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Abstract

Der Beitrag berichtet über Grundideen in der Explorationsphase des Projektes kPeer (Knowledge Peers). Gegenstand ist die dezentrale Organisation, Integration und Aggregation von Wissen mit semantischen Wissenstechnologien in verteilten, heterogenen Umgebungen Dabei sollen Wissensarbeiter, die dezentral und voneinander unabhängig Wissen gemäß lokaler Schemata ausdrücken und organisieren, emergent zusammenwirken, so dass sich eine nützliche gemeinsame Wissensorganisation ergibt. Zudem sollen Aussagen zum selben Aussagegegenstand, die digitalisiert vorliegen, virtuell zusammengeführt werden, um so neue wissensintensive Produkte und Dienstleistungen zu ermöglichen. Als Inspirationsquelle für beabsichtigte Anwendungen im verteilten Wissensmanagement (DKM) und e-business werden Beispiele der Wissensintegration aus dem Bereich Digitale Bibliotheken und Kulturelles Erbe herangezogen.

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Abstract

Begriffsorientiertes Information Retrieval bedarf einer informationswissenschaftlichen Theorie der Begriffe sowie der semantischen Relationen. Ein Begriff wird durch seine Intension und Extension sowie durch Definitionen bestimmt. Dem Problem der Vagheit begegnen wir durch die Einführung von Prototypen. Wichtige Definitionsarten sind die Begriffserklärung (nach Aristoteles) und die Definition über Familienähnlichkeiten (im Sinne Wittgensteins). Wir modellieren Begriffe als Frames (in der Version von Barsalou). Die zentrale paradigmatische Relation in Wissensordnungen ist die Hierarchie, die in verschiedene Arten zu gliedern ist: Hyponymie zerfällt in die Taxonomie und die einfache Hyponymie, Meronymie in eine ganze Reihe unterschiedlicher Teil-Ganzes-Beziehungen. Wichtig für praktische Anwendungen ist die Transitivität der jeweiligen Relation. Eine unspezifische Assoziationsrelation ist bei den angepeilten Anwendungen wenig hilfreich und wird durch ein Bündel von generalisierbaren und fachspezifischen Relationen ersetzt. Unser Ansatz fundiert neue Optionen der Anwendung von Wissensordnungen in der Informationspraxis neben ihrem "klassischen" Einsatz beim Information Retrieval: Erweiterung von Suchanfragen (Anwendung der semantischen Nähe), automatisches Schlussfolgern (Anwendung der terminologischen Logik in Vorbereitung eines semantischen Web) und automatische Berechnungen (bei Funktionalbegriffen mit numerischen Wertangaben).

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Abstract

Die Weitergabe von Wissen hat sich seit vielen hundert Jahren nicht grundlegend verändert: Sie erfolgt in der Regel dokumentenbasiert - früher als klassischer Aufsatz auf Papier gedruckt, heute als PDF. Bei jährlich rund 2,5 Millionen neuen Forschungsbeiträgen ertrinken die Forschenden in einer Flut pseudodigitalisierter PDF-Publikationen. Die Folge: Die Forschung wird ernsthaft geschwächt. Denn viele Forschungsergebnisse können durch andere nicht reproduziert werden, es gibt mehr und mehr Redundanzen und das Meer von Publikationen ist unübersichtlich. Deshalb denkt die TIB - Leibniz-Informationszentrum Technik und Naturwissenschaften Wissenskommunikation neu: Statt auf statische PDF-Artikel setzt die TIB auf Wissensgraphen. Sie arbeitet daran, Wissen unterschiedlichster Form - Texte, Bilder, Grafiken, Audio- und Video-Dateien, 3D-Modelle und vieles mehr - intuitiv mithilfe dynamischer Wissensgraphen zu vernetzen. Der Wissensgraph soll verschiedene Forschungsideen, -ansätze, -methoden und -ergebnisse maschinenlesbar darstellen, sodass völlig neue Zusammenhänge von Wissen zutage treten und zur Lösung globaler Probleme beitragen könnten. Die großen gesellschaftlichen Herausforderungen verlangen Interdisziplinarität und das Zusammenfügen von Erkenntnis-Einzelteilen. Mit dem Wissensgraphen kann das gelingen und der Fluss wissenschaftlicher Erkenntnisse revolutioniert werden.

