1. Leitfaden für das Verbinden von
Ontologien
Präsentation auf dem YIP Day 2009
im Rahmen der 61. DGI-Jahrestagung
Evelyn Dröge
evelyn.droege@uni-duesseldorf.de
Heinrich-Heine Universität Düsseldorf

2. Übersicht
● 1. Ontologien im Semantic Web
● 2. Nutzen durch das Verbinden von Ontologien
● 3. Verbindungsprozess
● Vorüberlegungen – Probleme
● Verbindungsarten
● Vorgehensweisen
● 4. Fazit
17.10.2009 Evelyn Dröge: Leitfaden für das Verbinden von Ontologien. YIP Day 2009. 2

3. 1.Ontologien im Semantic Web
● Semantic Web = WWW + Grundlage aus
maschinenlesbaren
Metadaten
● Grundlage bestehend aus Ontologien
● Ontologiebestandteile
● Klassen
● Instanzen
● Relationen
Berners-Lee (2001)
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4. 1.Ontologien im Semantic Web
Vorteile von Ontologien
● Ontologien sind...
● detailliert
● maschinenlesbar
● alle Arten von Relationen sind möglich
+
+ große Ausdrucksstärke
große Ausdrucksstärke
-- kleines Wissensgebiet
kleines Wissensgebiet
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5. 1.Ontologien im Semantic Web
Beispiel einer Ontologie
istRegisseurVon
Film Personen
hatRegisseur
Spielfilm Dokumentation Regisseur Darsteller
I I I I I I
Komödie Thriller
I I I I I
I = Instanzen (hier: Filmtitel, Personennamen) Weller (2007)
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6. 1.Ontologien im Semantic Web
Keine Realisierung des Semantic Web
Keine Realisierung des Semantic Web
ohne das Verbinden von Ontologien!
ohne das Verbinden von Ontologien!
● Ontologien = Pfeiler des Semantic Web
● einzelne Ontologien bilden keine Grundlage
● nur über verbundene Ontologien können
automatische maschinelle Interaktionen zu
sinnvollen Ergebnissen führen
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7. 2.Nutzen durch das Verbinden
● (Domain) Ontologien decken unverbunden nur
kleine Wissensgebiete ab
● erleichterter Zugang zu maschinenlesbaren
Informationen
● vereinfachte Suche über mehrere Quellen
● Vermeiden von Inkonsistenzen
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8. 3.Verbindungsprozess
Vorüberlegungen
● Welche Ontologien sollen verbunden werden?
● Art der Ontologien ausmachen
– Domain Ontology, Upper Ontology, ...
● Überschneidungen ausmachen
● Sollen nur bestimmte Ontologien verbunden
werden?
● Aufbau über gleiche Methodologien
– z.B. METHONTOLOGY, Cyc, KACTUS
● Aufbau mit gleichen Sprachen
– z.B. OWL, RDF(S), KIF
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9. 3.Verbindungsprozess
Ontologiearten - Beispiel
● Vergleich Domain und Upper Ontologie
Sowa's Ontologie DOLCE
(Domain Ontologie) (Upper Ontologie)
präzise, kleines Wissensgebiet allgemein, großes Wissensgebiet
Beverage Entity
Endurant Perdurant Quality Abstract
nonAlcoholic sparkling alcoholic
Physical Temporal
Endruant Event Quality Region
madeFrom madeFrom ... ... ... ...
hot caffeinic Grapes Grain
Amount
of Matter
...
