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Einführungformale Ontologien
General Ontology for Linguistic Description (GOLD)Fazit
kurzer historischer Überblick
eine (sehr) kurze Einführung in formale Ontologien
Denis Brumann<mam05dqx@studserv.uni-leipzig.de>
5. April 2008
Denis Brumann <mam05dqx@studserv.uni-leipzig.de> eine (sehr) kurze Einführung in formale Ontologien
Einführungformale Ontologien
General Ontology for Linguistic Description (GOLD)Fazit
kurzer historischer Überblick
Ontologien in der Philosophie
Beschreibung der Grundstrukturen der Realität undfundamentaler Typen von Entitäten
realistischer Ansatz nimmt an, dass sich Grundstrukturendurch Erfahrung zeigen und in sprachlicher Form angemessenwiderspiegeln (z.B. Aristoteles)
konstruktivistischer Ansatz lehrt, dass die Grundstrukturendes Seienden nur Projektionen des Denkens über die Sprachein die Welt sind
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kurzer historischer Überblick
Ontologien in der Informatik
1984: Beginn des CYC-Projekts unter Douglas Lenat
der Versuch eine umfassende Ontologie zur Modellierung vonalltäglichem �common-sense�-Wissen zu entwickelnhttp://video.google.com/videoplay?docid=770438861504949(Vortrag: Computers vs. Common Sense)
bereits seit den 1960er Jahren Forschung anExpertensystemen, seit den 1980ern Forschung an Ontologienals �Knowledge Base�
seit den 90ern Verwendung von Ontologien insbesondere fürmedizinische Expertensysteme (ULMS, SNOMED, etc.)
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General Ontology for Linguistic Description (GOLD)Fazit
AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
semiotisches Dreieck
formale Ontologien
Ontologien bilden die �Mittler�-Schicht zwischen Symbol und Ding
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AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
wesentliche Struktur
es können Taxonomien und Meronymien aus Klassen(Konzepten) gebildet werden
mittels Relationen können Aussagen über Konzepte gemachtwerden: is-a, has-a, . . .
Konzepte sind über Relationen miteinander verbunden
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AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
De�nition
Eine Ontologie ist ein formal de�niertes System aus Relationen undKonzepten, welches zusätzlich Regeln zur Wahrung der Integritätund für Inferenz bereitstellt. Dabei sind Relationen Aussagen(Fakten), welche zwei oder mehrere Konzepte miteinanderverbinden. Eine Inferenz ist eine Schlussfolgerung, die aus Aussageneine neue Aussage herleitet.
nach: Uschold, M. (1996), Ontologies: Principles, Methods and Applications
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AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
Wofür braucht man formale Ontologien?
Formalisierung und Systematisierung von Wissen über eineDomäne
Scha�ung eines De�nitionskonsens für eine bestimmte Domäne
semantische Suche auf Daten (�Common-Sense-Reasoning�)
maschinenverständliche Wissensbasis
weitere positive Eigenschaften formaler Ontologien
Wiederverwendbarkeit und Erweiterbarkeit
interoperables und o�enes Verteilen von Daten möglich
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W3C und die Idee des Semantic Web
�Erweiterung� des Internets durch semantische Verknüpfungder enthaltenen Daten
formale Ontologien und o�ene Formate als wesentlicherBestandteil
Unterschied zwischen Internet und Semantic Web
Internet dient lediglich dem Austausch von Daten (InformationInterchange)
Im Semantic Web werden Daten verknüpft (web of data)
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eXtensible Markup Language (XML)
Metasprache zur Auszeichnung hierarchisch gegliederterDaten. (W3C-Spezi�kation)
rein syntaktische Darstellung → muss gegen ein Schemageneigt interpretiert werden
Resource Description Framework (RDF)
Zerlegung von Aussagen in Bestandteile (Subjekt, Prädikatund Objekt)
ordnet Aussagen in eine Ontologie ein
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Web Ontology Language (OWL)
Ontologiebeschreibungssprache (kompatibel zu RDF-Schema)
ermöglichen Inferenz (logisches Reasoning) über Daten aufBasis von Beschreibungslogik
verschiedene Version mit unterschiedlicher Mätchtigkeit desReasoners (OWL-Full, OWL-DL und OWL-Lite)
Protégé
Ontologie-Editor entwickelt an der Universität Stanford
http://protege.stanford.edu/
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AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
Inferenz auf formale Ontologien
durch Vernetzung der Daten ist eine Inferenz (deduktivesSchliessen) auf Ergebnisse möglich
auch relevant für Natural Language Processing (NLP)
Query-Sprachen (z.B. SPAQRL), vergleichabr mit klassischenDatenbankanfragen (SQL-92)
Beispiel
das folgende Beispiel stammt aus einem Vortrag derCYC-Foundataion
Anfragen über eigene Query-Sprachen (z.B. SPAQRL),vergleichabr mit klassischen Datenbankanfragen
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AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
DBpedia
erweiterte Suche nach Daten aus der Wikipedia, komplexeQueries über SPAQRL-Anfragen möglich
http://wikipedia.3ba.se/index.php?qid=8
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AufbauDe�nitionformale Ontologien für das Semantic WebInferenz oder �sophisticated querying�
Fussballspieler mit der Trikotnr. 11 der für einen Verein spielt(e) deren Stadionmindestens 40.000 Platz Sitzkapazität und dessen Geburtsort mehr als 1 Mio.Einwohner hat . . .