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Abstract

In der Informatik sind Ontologien formale Modelle eines Anwendungsbereiches, die die Kommunikation zwischen menschlichen und/oder maschinellen Akteuren unterstützen und damit den Austausch und das Teilen von Wissen in Unternehmen erleichtern. Ontologien zur strukturierten Darstellung von Wissen zu nutzen hat deshalb in den letzten Jahren zunehmende Verbreitung gefunden. Schon heute existieren weltweit tausende Ontologien. Um Interoperabilität zwischen darauf aufbauenden Softwareagenten oder Webservices zu ermöglichen, ist die semantische Integration der Ontologien eine zwingendnotwendige Vorraussetzung. Wie man sieh leicht verdeutlichen kann, ist die rein manuelle Erstellung der Abbildungen ab einer bestimmten Größe. Komplexität und Veränderungsrate der Ontologien nicht mehr ohne weiteres möglich. Automatische oder semiautomatische Technologien müssen den Nutzer darin unterstützen. Das Integrationsproblem beschäftigt Forschung und Industrie schon seit vielen Jahren z. B. im Bereich der Datenbankintegration. Neu ist jedoch die Möglichkeit komplexe semantische Informationen. wie sie in Ontologien vorhanden sind, einzubeziehen. Zur Ontologieintegration wird in diesem Kapitel ein sechsstufiger genereller Prozess basierend auf den semantischen Strukturen eingeführt. Erweiterungen beschäftigen sich mit der Effizienz oder der optimalen Nutzereinbindung in diesen Prozess. Außerdem werden zwei Anwendungen vorgestellt, in denen dieser Prozess erfolgreich umgesetzt wurde. In einem abschließenden Fazit werden neue aktuelle Trends angesprochen. Da die Ansätze prinzipiell auf jedes Schema übertragbar sind, das eine semantische Basis enthält, geht der Einsatzbereich dieser Forschung weit über reine Ontologieanwendungen hinaus.

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Abstract

Interdisziplinarität als Kennzeichen des modernen Wissenschaftslebens setzt in Forschung und Lehre eine effiziente Wissenschaftskommunikation voraus, bei der sich die Partner über eine gemeinsame Sprache verständigen können. Klassifikationen und Thesauri übernehmen dabei eine wichtige Rolle. Zu beobachten ist, dass vorhandene Instrumente in ihrem Gefüge zu inflexibel sind, um die komplex ineinander verwobenen Felder der Wissenschaft in ihrer dynamischen Entwicklung adäquat abzubilden, zur (Selbst-)Verständigung über das Wesen und Struktur der Wissenschaftslandschaft sowie zum erfolgreichen Wissensaustausch beizutragen. Ontologien erschließen neue Wege zur Lösung dieser Aufgaben. In einigen Einzelwissenschaften und Teilgebieten ist diesbezüglich eine rege Tätigkeit zu beobachten, es fehlt allerdings noch ein fachübergreifendes Instrumentarium. Im Vortrag wird das von der DFG geförderte Projekt "Entwicklung einer Ontologie der Wissenschaftsdisziplinen" vorgestellt. Es gilt, die oben beschriebene Lücke zu schließen und eine umfassende Ontologie für Erschließung, Recherche und Datenaustausch bei der Wissenschaftskommunikation zu erstellen. Diese Ontologie soll dazu beitragen, eine effiziente Wissenskommunikation, besonders bei interdisziplinären Projekten, zu unterstützen, verfügbare Ressourcen auffindbar zu machen und mögliche Knotenstellen künftiger Kooperationen zu verdeutlichen. Ausgehend von der Kritik an vorhandenen Instrumenten wird derzeit ein Begriffsmodell für die Beschreibung von Wissenschaftsdisziplinen, ihrer zentralen Facetten sowie ihrer interdisziplinären Beziehungen untereinander entwickelt. Das Modell, inspiriert vom Topic Maps Paradigma, basiert auf einer überschaubaren Menge zentraler Konzepte sowie prinzipiell inverser Beziehungen. Eine entsprechende Ontologie wird in unterschiedlichen (technischen) Beschreibungsformaten formuliert werden können. Dies bildet den Grundstein für den Fokus des Projekts, flexible, verteilte, benutzer- wie pflegefreundliche technische Umsetzungen zu entwickeln und mit Kooperationspartnern zu implementieren.

