Entwurf und Implementierung eines Layout-Algorithmus für mehrschichtige erweiterte semantische Netze

Master's Thesis , 2006 , 85 Pages , Grade: 1,8

Computer Science - Applied

Semantische Netze haben sich als eines der erfolgreichsten Konzepte für die Darstellung und Verarbeitung von Wissen in dem Kontext der automatischen Wissensverarbeitung erwiesen. Während die textuelle Repräsentation eines semantischen Netzes sich sehr gut für die automatische Verarbeitung eignet, unterstützt die visuelle Darstellung in Form einer Grafik das Verständnis eines menschlichen Betrachters.
Einzelne Wissenselemente und die Beziehungen zwischen ihnen werden als Knoten und Kanten eines verallgemeinerten Graphen abgebildet, so dass sich das Zeichnen eines semantischen Netzes auf das Zeichnen von Graphen zurückführen lässt. Bei dem rechnergestützten Zeichnen von Graphen besteht die Aufgabe darin, zu einem gegebenen Graphen (als Menge von Knoten und Kanten) die Positionen der Knoten, Kanten und Beschriftungen so zu ermitteln, dass die Darstellung ästhetischen Anforderungen genügt.
Zur Unterstützung der praktischen Arbeit mit semantischen Netzen wurden in dem Lehrgebiet Praktische Informatik VII der FernUniversität in Hagen bereits mehrere Anwendungen entwickelt, die Module für die grafische Darstellung von semantischen Netzen mit einschließen. Trotz der umfassenden Möglichkeiten dieser Anwendungen bestehen noch Lücken in der Berücksichtigung aller Darstellungsmittel von semantischen Netzen, beispielsweise bei mehrstelligen Funktionen. Insbesondere die Platzierung von Beschriftungen zeigt deutlichen Optimierungsbedarf, damit durch weniger Überschneidungen die Beschriftungen besser lesbar werden (s. Abbildung 1). Auch hinsichtlich der Berechnung der Darstellung von großen Netzen mit mehreren Hundert Knoten ist eine deutliche Verbesserung der Qualität wünschenswert und möglich.

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
  • 1.1 Motivation
  • 1.2 Ziele
  • 1.3 Vorgehen
• 2 Semantische Netze
  • 2.1 Grundlagen der Wissensrepräsentation
  • 2.2 Darstellungsmittel semantischer Netze
    • 2.2.1 Einfache semantische Netze
    • 2.2.2 Erweiterte semantische Netze
    • 2.2.3 Mehrschichtige erweiterte semantische Netze
  • 2.3 Funktionen und Relationen
    • 2.3.1 Zweistellige Relationen
    • 2.3.2 Reflexive Relationen
    • 2.3.3 Einstellige Funktionen
    • 2.3.4 Mehrstellige Funktionen
• 3 Graphen zeichnen
  • 3.1 Grundlagen
    • 3.1.1 Kräftebasierte Methoden
    • 3.1.2 Energiebasierte Methoden
    • 3.1.3 Andere Methoden
  • 3.2 Beschriftung von Graphen
  • 3.3 Qualitätskriterien
  • 3.4 Lauftzeitkomplexität
• 4 Graphendarstellung für MultiNet
  • 4.1 Bisherige Funktionalität
    • 4.1.1 MWR
    • 4.1.2 RETE
    • 4.1.3 Vergleich von MWR-Layout und RETE_view
  • 4.2 Erweiterung der Darstellungsmittel
• 5 Konzeption
  • 5.1 Layout
  • 5.2 Beschriftungen
    • 5.2.1 Kantenbeschriftungen
    • 5.2.2 Knotenbeschriftungen
  • 5.3 Ausgabeformat
  • 5.4 Statistikmodul
• 6 Technische Realisierung
  • 6.1 Vorgaben
  • 6.2 Design der Anwendung
  • 6.3 Klassenstruktur
• 7 Evaluierung
  • 7.1 Qualität
  • 7.2 Laufzeiten
• 8 Ergebnisse
  • 8.1 Fazit
  • 8.2 Ausblick

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Masterarbeit befasst sich mit dem Entwurf und der Implementierung eines Layout-Algorithmus für mehrschichtige erweiterte semantische Netze. Ziel ist es, eine effiziente und effektive Methode zur Darstellung dieser komplexen Strukturen zu entwickeln, die sowohl die Lesbarkeit als auch die Übersichtlichkeit maximiert.

• Wissensrepräsentation und semantische Netze
• Graphenzeichnen und Layout-Algorithmen
• Darstellung von mehrschichtigen erweiterten semantischen Netzen
• Evaluierung der Qualität und Laufzeiten des entwickelten Algorithmus

Zusammenfassung der Kapitel

• Kapitel 1 führt in das Thema ein und erläutert die Motivation, Ziele und das Vorgehen der Arbeit.
• Kapitel 2 behandelt die Grundlagen der Wissensrepräsentation und stellt verschiedene Arten semantischer Netze vor, darunter einfache, erweiterte und mehrschichtige Netze.
• Kapitel 3 befasst sich mit den Grundlagen des Graphenzeichnens und verschiedenen Methoden wie kraft- und energiebasierten Ansätzen.
• Kapitel 4 analysiert die bisherige Funktionalität von Darstellungsmodulen wie MWR und RETE im Kontext von MultiNet und zeigt die Notwendigkeit von Erweiterungen auf.
• Kapitel 5 beschreibt die Konzeption des neuen Layout-Algorithmus, einschließlich der Berücksichtigung von Beschriftungen, Ausgabeformat und einem Statistikmodul.
• Kapitel 6 erläutert die technische Realisierung des entwickelten Algorithmus, inklusive Design der Anwendung und der Klassenstruktur.
• Kapitel 7 evaluiert die Qualität und Laufzeiten des Algorithmus.

Schlüsselwörter

Mehrschichtige erweiterte semantische Netze, Layout-Algorithmus, Wissensrepräsentation, Graphenzeichnen, Visualisierung, Qualität, Laufzeiten, Evaluierung, MultiNet, MWR, RETE.

• College: University of Hagen (Fakultät für Informatik und Mathematik)
• Grade: 1,8
• Author: Fabian Aiteanu (Author)
• Publication Year: 2006
• Pages: 85
• Catalog Number: V65936
• ISBN (eBook): 9783638583619
• ISBN (Book): 9783656543343
• Language: German
• Tags: Entwurf, Implementierung, Layout-Algorithmus, Netze