Ontologien

Der Ontologie Service versetzt ein WebGenesis^® in die Lage, Faktenwissen mit Bezug auf eine Ontologie zu verwalten.

Ähnlich wie ein Thesaurus beschreibt eine Ontologie eine hierarchische Vererbungshierarchie von Begriffen, z.B. "ist Unterbegriff von", "stammt ab von". Darüber hinaus können bei einer Ontologie zusätzlich weitere, beliebige Objekt-Eigenschaften (ObjectProperties, Relationstypen) zwischen Begriffen frei definiert werden. Der Ontologie Service gestattet die Definition beliebiger Beziehungen zwischen WebGenesis^®-Informationskategorien.

Eine Ontologie in WebGenesis^® besteht aus einer Menge von Objekt-Eigenschaften. Eine Objekt-Eigenschaft beschreibt eine mögliche Beziehung zwischen Konzepten (Class). Sind beispielsweise "Firma" und "Produkt" definierte Konzepte, so kann eine Objekt-Eigenschaft "entwickelt" definiert werden, welcher beschreibt, dass Firmen Produkte entwickeln.

Einer Objekt-Egenschaft können in WebGenesis^® eine Menge konkreter Relationen zugeordnet werden. Eine Relation ist eine Beziehung zwischen konkreten Einträgen und repräsentiert Faktenwissen. Ist beispielsweise "DaimlerChrysler" ein Eintrag der Kategorie Firma und "C-Klasse" ein Eintrag der Kategorie "Produkt", so kann eine Relation "entwickelt" definiert werden, welche beschreibt, dass DaimlerChrysler ein Produkt namens C-Klasse entwickelt.

Der Ontologie Service sieht Ontologien, Konzepte, Objekt-Eigenschaften, Datentypeigenschaften und Relationen als neue Kategorien vor. Einträge von Ontologien können an beliebiger Stelle erzeugt werden. Als Untereinträge einer Ontologie sind nur Konzepte, Objekt-Eigenschaften, und Datentyp-Eigenschaften zugelassen. Relationen sind Untereinträge der zugehörigen Objekt-Eigenschaft.

Die Begrifflichkeit des WebGenesis^® Ontologie-Dienstes lehnt sich an OWL (Web Ontology Language) an. Außerdem wird der Im- und Export von OWL-Dateien unterstützt.

Hinweise:	Datentyp-Eigenschaften können in dieser WebGenesis^®-Version nur verwaltet werden, besitzen aber noch keinerlei Funktionalität. Diese ist für zukünftige Entwicklungen vorgesehen.
	Siehe www.w3.org/2004/OWL/

Vorgehensweise und Funktionalität

Erstellen von Ontologien und zughöriger Objekt- und. Datentyp-Eigenschaften
Erstellen von Relationen
Anzeige der Relationen von Einträgen
Erzeugung von Eingabeformularen (diese Möglichkeit besteht nur Administratoren)

Voraussetzungen der Serverausprägung

Zunächst muss die Begriffsstruktur der Ontologie modelliert werden.

Ein Begriff wird in WebGenesis^® als eine Kategorie realisiert. Es sind daher alle Kategorien in der Datenbank zu definieren, welche einen Begriff aus der Ontologie repräsentieren sollen (Diese neuen Kategorien ergänzen die Kategorien im Menü Neu der WebGenesis^®-Autorenumgebung).
Die Begriffe können mit Hilfe des Feldes "parent" in der Tabelle in hierarchische Beziehung zueinander gesetzt werden. Definiert man beispielsweise eine Ontologie "genetische Zughörigkeit" mit den Kategorien "Tiere", "Vögel", "Singvögel" usw ., so wird man in das parent-Feld bei "Singvögel" die Kategorie "Vögel" eintragen und entsprechend bei "Vögel" die parent-Kategorie "Tiere".

Wie später ausgeführt, erben Einträge die Relationen von Einträgen vom Typ ihrer parent-Kategorien.

Erstellen von Ontologien

Nach Anwählen der Informationskategorie Ontologie Symbol Ontologie im Menü Neu, erscheint die Bearbeitungs-Maske für die Metadaten. Die Metadaten einer Ontologie entsprechen denen eines Standardeintrags plus ein zusätzliches Feld:

Namensraum:

Feld zur Festlegung der XML-Basis beim OWL-Export. Standardmäßig wird hier http://localhost/# eingesetzt.

Wenn Sie die Metadaten speichern, erscheint dann z.B. folgende Oberfläche:

Der Text, den Sie in das Metafeld Text aufgenommen haben, wird angezeigt.

