Ontologien in den historischen Wissenschaften

Das Problem

Datenbanken

Erfahrene Umwelt, Untersuchungsgegenstand

Erste Lösungsansätze

Erfahrene Umwelt, Untersuchungsgegenstand

Datenbanken

AbstraktionGebäude Therme

ist

Befindet sich in

Trier

Datenmodell

Umsetzu

ng

Ontologien

Erfahrene Umwelt, Untersuchungsgegenstand

Datenbanken

Abstraktion

Gebäude Thermeist

Befindet sich in

Trier

Datenmodell

Umsetzung

Reg

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Was ist eine Ontologie?

• Modell eines Teils der Welt• "Spezifikation einer Konzeptualisierung" • Ein formal definiertes System von

Konzepten und Relationen• Inferenz- und Integritätsregeln

Was muss eine Ontologie umfassen?

• Vokabular (Begriffe mit beschreibenden Attributen)

• Bedingungen zur Vollständigkeit und Richtigkeit der Begriffe

• Beziehungen zwischen den Begriffen

Wofür benötigen wir Ontologien

• Strukturierung komplexer Daten• Validierung der Datenmodelle• Datenaustausch Mensch/Mensch,

Mensch/Maschine, Maschine/Maschine– Zur Aufteilung komplexer Probleme auf

mehrer Bearbeiter– Verknüpfung bereits bestehender Daten

Wofür benötigen wir Ontologien?

• Um Rückschlüsse aus den vorhandenen Daten zu ziehen, Widersprüche in den Daten zu erkennen und fehlendes Wissen selbstständig aus dem Vorhandenem zu ergänzen“ (Wikipedia)

• Ontologisches Lernen (KI – sich selbst erweiternde Ontologien)

Semantic Web

• „Erweiterung des World Wide Web (WWW) um maschinenlesbare Daten.“ (Wikipedia)

• Nicht nur das dargestellte Wort, sondern die Bedeutung der Inhalte (Semantik) wird formal definiert und so recherchierbar.

• Ziel:– Vollständige Beschreibung der Welt in einem

formalen inhaltsbezogenen System

„Die Aufgabe, alle Worte einer Sprache oder, was das selbe ist, alle Ideen, die ausgedrückt werden wollen, zu klassifizieren, ist die gewaltigste aller logischen Herausforderungen. Jeder, auch der beste Logiker muss scheitern und auch für den stärksten Menschen ist es die härteste Probe seiner Fähigkeiten.“

Charles Sanders Peirce – „Brief an seinen Verleger“

Probleme bei Onthologien

„Domain of interest“

Modularisierung des Gesamtprojektes Semantik Web in unterschiedliche miteinander vernetzte Ontologien

Ontologien zur Beschreibung von:• Linguistic: GUM, Penman Upper Model, EuroWordNe, WordNet, GermaNet, DUDEN,

CoreLex, FrameNet, OntoWordNet• Languages + Linguistics: EMELD (Ontology components at U. Arizona), GOLD

(General Ontology for Linguistic Description)• Medicine: TAMBIS, UMLS, MuchMore, GALEN, Smith (Institute for Formal Ontology

and Medical Information Science, Saarbrücken)• Geography : GeoWorlds, SDTS (Spatial Data Transfer Standard), Smith,

EuroConference: Geographical Domain and Geographical Information Systems, Terrain Ontology, Geography Markup Language (GML), cultural heritage

• Translation: Pangloss (Sensus), MikroKosmos• Business: Enterprise, TOVE: Toronto integrated ontologies for Enterprise, OntoWeb,

Business Process Management Ontology (BPMO), OASIS Universal Business Language UBL 1.0

• General Knowledge: Cyc (starter page for regions), Pangloss (Sensus), WordNet, Sumo

• Process plant, engineering and science: Pangloss (Sensus), MikroKosmos, VerbMobil (gzipped project deliverable)

• …

Ontologien in den historischen Wissenschaften

CIDOC Conceptual Reference Model – Eine Initiative des Comité International pour la

Documentation des ICOM (International Council of museums)

– Beinhaltet 80 classes 132 properties – Angenommen von ISO TC46 in Sept. 2000,

momentan als Committee Draft ISO/CD 21127, als internationaler Standard vorgeschlagen.