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Aufbau der OntologieAnwendung und Erweiterung
http://www.linguistics-ontology.org/
technische Grundlagen
verwendet SUMO als Top-Level-Ontologiea
aktuelle Version 0.45 enthält hauptsächlich Konzepte fürmorphosyntaktische Eigenschaften
erweiterbar durch sogenannte COPEs (Community Project
Extension)
dient der Beschreibung von Daten wie z.B.interlinearglossierter Texte
aOWL-Variante, also eingeschränkte Inferenzmöglichkeiten
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Aufbau der OntologieAnwendung und Erweiterung
Hauptkategorien:
data constructs
metaconcepts
expressions
grammar
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Aufbau der OntologieAnwendung und Erweiterung
data constructs
beinhaltet Konstrukte zur Analyse linguistischer Daten, z.B.Paradigmen, Lexika und �feature�-Strukturen
wird benötigt für die Relation zwischen versch. Konzepten,z.B. Beziehung zwischen Lexeme und Stem
metaconcepts
grundlegende Konzepte für linguistische Analyse
beinhaltet z.B. das Konzept �Sprache� [2]:
set of data associated with a common grammatical
pattern
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Aufbau der OntologieAnwendung und Erweiterung
expressions
Beschreibung von LinguisticExpression, also von Morphemen,Phonemen, Wörtern, Phrasen, etc.
aufgeteilt in zwei Subklassen WrittenLinguisticExpression undWrittenLinguisticExpression
grammar
abstrakte Eigenschaften und Relationen einer Sprache
enthält keine Grammatiktheorie, sondern ist vielmehr einFramework für individuelle grammatische Phänomene
ermöglicht das Vergleichen und Finden von gemeinsamenBeziehungen versch. Grammatiktheorien
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Aufbau der OntologieAnwendung und Erweiterung
aktuelle Anwendungen: ODIN
Verwendung in ODIN (Datenbank für interlinearglossierteTexte)
http://www.csufresno.edu/odin/
aktuelle Anwendungen: OntoELAN
OntoELAN (linguistische Annotation von Multimediadaten
http://database.cs.wayne.edu/proj/ontoelan/
http://database.cs.wayne.edu/proj/ontoelan/demo2.swf
Erweiterungen
Ethnologue-COPE: Metadaten zu Sprachen in GOLD
WALS-COPE: Versuch die über 140 Datenbanken aus WALSgegen eine Ontologie zu mappen
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Aufbau der OntologieAnwendung und Erweiterung
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Probleme mit formalen Ontologien
(formalsemantische) Beschreibung �grundlegendet� Entitäten:
Allen, Hayes (1989). Moments and points in an interval-based
temporal logic
Haslanger (2003). Persistence through Time
Vielzahl verschiedener Ontologien → Konsistenz derBeschreibungen
Mehraufwand durch zusätzliche Annotation von Daten
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mögliche Einsatzgebiete in der Linguistik
(automatische) Sprachverarbeitung natürlicher Sprache (keinereine Syntaxanalyse, sondern Bezug auf Semantik)
Sprachdokumentation (kollaboratives Wissensmanagement)und Suche nach Sprachdaten über das Internet
Annotation von Multimediadaten (siehe OntoELAN)
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Cysouw, Michael A., Good, Je�, Albu, Mihai and Bibiko,Hans-Jörg (2005). Can GOLD �cope� with WALS? Retro�tting
an ontology onto the World Atlas of Language Structures.Proceeding of EMELD 2005. proceedings
Farrar, Scott and Langendoen, Terry (2003). A Linguistic
Ontology for the Semantic Web. GLOT International. 7 (3),pp.97-100.
Scott Farrar and William D. Lewis (2007) The GOLD
Community of Practice: An Infrastructure for Linguistic Data
on the Web. Language Resources and Evaluation.
Fox, Chris (2000). The Ontology of Language: properties,
individuals and discourse. Cambridge University Press
Uschold, M. and Gruninger, M. (1996). Ontologies: Principles,Methods and Applications. Knowledge Engineering Review Vol.11
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