Konzepte, Objekt- und Datentyp-Eigenschaften können nur innerhalb einer Ontologie angelegt werden. Im Kontext-Bereich der Ontologie erscheinen die Verweise

Neues Konzept erstellen,

Neue Objekt-Eigenschaft erstellen,

Neue Datentyp-Eigenschaft erstellen,

Als OWL exportieren,

mit deren Hilfe diese Instanzen erzeugt werden können.

Eine Ontologie kann alternativ als OWL-Datei exportiert werden.

Erstellen von Konzepten

Zunächst muss die Konzeptstruktur der Ontologie modelliert werden (Konzepte stehen für Aussagen zu bestimmten Begrifflichkeiten). Ein Konzept wird in WebGenesis^® als Eintrag realisiert. Wenn Sie Unter-Konzepte erstellen wollen, navigieren Sie danach zu dem Konzept, welches als Parent-Konzept dienen soll. Wie später ausgeführt, erben Einträge die Objekt- bzw. Datentyp-Eigenschaften von ihren Parent-Konzepten

Hinweis:

Dadurch kann nur ein Parent-Konzept angegeben werden. Wird eine Mehrfachvererbung benötigt, muss die Ontologie mit einem externen Werkzeug erstellt (z.B. Protege http://protege.stanford.edu/) und diese dann üer die OWL-Schnittstelle importiert werden.

Um ein Konzept zu erstellen, klicken Sie bei der Ontologie auf den Link Konzept erstellen. Bei den Metadaten der Informationskategorie Konzept existieren die gleichen Felder wie bei einer Ontologie.

Erstellen von Objekt-Eigenschaften

Eine Objekt-Eigenschaften wird in WebGenesis^® als Eintrag realisiert.

Um eine Objekt-Eigenschaften zu erstellen, klicken Sie bei der Ontologie auf den Link Objekt-Eigenschaften erstellen. Eine Objekt-Eigenschaft besitzt zusätzliche Metadaten:

Konzept des Subjektes:

(Domain) Bei der Erstellung einer neuen Objekt-Eigenschaft, werden im Auswahlfeld alle Konzepte der Ontologie angeboten. Bei der Bearbeitung einer bereits vorhandenen Objekt-Eigenschaft lässt sich dieses Feld nicht mehr neu einstellen.

Konzept des Objektes:

(Range) Bei der Erstellung einer neuen Objekt-Eigenschaft, werden im Auswahlfeld alle Konzepte der Ontologie angeboten. Bei der Bearbeitung einer bereits vorhandenen Objekt-Eigenschaft lässt sich dieses Feld nicht mehr neu einstellen.

Inverser Name:

Wird hier ein Text eingegeben, wird die Objekt-Eigenschaft aus Ontologie-Sicht als bidirektional angesehen.

Hinweis:

In OWL sind Objekt-Eigenschaften immer gerichtet, d.h eine bidirektionale Objekt-Eigenschaft besteht aus zwei Objekt-Eigenschaften (eine für die Hin- und eine für die Rückrichtung), die mit inverseOf verbunden sind.

Inverser Titel:

Text, der angezeigt wird, wenn über die Objekt-Eigenschaft in Rückrichtung navigiert wird (In WebGenesis^® können Objekt-Eigenschaften immer bidirektional navigiert werden).

Namensraum:

Feld zur Festlegung der XML-Basis beim OWL-Export. Standardmäßig wird hier http://localhost/# eingesetzt.

Transitiv
Symmetrisch
Funktional
Invers Funktional:

Diese Eigenschaften werden momentan nur verwaltet, aber nicht ausgewertet.

Erstellen von Datentyp-Eigenschaften

Mit Hilfe von Datentyp-Eigenschaften können Attribute für Konzepte definiert werden.

Hinweis:

Datentyp-Eigenschaften können in dieser WebGenesis^®-Version nur verwaltet werden, besitzen aber noch keinerlei Funktionalität. Diese ist für zukünftige Entwicklungen vorgesehen.

Eine Datentyp-Eigenschaften wird in WebGenesis^® als Eintrag realisiert.

Um eine Datentyp-Eigenschaften zu erstellen, klicken Sie bei der Ontologie auf den Link Neue Datentyp-Eigenschaft erstellen. Eine Datentyp-Eigenschaft besitzt zusätzliche Metadaten:

Konzept:	Gibt das Konzept an, zu welchem die Datentyp-Eigenschaft gehört. Wurde das Neuerstellen direkt zu einem Konzept aufgerufen, ist dieses Attribute vorbelegt.
Datentyp:	Bestimmt den Typ des Attributs.
Namensraum:	Feld zur Festlegung der XML-Basis beim OWL-Export. Standardmäßig wird hier http://localhost/# eingesetzt.
Funktional:	Diese Eigenschaft wird momentan nur verwaltet, aber nicht ausgewertet.