– Momentan erhältlich auf englisch, französisch, griechisch und japanisch

– In Vorbereitung: deutsch, russisch, tschechisch, portugiesisch

Domain of interest ?

• Cultural heritage – Kulturelles Erbe• Primär museale Gegenstände• „The CRM is specifically intended to cover

contextual information: the historical and theoretical background in which individual items are placed and which gives them much of their significance and value“

Definition of the CIDOC object-oriented Conceptual reference Model and Crossreference manual. Version 3.4 – Introduction

Wie ist CIDOC CRM aufgebaut?

• 1 abstrakte Root-Entity die die Gesamtheit des Darzustellenden umfasst

• 5 Grundkategorien:– Zeitliche Entitäten (Events)– Geistige Entitäten– Physikalische Gegenstände– Teilnehmer– Räume

Struktur

Event

Geistige Entität Gegenstand

Bringt hervor

TeilnehmerOrteFi

ndet

sta

tt an

Wird

dur

chge

führ

t dur

chSonderfall: Katheogorisierende und dokumentierende Klassen

Properties

Vererbung• Hierarchisierung vom Allgemeinen zum

Speziellen• „Is a“ Property (Beziehung)• Subclass und Superclass• Alle Attribute einer Superclass müssen in

der Subclass vorhanden sein.

VererbungsbeispielE77

Persistant item

E73 Information

Object

E41 Apellation

E53 Title

E33 Linguistic

object

E53 Title

E73 Information

Object

E33 …

E53 Title

E28 Conceptual

object

E72 Legal object

E71Manmade

stuff

E70 Stuff

E1 …

E77…

E70 …

E1 …

E77…

E1 CRM Entity

Wichtige Prinzipien

• Monotonie: – Bei der Weiterentwicklung des Modells werden

vorhandene Strukturen beibehalten.• Einzigartigkeit:

– Keine Entity kann durch eine andere ersetzt werden

Wichtige Prinzipien II

• „Disjoint Entities“: Gegensatzpaare – Bsp.: “E2 Temporal Entity“ und „E77 Persistent

Item“ – Das bedeutet nicht, dass ein

Untersuchungsgegenstand nicht zeitlich und bestehend sein kann, sondern daß er doppelt modelliert werden muss, je nach Gesichtspunkt.

Wichtige Prinzipien III

• Mehrere Wege: mehrere Beziehungen zwischen zwei Entities je nach Gesichtspunkt

• Shortcuts: Properties die Entities überspringen ohne selbst eine neue Beziehung zu sein.– „P43 Has Dimension“ verbindet „E70 Stuff“ mit

„E43 Dimension“ ohne „E17 Measurement Event“

Wichtige Prinzipien IV

• „E55 Type“:– Metaklasse– Keine weitere Hinterfragung– Bsp.: zur Nennung einer Währungseinheit

• „P3 Has Note“– Zur Entlastung des Modells– Raum für freien Text– Problem: die Vorteile des Modells entfallen

Wie arbeite ich mit CIDOC CRM

Klärung des UntersuchungsgegenstandesListe der Kategorien (genaue Definition)

Diagramm (UML)Code (RDF, OWL, Topic maps

Klärung des UntersuchungsgegenstandesKlärung des Untersuchungsgegenstandes

Ausformulieren mit CIDOC CRM

XML – Struktur (Schema, DTD)Relationale Datenbank

Java Klassen

Umsetzung in eine Anwendung

Links• CIDOC CRM Home page:

– http://cidoc.ics.forth.gr• Die Praktische Einsetzbarkeit des CIDOC CRM in

Informationssystemen im Bereich des Kulturerbes: – http://www.ihk.uni-koeln.de/studium/MA/MA_nix.pdf

• Crofts, Nick / Doerr, Martin / Gill, Tony : The CIDOC Concepual Reference Model. A Standard for Communicating Cultural Contents. In Cultivative Interactive Bd. 9 2003.– http://cultivative-int.org/issue9/chios/