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Abstract

Bibliografische Daten, Normdaten und Metadaten im Semantic Web - Konzepte der Bibliografischen Kontrolle im Wandel. Der Titel dieser Arbeit zielt in ein essentielles Feld der Bibliotheks- und Informationswissenschaft, die Bibliografische Kontrolle. Als zweites zentrales Konzept wird der in der Weiterentwicklung des World Wide Webs (WWW) bedeutsame Begriff des Semantic Webs genannt. Auf den ersten Blick handelt es sich hier um einen ungleichen Wettstreit. Auf der einen Seite die Bibliografische Kontrolle, welche die Methoden und Mittel zur Erschließung von bibliothekarischen Objekten umfasst und traditionell in Form von formal-inhaltlichen Surrogaten in Katalogen daherkommt. Auf der anderen Seite das Buzzword Semantic Web mit seinen hochtrabenden Konnotationen eines durch Selbstreferenzialität "bedeutungstragenden", wenn nicht sogar "intelligenten" Webs. Wie kamen also eine wissenschaftliche Bibliothekarin und ein Mitglied des World Wide Web Consortiums 2007 dazu, gemeinsam einen Aufsatz zu publizieren und darin zu behaupten, das semantische Netz würde ein "bibliothekarischeres" Netz sein? Um sich dieser Frage zu nähern, soll zunächst kurz die historische Entwicklung der beiden Informationssphären Bibliothek und WWW gemeinsam betrachtet werden. Denn so oft - und völlig zurecht - die informationelle Revolution durch das Internet beschworen wird, so taucht auch immer wieder das Analogon einer weltweiten, virtuellen Bibliothek auf. Genauer gesagt, nahmen die theoretischen Überlegungen, die später zur Entwicklung des Internets führen sollten, ihren Ausgangspunkt (neben Kybernetik und entstehender Computertechnik) beim Konzept des Informationsspeichers Bibliothek.

Theme

Semantic Web

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Abstract

The integration of metadata from distinct, heterogeneous data sources requires metadata interoperability, which is a qualitative property of metadata information objects that is not given by default. The technique of metadata mapping allows domain experts to establish metadata interoperability in a certain integration scenario. Mapping solutions, as a technical manifestation of this technique, are already available for the intensively studied domain of database system interoperability, but they rarely exist for the Web. If we consider the amount of steadily increasing structured metadata and corresponding metadata schemes on theWeb, we can observe a clear need for a mapping solution that can operate in aWeb-based environment. To achieve that, we first need to build its technical core, which is a mapping model that provides the language primitives to define mapping relationships. Existing SemanticWeb languages such as RDFS and OWL define some basic mapping elements (e.g., owl:equivalentProperty, owl:sameAs), but do not address the full spectrum of semantic and structural heterogeneities that can occur among distinct, incompatible metadata information objects. Furthermore, it is still unclear how to process defined mapping relationships during run-time in order to deliver metadata to the client in a uniform way. As the main contribution of this thesis, we present an abstract mapping model, which reflects the mapping problem on a generic level and provides the means for reconciling incompatible metadata. Instance transformation functions and URIs take a central role in that model. The former cover a broad spectrum of possible structural and semantic heterogeneities, while the latter bind the complete mapping model to the architecture of the Word Wide Web. On the concrete, language-specific level we present a binding of the abstract mapping model for the RDF Vocabulary Description Language (RDFS), which allows us to create mapping specifications among incompatible metadata schemes expressed in RDFS. The mapping model is embedded in a cyclic process that categorises the requirements a mapping solution should fulfil into four subsequent phases: mapping discovery, mapping representation, mapping execution, and mapping maintenance. In this thesis, we mainly focus on mapping representation and on the transformation of mapping specifications into executable SPARQL queries. For mapping discovery support, the model provides an interface for plugging-in schema and ontology matching algorithms. For mapping maintenance we introduce the concept of a simple, but effective mapping registry. Based on the mapping model, we propose aWeb-based mediator wrapper-architecture that allows domain experts to set up mediation endpoints that provide a uniform SPARQL query interface to a set of distributed metadata sources. The involved data sources are encapsulated by wrapper components that expose the contained metadata and the schema definitions on the Web and provide a SPARQL query interface to these metadata. In this thesis, we present the OAI2LOD Server, a wrapper component for integrating metadata that are accessible via the Open Archives Initiative Protocol for Metadata Harvesting (OAI-PMH). In a case study, we demonstrate how mappings can be created in aWeb environment and how our mediator wrapper architecture can easily be configured in order to integrate metadata from various heterogeneous data sources without the need to install any mapping solution or metadata integration solution in a local system environment.