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Abstract

Dieses Lehrbuch bietet eine umfassende Einführung in Grundlagen, Potentiale und Anwendungen Semantischer Technologien. Es richtet sich an Studierende der Informatik und angrenzender Fächer sowie an Entwickler, die Semantische Technologien am Arbeitsplatz oder in verteilten Applikationen nutzen möchten. Mit seiner an praktischen Beispielen orientierten Darstellung gibt es aber auch Anwendern und Entscheidern in Unternehmen einen breiten Überblick über Nutzen und Möglichkeiten dieser Technologie. Semantische Technologien versetzen Computer in die Lage, Informationen nicht nur zu speichern und wieder zu finden, sondern sie ihrer Bedeutung entsprechend auszuwerten, zu verbinden, zu Neuem zu verknüpfen, und so flexibel und zielgerichtet nützliche Leistungen zu erbringen. Das vorliegende Buch stellt im ersten Teil die als Semantische Technologien bezeichneten Techniken, Sprachen und Repräsentationsformalismen vor. Diese Elemente erlauben es, das in Informationen enthaltene Wissen formal und damit für den Computer verarbeitbar zu beschreiben, Konzepte und Beziehungen darzustellen und schließlich Inhalte zu erfragen, zu erschließen und in Netzen zugänglich zu machen. Der zweite Teil beschreibt, wie mit Semantischen Technologien elementare Funktionen und umfassende Dienste der Informations- und Wissensverarbeitung realisiert werden können. Hierzu gehören etwa die Annotation und das Erschließen von Information, die Suche in den resultierenden Strukturen, das Erklären von Bedeutungszusammenhängen sowie die Integration einzelner Komponenten in komplexe Ablaufprozesse und Anwendungslösungen. Der dritte Teil beschreibt schließlich vielfältige Anwendungsbeispiele in unterschiedlichen Bereichen und illustriert so Mehrwert, Potenzial und Grenzen von Semantischen Technologien. Die dargestellten Systeme reichen von Werkzeugen für persönliches, individuelles Informationsmanagement über Unterstützungsfunktionen für Gruppen bis hin zu neuen Ansätzen im Internet der Dinge und Dienste, einschließlich der Integration verschiedener Medien und Anwendungen von Medizin bis Musik.

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Content

Eine neue visuelle Ordnung Martin Hirsch ist der Enkel des Nobelpreisträgers Werner Heisenberg. Außerdem ist er Hirnforscher und beschäftigt sich seit Jahren mit der Frage: Was tut mein Kopf eigentlich, während ich hirnforsche? Ralf von Grafenstein ist Marketingexperte und spezialisiert auf Dienstleistungen im Internet. Zusammen haben sie also am 1. Dezember 2008 eine Firma in Berlin gegründet, deren Heiliger Gral besagte Scheibe ist, auf der - das ist die Idee - bald die ganze Welt, die Internetwelt zumindest, Platz finden soll. Die Scheibe heißt eyePlorer, was sich als Aufforderung an ihre Nutzer versteht. Die sollen auf einer neuartigen, eben scheibenförmigen Plattform die unermesslichen Datensätze des Internets in eine neue visuelle Ordnung bringen. Der Schlüssel dafür, da waren sich Hirsch und von Grafenstein sicher, liegt in der Hirnforschung, denn warum nicht die assoziativen Fähigkeiten des Menschen auf Suchmaschinen übertragen? Anbieter wie Google lassen von solchen Ansätzen bislang die Finger. Hier setzt man dafür auf Volltextprogramme, also sprachbegabte Systeme, die letztlich aber, genau wie die Schlagwortsuche, nur zu opak gerankten Linksammlungen führen. Weiter als auf Seite zwei des Suchergebnisses wagt sich der träge Nutzer meistens nicht vor. Weil sie niemals wahrgenommen wird, fällt eine Menge möglicherweise kostbare Information unter den Tisch.
Einstein, Weizsäcker und Hitler Zu Demonstrationszwecken wird die eyePlorer-Scheibe an die Wand projiziert. Gibt man im kleinen Suchfeld in der Mitte den Namen Werner Heisenberg ein, verwandelt sich die Scheibe in einen Tortenboden. Die einzelnen Stücke entsprechen Kategorien wie "Person", "Technologie" oder "Organisation". Sie selbst sind mit bunten Knöpfen bedeckt, unter denen sich die Informationen verbergen. So kommt es, dass man beim Thema Heisenberg nicht nur auf die Kollegen Einstein, Weizsäcker und Schrödinger trifft, sondern auch auf Adolf Hitler. Ein Klick auf den entsprechenden Button stellt unter anderem heraus: Heisenberg kam 1933 unter Beschuss der SS, weil er sich nicht vor den Karren einer antisemitischen Physikbewegung spannen ließ. Nach diesem Prinzip spült die frei assoziierende Maschine vollautomatisch immer wieder neue Fakten an, um die der Nutzer zwar nicht gebeten hat, die ihn bei seiner Recherche aber möglicherweise unterstützen und die er später - die Maschine ist noch ausbaubedürftig - auch modellieren darf. Aber will man das, sich von einer Maschine beraten lassen? "Google ist wie ein Zoo", sekundiert Ralf von Grafenstein. "In einem Gehege steht eine Giraffe, im anderen ein Raubtier, aber die sind klar getrennt voneinander durch Gitter und Wege. Es gibt keine Möglichkeit, sie zusammen anzuschauen. Da kommen wir ins Spiel. Wir können Äpfel mit Birnen vergleichen!" Die Welt ist eine Scheibe oder die Scheibe eben eine Welt, auf der vieles mit vielem zusammenhängt und manches auch mit nichts. Der Vorteil dieser Maschine ist, dass sie in Zukunft Sinn stiften könnte, wo andere nur spröde auf Quellen verweisen. "Google ist ja ein unheimlich heterogenes Erlebnis mit ständigen Wartezeiten und Mausklicks dazwischen. Das kostet mich viel zu viel Metagedankenkraft", sagt Hirsch. "Wir wollten eine Maschine mit einer ästhetisch ansprechenden Umgebung bauen, aus der ich mich kaum wegbewege, denn sie liefert mir Informationen in meinen Gedanken hinein."

