Ontologien and OWL

Eine formale Spezifikation einer gemeinsamen Konzeptualisierung

• maschinenverständlich, geeignet zur Inferenz, Dokument

• Personen einigen si h über Begrifflichkeiten, kontrolliertes Vokabular, Konsens

• Konzepte und Beziehungen, nicht mehr (Terminologie)

Ontologiesprache

Grundlage des Semantic Web

• Venetzung von Wissen mit Hilfe eindeutiger Begriffe (OWL) (Wissensrepräsentation in semantischen Netzen)

• Inferenz in (maschinelle!) semantischen Netzen

  • dafür sind Beschreibungslogiken notwendig

1) Beziehungen zwischen Instanzen

• DL: Assertion - Rollenzuweisung

2) Klassenzugehörigkeit

• Beziehung = Relation = Rolle, instance of

• DL: Assertion - KLassenzuweisung

Beschreibungen eines konkreten Zustands in der Anwendungsdomäne mit Hilfe von Konzepten und Rollen aus der TBox

Verbindung der realen (wahrgenommenen) Welt der Instanzen mit der Begriffswelt

• ABox (Knowledge about individuals) einer Onthologie lässt sich in RDF beschreiben

• RDFS ermöglicht einfache KOnstrukte in der TBox (terminologisches Wissen, background knowledge)

RDF:

• Repräsentation von fakten über Instanzen nicht über Klassen

RDFS:

• einfache Aussagen über Klassen, Rollen - mit Semantik

OWL/OWL2:

• komplexe Aussagen über Klassen und Rollen

• geeignet für einfache Ontologien

• Vorteil des effizienten Schlussfolgern

• Nachteil: beschränkte Ausdruckskraft

  • fehlt Existenz, Kardinalität, transitiv, symmetrisch

  • keine Konstruktion neuer Begriffen aus alten (kompositionelle Terminologie)

  • -> mächtigere Sprachen, wie OWL

• Web Ontologie Language

• SHOIN(D) Beschreibungslogik als Basis

S = ALS + Transistivität primitiver Rollen

H = Rollenhierarchie subProberty

O = Nominale = Namen von Objekten

I = Inverse Rollen

N = Number Restriction

(D) = konkrete Domäne = Datentypen

Kopf

Wissensbasis

• TBox

• ABox

Allgemeine Informationen zur Ontologie

Verweis auf externe Ontologien führt zur Vernetzung

beschreibt kontrolliertes Vokabular mit

• Klassen (Konzepte und Begriffe)

• Rollen (Relationen, Beziehungen, Eigenschaften, Properties)

• Individuen (Instanzen, Objekte der realen Welt)

besteht aus zwei Teilem

• TBox: Axiome, die die Strukturen der zu modellierenden Domäne beschreiben

• Abox: Axiome, die konkrete Situationen (Daten beschreiben)

TBox und ABox enthalten implizites Wissen - soll explizit und damit für Benutzer sichtbar gemacht werden

OWL-Full ist eine Teilmenge der Prädikatenlogik 1. Stufe (PL1, FOL), diese ist unentscheidbar, d.h. die Inferenzalgorithmen terminieren nicht immer

OWL-DL löst Problem in dem Ausdruckskraft eingeschränkt wird

• OWL Lite ist entscheidbar, SHIF(D)

• OWL-DL ist entscheidbar, SHOIN(D)

• OWL 2 ist entscheidbar, SROIQ(D)

Jede Anfrage bekommt Antwort in endlicher Zeit

• Antwort JA heißt es lässt sich beweisen

• Antwort NEIN heißt, es lässt sich nicht beweisen, die KOntradiktion führt zu keinem Widerspruch, es lässt sich nicht ausschliessen

• Wissen der Wissensbasis über die Welt ist unvollständig

  • was nicht beweisbar ist, ist nicht unbedingt falsch

  • Anfrage liefert nur beweisbare Antworten

  • Wissensbasis beschreibt Einschränkungen der Welt

• Alles Wissen ist in der Wissensbasis enthalten

  • was nicht beweisbar ist, ist falsch

• LLM Text unstrukturiert

• Ontologie (Knowledge Graph strukturiert)

nur in einfachen Fällen, meist ABox kann ontologisches Wissen aus Texten mit LLm extrahiert werden

• Repräsentation

  • Exakte, logikbasierte Beschreibungen von Konzepten und Relationen, die durch konkrete Objekte der Welt instanziiert werden (Konzeptualisierung)

• Vernetzung

  • Einigung über kontrollierte (mächtige und vernetzte) Vokabularien

    • Vernetzung verteilter Wissensbasen

    • Konsistenz von Begriffen

• Inferenz

  • Verwendung von maschinellem Schließen, z.B. basierend auf Beschreibungslogiken (RDFS, OWL-DL, OWL 2, OWL EL)

  • Automatisches Einordnen neuer Konzepte, Automatisches Erstellen von

    Hierarchien, Konsistenzprüfung, Erfüllbarkeit

  • Explainability und Korrektheit

Sicht aus mengentheoretischer Brille

nicht repräsentiert:

• unsicheres Wissen

• unscharfes Wissen

• prozeduales Wissen

Vollständigkeit und Konsistenz nur in begrenzten Wissensgebieten

Das Antworten bei OWA sind zurückhaltend, es wird nur behauptet, was beweisbar ist.

• Vernetzung von Wissen mit Hilfe eindeutiger Begriffe

• Inferenz in semantischen Netzen