Content

Die Integration von Metadaten aus unterschiedlichen, heterogenen Datenquellen erfordert Metadaten-Interoperabilität, eine Eigenschaft die nicht standardmäßig gegeben ist. Metadaten Mapping Verfahren ermöglichen es Domänenexperten Metadaten-Interoperabilität in einem bestimmten Integrationskontext herzustellen. Mapping Lösungen sollen dabei die notwendige Unterstützung bieten. Während diese für den etablierten Bereich interoperabler Datenbanken bereits existieren, ist dies für Web-Umgebungen nicht der Fall. Betrachtet man das Ausmaß ständig wachsender strukturierter Metadaten und Metadatenschemata im Web, so zeichnet sich ein Bedarf nach Web-basierten Mapping Lösungen ab. Den Kern einer solchen Lösung bildet ein Mappingmodell, das die zur Spezifikation von Mappings notwendigen Sprachkonstrukte definiert. Existierende Semantic Web Sprachen wie beispielsweise RDFS oder OWL bieten zwar grundlegende Mappingelemente (z.B.: owl:equivalentProperty, owl:sameAs), adressieren jedoch nicht das gesamte Sprektrum möglicher semantischer und struktureller Heterogenitäten, die zwischen unterschiedlichen, inkompatiblen Metadatenobjekten auftreten können. Außerdem fehlen technische Lösungsansätze zur Überführung zuvor definierter Mappings in ausfu¨hrbare Abfragen. Als zentraler wissenschaftlicher Beitrag dieser Dissertation, wird ein abstraktes Mappingmodell pr¨asentiert, welches das Mappingproblem auf generischer Ebene reflektiert und Lösungsansätze zum Abgleich inkompatibler Schemata bietet. Instanztransformationsfunktionen und URIs nehmen in diesem Modell eine zentrale Rolle ein. Erstere überbrücken ein breites Spektrum möglicher semantischer und struktureller Heterogenitäten, während letztere das Mappingmodell in die Architektur des World Wide Webs einbinden. Auf einer konkreten, sprachspezifischen Ebene wird die Anbindung des abstrakten Modells an die RDF Vocabulary Description Language (RDFS) präsentiert, wodurch ein Mapping zwischen unterschiedlichen, in RDFS ausgedrückten Metadatenschemata ermöglicht wird. Das Mappingmodell ist in einen zyklischen Mappingprozess eingebunden, der die Anforderungen an Mappinglösungen in vier aufeinanderfolgende Phasen kategorisiert: mapping discovery, mapping representation, mapping execution und mapping maintenance. Im Rahmen dieser Dissertation beschäftigen wir uns hauptsächlich mit der Representation-Phase sowie mit der Transformation von Mappingspezifikationen in ausführbare SPARQL-Abfragen. Zur Unterstützung der Discovery-Phase bietet das Mappingmodell eine Schnittstelle zur Einbindung von Schema- oder Ontologymatching-Algorithmen. Für die Maintenance-Phase präsentieren wir ein einfaches, aber seinen Zweck erfüllendes Mapping-Registry Konzept. Auf Basis des Mappingmodells stellen wir eine Web-basierte Mediator-Wrapper Architektur vor, die Domänenexperten die Möglichkeit bietet, SPARQL-Mediationsschnittstellen zu definieren. Die zu integrierenden Datenquellen müssen dafür durch Wrapper-Komponenen gekapselt werden, welche die enthaltenen Metadaten im Web exponieren und SPARQL-Zugriff ermöglichen. Als beipielhafte Wrapper Komponente präsentieren wir den OAI2LOD Server, mit dessen Hilfe Datenquellen eingebunden werden können, die ihre Metadaten über das Open Archives Initative Protocol for Metadata Harvesting (OAI-PMH) exponieren. Im Rahmen einer Fallstudie zeigen wir, wie Mappings in Web-Umgebungen erstellt werden können und wie unsere Mediator-Wrapper Architektur nach wenigen, einfachen Konfigurationsschritten Metadaten aus unterschiedlichen, heterogenen Datenquellen integrieren kann, ohne dass dadurch die Notwendigkeit entsteht, eine Mapping Lösung in einer lokalen Systemumgebung zu installieren.

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Abstract

Information management in corporate environments is a growing problem as companies' information assets grow and their need to use them in their operations. Several management models have been practiced with application on the most diverse fronts, practices that integrate the so-called Enterprise Content Management. This study proposes a conceptual model of semantic corporate information ecosystem, based on the Universal Document Model proposed by Dagobert Soergel. It focuses on unstructured information objects, especially multimedia, increasingly used in corporate environments, adding semantics and expanding their recovery potential in the composition and reuse of dynamic documents on demand. The proposed model considers stable elements in the organizational environment, such as actors, processes, business metadata and information objects, as well as some basic infrastructures of the corporate information environment. The main objective is to establish a conceptual model that adds semantic intelligence to information assets, leveraging pre-existing infrastructure in organizations, integrating and relating objects to other objects, actors and business processes. The approach methodology considered the state of the art of Information Organization, Representation and Retrieval, Organizational Content Management and Semantic Web technologies, in the scientific literature, as bases for the establishment of an integrative conceptual model. Therefore, the research will be qualitative and exploratory. The predicted steps of the model are: Environment, Data Type and Source Definition, Data Distillation, Metadata Enrichment, and Storage. As a result, in theoretical terms the extended model allows to process heterogeneous and unstructured data according to the established cut-outs and through the processes listed above, allowing value creation in the composition of dynamic information objects, with semantic aggregations to metadata.