Zuordnung von Konzepten zu Individual-Einträgen

Einträge können einem Konzept über das zusätzliche Metadaten-Attribut Konzept zugeordnet werden. Wurde das Konzept einmal festgelegt, kann es nicht mehr geändert werden.

Hinweis :

WebGenesis^®-Einträge übernehmen hier die Rolle von Individuals von OWL.

Meistens soll jedoch das Konzept nicht händisch zugeordnet werden, sondern wird indirekt über die Eintragskategorie des Eintrags bestimmt. Dazu kann in Spalte concept der Datenbanktabelle Category für jede Eintragskategorie ein <Standardkonzept> eingetragen werden.

Diese Tätigkeit kann nur der System-Administrator ausführen
(die Konzepte müssen existieren).

Er trägt hierzu die ID des gewünschten Konzepts in die Spalte concept ein. Wird nun ein Eintrag dieser Eintragskategorie erzeugt, ist dieses Konzept nun automatisch voreingestellt. Zu Einträgen, denen ein Konzept zugeordnet ist, können nun Relationen erstellt werden.

Erstellen von Relationen

Eine Relation wird in WebGenesis^® durch einen Eintrag der Kategorie Relation repräsentiert. Relationen sind Untereinträge von Objekt-Eigenschaften. Um dies sicherzustellen, können neue Relationen nicht über das Menü Neu erzeugt werden. Stattdessen kann zu einem Eintrag über das Menü Bearbeiten die Seite Relationen aufgerufen werden. Hier wird nun jede Objekt-Eigenschaft, welche für den konkreten Eintrag verwendet werden kann, in form eines List-Fensters, angezeigt. Zu jeder Objekt-Eigenschaft können nun beliebig viele Relationen erstellt (Knopf Hinzufügen), vorhandene Relationen bearbeitet (Knopf Bearbeiten) und gelöscht (Knopf Entfernen) werden.

Hinweis:	Wenn bei der Seite Relationen unter Vorhandene Relationen keine Auswahlfelder erscheinen, liegt das i.d.R. daran, dass bei den Metadaten des Eintrags kein Konzept ausgewählt wurde.
	Das Erzeugen von Relationen setzt natürlich voraus, dass für die betreffende Eintrags-Kategorie mindestens 1 Objekt-Eigenschaft erzeugt wurde.

Das gewünschte Ziel der neuen Relation kann über den folgenden Dialog ausgewählt werden.

Bei der Auswahl werden Ihnen nur Einträge der Kategorien zur angeboten, die Sie bei der dazugehörigen Objekt-Eigenschaften. bereits erstellt haben.

Mit Hilfe der Suchzeile ("Begriff") kann diese Auswahl an möglichen Ob-/Subjekten eingeschränkt werden.

Relationen besitzen die in WebGenesis^® üblichen Metadaten plus zwei zusätzliche Felder:

Zur Auswahl von Objekt und Subjekt stehen jeweils Auswahllisten mit allen bei dieser Ontologie verfügbaren Individuen bereit. Wählen Sie hier die Individuen aus, die miteinander in Beziehung gebracht werden sollen.

Die Metadaten einer Relation kann anzeigen, wenn man die entsprechende Relation im List-Fenster selektiert und danach den Knopf Bearbeiten anklickt.

Verwendet man eine Alternative Darstellung, können Beziehungen zwischen Einträgen auf unterschiedliche Weise detailliert dargestellt werden.

Hinweis:

Relationen werden als nicht sichtbare Untereinträge von ihrer Objekttyp-Eigenschaften gespeichert. Es ist möglich zu Einträgen der Kategprie Relation, wie folgt zu navigieren:

Ontologie > Objekttyp-Eigenschaft

Menü: Extras > Übersicht zu Eintrag

Explorer-Fenster: Objekttyp-Eigenschaft > Relation

Standard-Anzeige von Relationen

Bei allen Einträgen werden zusätzlich zu den Standard-Metadaten die Relationen zu anderen Einträgen angezeigt:

Erzeugung von Eingabeformularen

Administratoren können für ein oder mehrere Konzepte ein Eingabeformular für das Formularframework erstellen zu lassen.
Hierzu geht man in die Anzeige des Konzeptes für das man ein Eingabeformular erstellen möchte und klickt auf Eingabeformular erstellen.

Hierbei wird ein neuer Formulareintrag in einem Verzeichnis Eingabeformulare erstellt auf gleicher Ebene wie der Ontologie Eintrag. Ist das Verzeichnis noch nicht vorhanden wird es neu erstellt. Ist bereits ein Formular für das Konzept an dieser Stelle vorhanden wird es überschrieben.