Sowa (2003), Masolo et al. (2003)
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10. 3.Verbindungsprozess
Vorüberlegungen - Heterogenitätsprobleme
● strukturelle Probleme
● unterschiedliche Benennungen
● unterschiedliche Komplexitätsgrade, fehlende
Werte
● unterschiedliche Datentypen
● semantische Probleme
● unterschiedliche Einheiten
● Inkonsistenzen
● unterschiedliche Sichtweisen
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11. 3.Verbindungsprozess
Verbindungsarten
● Verbindungsarten
Matching
Merging Mapping
● Merging: O1 und O2 werden fest verbunden, es entsteht
eine neue Ontologie
● Mapping: zwischen O1 und O2 entstehen lose Mappings,
die Ausgangsontologien bleiben unverändert
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12. 3.Verbindungsprozess
Beispiel Ontologienmapping
Ontologienmapping mit dem Protégé-Plugin Prompt
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13. 3.Verbindungsprozess
Vorgehensweisen - Matchingmethoden
● Matching: Finden von Paaren in Ontologien
● erster Schritt im Verbinden über Merging oder
Mapping
● zwei Mappingansätze:
● Elementebene: gleiche/ähnliche Klassen oder
Instanzen ausmachen
● Strukturebene: Vergleich von ganzen
Ontologieschemata
● syntaktisch, semantisch oder mit Zugriff auf
externe Ressourcen
● Mischen von Methoden ist möglich Euzenat et al. (2007)
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14. 3.Verbindungsprozess
Vorgehensweisen - Matchingmethoden
● Sprachbasiertes Matching
● syntaktisch (Klassen, Instanzen)
● Vergleich von Wörtern oder Wortteilen
(z.B. über n-Gramm Methode)
● Matching mithilfe linguistischer Ressourcen
● Zugriff auf externe linguistische Ressourcen
(z.B. WordNet)
● Auffinden von Synonymen und Homonymen
● oft kombiniert mit syntaktischen Ansätzen
(Klassen, Instanzen)
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15. 3.Verbindungsprozess
Vorgehensweisen - Matchingmethoden
● Matching auf Basis vorangegangener
Matchings
● Wiederverwendung von zuvor gesetzten Relationen
zwischen Klassen und Instanzen
● umgeht Anfangsschwierigkeiten im Matching
● Graphenbasiertes Matching
● Ontologieschema werden als gewichtete Graphen
repräsentiert
● Berechnung der Ähnlichkeiten zwischen Knoten
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16. 3.Verbindungsprozess
Vorgehensweisen - Matchingmethoden
● Matching 2.0
● einfache Matchings nach dem Frage-Antwort
Prinzip erstellen lassen
● meist syntaktisch (Klassen, Instanzen)
● ansprechende und einfach zu bedienende
Umgebung für ungelernte Nutzer
● Richtigkeit der Matchings durch Wisdom of the
Crowds
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17. 4.Fazit
● viele verschiedene Ansätze
● automatische Verfahren sind noch zu
fehlerbehaftet
● bessere Matchings durch die Kombination
verschiedener Methoden
● Verbinden birgt noch zu viele Probleme,
Semantic Web ist an dieser Stelle also noch
nicht realisierbar
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18. Literatur
● Berners-Lee, T. und Hendler, J. (2001). Publishing on the semantic web: The coming internet revolution will profoundly
affect scientific information. Nature, (410):1023–1024.
● Berners-Lee, T., Hendler, J. und Lassila, O. (2001). The semantic web: A new form of web content that is meaningful to
computers will unleash a revolution of new possibilities. Scientific American, (May 2001):96–101.
● Euzenat, J. und Shvaiko, P. (2007). Ontology matching. Springer, Berlin, Heidelberg.
● Fensel, D., Hendler, J., Lieberman, H., und Wahlster, W., editors (2003). Spinning the semantic web: bringing the world
wide web to its full potential. The MIT Press, Cambridge, Massachusetts.
● Gómez-Pérez, A., Fernández-López, M., und Corcho Oscar (2004). Ontological engineering. Springer, London.
● Lanzenberger, M. und Sampson, J. (2008). Making ontologies talk: Knowledge interoperability in the semantic web.
IEEE Intelligent Systems, Seiten 72–85.
● Mascardi, V., Cordi, V., und Rosso, P. (2007). A comparison of upper ontologies. Genova, Italien.
● Masolo, C., Borgo, S., Gangemi, A., Guarino, N., Oltramari, A. und Schneider, L. (2003). The WonderWeb Library of
Foundational Ontologies. Preliminary Report. WonderWeb Deliverable D17.
● Noy, N. (2005). Order from chaos: Will ontologies help you structure your semistructured data? QUEUE, 3(8):42–49.
● Noy, N. (2009). Ontology mapping. In Staab, S. und Studer, R., editors, Handbook on Ontologies, International
Handbooks on Information Systems, Seiten 573–590. Springer, Berlin, Heidelberg.
● Sowa, J.F. (2003). Ontology. http://www.jfsowa.com/ontology/ [Okt. 2009]
● Weller, K. (2007). Theoretische Informationswissenschaft. Vorlesungsfolien.
17.10.2009 Evelyn Dröge: Leitfaden für das Verbinden von Ontologien. YIP Day 2009. 18