu k¨ onnen, definiert man Abk¨ urzungen, sog. Namensraum-Pr¨ afixe. Diese werden nicht wie oben ¨ uber Attribute zugeordnet, sondern

direkt zum Element hinzugef¨ ugt. In unserem Beispiel w¨ are das:

¹ XML-Name-Space (xmlns)

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KAPITEL 3. GRUNDLAGEN F ¨ UR DAML+OIL

wobei das Namensraum-Pr¨ afix vorher deklariert werden muss:

xmlns:abkuerzung="http://www.w3.org/TR/REC-html40"

Diese Vorgehensweise wird nicht nur in XML-Dokumenten sehr h¨ aufig verwendet, sondern bildet die syntaktische Grundlage f¨ ur viele Ontologie-Sprachen, so auch DAML+OIL. Weitere Informationen zu XML findet man unter http://www.w3.org/XML/.

3.2 RDF

Das Resource Description Framework (RDF) ist eine auf XML basierende Auszeichnugssprache, welche eine m¨ ogliche Grundlage bietet Metadaten zu verarbeiten [RDF, Introduction]. Diese Metadaten sollen dazu dienen der Maschine die Beschreibung des Inhaltes, z.B. eines Satzes wie ” Max M¨ uller ist Autor von Dokument A“ auf einer Web-Seite, zu vermitteln.

Diese Bedeutung wird mit RDF in Form einer Liste von Tripeln der sog. Aussagen umgesetzt. Es wird eine Aussage gemacht, dass gewisse Dinge (Menschen, Web-Seiten, . . . ) Eigenschaften ( ” ist Vater von“, ” ist Autor von“, . . . ) mit bestimmten Werten (andere Person, . . . ) haben. Auf diese Weise k¨ onnen nahezu alle Daten zur Verarbeitung f¨ ur Maschinen beschrieben werden. [The Semantic Web] Man unterscheidet in dem Basismodell von RDF daher folgende drei Objekte:

Resources“ ( ” Ressourcen“): Alle in RDF beschriebenen Ausdr¨ ucke sind Ressourcen. • ”

Ressourcen k¨ onnen sowohl Web-Seiten, als auch ganze Gruppen von Web-Seiten sein oder sich gar nicht im Internet befinden. Eine Ressource wir durch ihre URI eindeutig identifiziert.

Properties“ ( ” Eigenschaften“): Eine Eigenschaft beschreibt die Charakteristik, Attribute • ”

oder Relationen einer zu beschreibenden Ressource. Da Eigenschaften ebenfalls Ressourcen sind, k¨ onnen sie ebenfalls beschrieben werden.

Statements“ ( ” Aussagen“): Ein Statement besteht aus Subjekt, Pr¨ adikat Assertions“, ” • ”

und Objekt, ist also vergleichbar mit einem elementaren Satz. Das Subjekt ist immer eine Ressource, also die oben genannten ” gewissen Dinge“. Das Pr¨ adikat beschreibt eine

bestimmte Eigenschaft und das Objekt deren Wert. Ein solches Objekt ist entweder eine andere Ressource oder ein Literal.

Um das ganze etwas greifbarer zu machen betrachten wir folgenden Beispielsatz:

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