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Abstract

Mit der Verbreitung des Internets und insbesondere mit der Einführung des Begriffes Semantic Web wurde eine Reihe von neuen Begriffen (Termini) für nicht immer neue Entwicklungen eingeführt, ohne dass die bisherige Begriffsbildung bzw. die schon angewandten Lösungen in benachbarten Fachgebieten hinreichend berücksichtigt wurden. Dabei wird manchmal der Eindruck erweckt, dass die populären Anwendungszweige der Informatik (oder auch der Informationswissenschaft) hauptsächlich durch wirksame Schlagworte gesteuert werden. Im deutschsprachigen Raum kommt auch noch die oftmals (vermeintlich) werbewirksame Verwendung der nicht übersetzten englischen Ausdrücke im Original oder als eingedeutschter Termini. Letzteres führt dabei nicht selten zur semantischen Verschiebungen der Bedeutung der ursprünglichen Begriffe. So z.B. wird das englische Wort concept (entspricht dem deutschen Wort Begriff) mit allen seinen Ableitungen (wie z.B. conceptualization - Verbegrifflichung, conceptual - begrifflich) in der eingedeutschten unübersetzten Form fälschlich verwendet, ohne dass diese Wortschöpfungen dabei näher erläutert werden. Es wird dadurch der Eindruck erweckt, dass etwas inhaltlich Neues eingeführt wird. Häufig werden diese Begriffe auch nebeneinander verwendet, wie z.B. in der Definition von Ontologie in der Internet-Enzyklopädie Wikipedia " ... System von Begriffen und/oder Konzepten und Relationen zwischen diesen Begriffen". In den zahlreichen Studien über die Ontologie wird auf die Möglichkeit ähnlicher Verwendung von Thesauri nicht eingegangen, sie existieren im Kontext der Veröffentlichung überhaupt nicht (vgl. z.B. die Studie von Smith (2003), die jedoch mit Bezug zu Philosophie gerade zu überfrachtet wird). In der folgenden Arbeit werden verwandte Repräsentationsarten, wie z.B. Thesaurus, semantisches Netz, Frames, Themenkarten (Topic Maps) und Ontologie definiert. Die Gemeinsamkeiten dieser Repräsentationsformen werden dabei im Vordergrund stehen. Die in der Literatur häufig betonten Unterschiede sind manchmal aus der Unkenntnis der theoretischen Basis dieser Ansätze abzuleiten. Eine Koexistenz jeweiliger Repräsentation ist vonnöten. Im Vordergrund des Aufsatzes steht die mögliche Wechselwirkung zwischen Ontologien und Thesauri.