Für jede ObjectProperty und DatatypeProperty bei welcher das Konzept als Domain festgelegt ist (bzw. erfüllt) wird ein Eingabefeld erzeugt.
Der Layoutbereich des Formulareintrags enthält alle Dateien die notwendigen sind um das Formular mit dem WebGenesis^® FormBuilder nachzubearbeiten. Dies ist z.B. sinnvoll um die Reihenfolge der Attribute festzulegen und die Beschriftungen anzupassen. Außerdem müssen evtl. die JavaScript Eingabeprüfungen für bestimmte Felder angepasst werden.

Eingabeformular erstellen

Suche nach Instanzen eines Konzeptes

Im Eingabeformular eines Konzeptes gibt es die Möglichkeit nach Instanzen des Konzeptes zu suchen. Hierzu klickt man auf Suchen. Suchformular erscheinen nun die gleichen Felder wie im Eingabeformular. Alle für die Suchanfrage ausgefüllten Felder werden mit "und" verknüpft und auf Gleichheit geprüft (bzw. Teiltexte).

Suche nach Instanzen eines Konzeptes

OWL Schnittstelle

Import von OWL-Dateien

Zum Importieren einer OWL-Datei, muss diese zunächst in den Inhaltsbereich des WebGenesis^®-Eintrags, in den die Ontologie importiert werden soll, hochgeladen werden. Danach wählt man aus dem Menü Bearbeiten den Menüpunkt Import OWL aus. Daraufhin kann man die gewünschte OWL-Datei (Endung .owl oder .rdf) auswählen. Nach dem Klick auf Analysieren wird eine Übersicht angezeigt, welche Objekte importiert werden können (bzw. eine Menge von Fehlermeldungen, falls die Datei fehlerhaft ist):

Nach dem Klick auf Importieren wird folgende Struktur erzeugt:

Ein Ordner mit dem Namen der Ontologie. Dieser enthält
Einen Ontologieeintrag mit allen importierten Objekt- / Datentyp- Eigenschaften und Konzepten.
Einen Ordner mit den Individuals. Dieser Ordner ist jeweils wieder in Unterordner unterteilt, welche den Namen des Konzeptes tragen, zu dem das importierte Individuum gehört.

Folgende Ausdrucksmöglichkeiten von OWL werden momentan nicht unterstützt:

Keine Kardinalitätseinschränkungen (maxCardinality, minCardinality, cardinality)
Mehrere Domains / Ranges bei Eigenschaften
Äquivalenzen (equivalentClass, equivalentProperty)
Collection / Enumeration
allValuesFrom, someValuesFrom, hasValue
Intersection, Union und Complement (intersectionOf, unionOf, complementOf, disJointWith
Bei Individuals: sameAs, differentFrom, AllDifferent
Individuals als Range bei DatatypeProperty
Hierarchie von Eigenschaften (subPropertyOf)

Export von OWL-Dateien

Wählen Sie im Kontext-Bereich den Link Als OWL exportieren. Daraufhin wird nachgefragt ob Sie auch Individuen (Einträge zu denen Relationen bestehen) exportieren wollen oder nur die Konzepte, Objekt-Eigenschaften und Datentyp-Eigenschaften:

Nach dem Klick auf Exportieren wird eine OWL-Datei erstellt, die auf der Festplatte gespeichert werden kann.

Rapid Prototyping

Die Möglichkeiten die dieser Dienst bietet können für die schnelle Erstellung eines wissensintensiven Informationssystems genutzt werden. Hierbei geht man folgendermaßen vor:

Import einer Ontologie im OWL Format, die man z.B. mit Protege erstellt hat (s. Import von OWL-Dateien).
Erstellung von Formularen für die Konzepte für die Daten erfasst werden sollen (s. Erzeugung von Eingabeformularen).
Nachbearbeitung der Formulare mit dem WebGenesis FormBuilder, falls nötig.
Erfassung von Informationen.
Suche nach Informationen (s. Suche nach Instanzen eines Konzeptes). Für den Realbetrieb sollten dann die DatatypeProperties mittels WebGenesis SpecialData (s. /Enhance/) ausprogrammiert werden, da die Nutzung von DatatypeProperties nicht sehr performant ist.

Konfiguration

Der System Administrator kann in der Datenbanktabelle Category für jede Eintragskategorie ein Standardkonzept aufnehmen. Hierzu trägt er die ID des gewünschten Konzepts in die Spalte concept ein.

Weiterhin kann er festlegen, was beim Löschen eines Eintrags, mit den auf ihn verweisenden Relationen geschieht:
Ist der Parameter gesetzt, werden die Subjekte und Objekte in allen Relationen, in denen der Eintrag vorkommt, auf null gesetzt, d.h. die Relationen sind weiterhin vorhanden.
Ist der Parameter nicht gesetzt, werden alle Relationen, in denen der Eintrag als Subjekt oder Objekt vorkommt, gelöscht (Standardwert).

Beispiel: Ontologie