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Content

Der Ausgangspunkt für die Suchverfeinerung ist ein Ergebnis aus der Treffermenge, für welches ein Ontologie-Mapping durchgeführt wird, d.h. dass ausgehend von den Daten und Metadaten des Suchergebnisses der semantische Kontext für dieses Dokument innerhalb einer Ontologie ermittelt wird. Bei diesen Ontologien handelt es sich um in SKOS-Daten überführte Thesauri und Taxonomien, die aus einem bibliothekswissenschaftlichen Umfeld stammen. Durch Ermittlung des ontologischen Kontexts stehen eine Reihe von Termen in Form von Synonymen, Hypernymen und Hyponymen zur Verfügung, die es dem Benutzer ermöglichen, seine Ergebnismenge gezielt einzuschränken, zu verallgemeinern oder auf ähnliche Begriffe auszuweiten. Nach der Bestimmung des weiteren Suchkontexts wird dann in allen vom Benutzer bereits ausgewählten Widgets eine neue Suche angestoßen und das zur Suchverfeinerung ausgewählte Dokument in seiner semantischen Ausrichtung zu den übrigen Informationsquellen kontextualisiert."

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Abstract

Nie zuvor war der Zugriff auf Informationen so einfach und schnell wie heute. Die Suchmaschine Google ist dabei mit einem Marktanteil von 95 Prozent in Deutschland führend. Aber reicht der heutige Status Quo aus? Wir meinen nein - andere meinen ja. Die Verwendung von Stichworten für die Suche ist sehr begrenzt, nicht intelligent und der Algorithmus zum ranking der Suchergebnisse fragwürdig. Wir zeigen neue Wege der semantischen Suche mittels der Verwendung von Hintergrundwissen. Die (semi)automatische Generierung von Ontologien wird ebenfalls als zentraler Bestandteil einer universellen Wissensplattform vorgestellt und gezeigt, wie Anwender mit dieser Technologie signifikant Zeit sparen und deutlich relevantere Informationen finden.

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Content

Aus den so festgelegten Beziehungen zwischen den verlinkten Begriffen sollen Computer automatisch sinnvolle Antworten auf komplexere Anfragen generieren können; z.B. eine Liste erzeugen, in der alle Länder von Afrika aufgeführt sind. Die Ländernamen führen als Link zurück zu dem Eintrag, in dem sie stehen - dem Artikel zum Land, für das man sich interessiert. Aus informationswissenschaftlicher Sicht ist das Informationsergebnis, das die neue Technologie produziert, relativ simpel. Aus sozialwissenschaftlicher Sicht steckt darin aber ein riesiges Potential zur Verbesserung der Bereitstellung von enzyklopädischer Information und Wissen für Menschen auf der ganzen Welt. Spannend ist auch die durch Semantic MediaWiki gegebene Möglichkeit der automatischen Zusammenführung von Informationen, die in den verschiedenen Wiki-Einträgen verteilt sind, bei einer hohen Konsistenz der Ergebnisse. Durch die feststehenden Beziehungen zwischen den Links enthält die automatisch erzeugte Liste nach Angaben der Karlsruher Forscher immer die gleichen Daten, egal, von welcher Seite aus man sie abruft. Die Suchmaschine holt sich die Bevölkerungszahl von Ägypten immer vom festgelegten Ägypten-Eintrag, so dass keine unterschiedlichen Zahlen in der Wiki-Landschaft kursieren können. Ein mit Semantic MediaWiki erstellter Testeintrag zu Deutschland kann unter http://ontoworld.org/index.php/Germany eingesehen werden. Die Faktenbox im unteren Teil des Eintrags zeigt an, was der "Eintrag" der Suchmaschine an Wissen über Deutschland anbieten kann. Diese Ergebnisse werden auch in dem Datenbeschreibungsstandard RDF angeboten. Mehr als das, was in der Faktenbox steht, kann der Eintrag nicht an die Suchmaschine abgeben."

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Content

In diesem Sinne könnte auch Wissensaustausch und Wissensmanagement in Organisationen auf Basis (technischer) Ontologien eine neue Bedeutung erhalten im Sinne einer gezielten Ermöglichung sozialer Austauschprozesse unter Nutzung formaler Wissensrepräsentationen statt der technologiezentrierten Sichtweise, wonach bereits das Wissensrepräsentationssystem mit Wissensaustausch gleichzusetzen wäre. Letztlich haben die in (formalen) Wissensrepräsentationssystemen dargestellten technischen Ontologien alleine nämlich keine tiefere Bedeutung und auch keinen Sinn. Beides entsteht erst durch eine entsprechende Einbettung und Interpretation dieser Repräsentationen in konkreten lebensweltlichen Zusammenhängen. Und was die Menschen in diesem Interpretations-und Rekontextualisierungsprozess dann aus den zeichenvermittelten technischen Ontologien machen, ist glücklicherweise eine Frage, die sich einer vollständigen Behandlung und Abbildung in technischen Ontologien entzieht."

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S.11-22

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Source

Spektrum der Wissenschaft. 2018, H.1, S.22-27

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