Ontology-Driven Semantic Enrichment Framework for Open Data Value Creation

The reviewed semantic enrichment frameworks lack mechanisms to assess the degree of semantic value added to flat-text resources in terms of knowledge and semantic capabilities. This complicates the tasks of driving the semantic value creation process toward the specific enrichment output and evaluating the output. In addressing this gap, we propose the semantic value creation solution, which converts flat-text resources to knowledge resources. Namely, we propose the ontology-driven semantic enrichment (ODSE) framework, with a mechanism for semantic valuation. The framework’s development involved adopting the design science research methodology for information systems. The developed framework leverages linked data principles for knowledge creation. This framework was demonstrated to determine the semantic capabilities enabled by the syntax additions, as well as the knowledge enabled by the semantic additions to flat-text resources, along with its potential impact on knowledge creation, mining, and resource-usability effectiveness. The ODSE framework is reusable in semantic value creation implementations that transform a flat text to semantic formats

Data semantic enrichment for complex event processing over IoT Data Streams

This thesis generalizes techniques for processing IoT data streams, semantically enrich data with contextual information, as well as complex event processing in IoT applications. A case study for ECG anomaly detection and signal classification was conducted to validate the knowledge foundation

Wissensbasierte Tagesrhythmenerfassung und -auswertung in ubiquitären Umgebungen

Ein an geregelte Tagesablaeufe angepasstes Leben erhoeht nicht nur das allgemeine Wohlbefinden, sondern wirkt proaktiv auf Gesundheit und Stresslevel. Feste Rhythmen in Aktivitaeten im Tagesverlauf bieten Menschen Sicherheit, Struktur und Orientierung im Alltag. Eine wiederholte oder permanente Missachtung dieser Rhythmen kann zu Schlafproblemen bis hin zu chronischer Depression fuehren. Personen, die ihren festen Rhythmen nachkommen, sind hingegen weniger von diesen Krankheiten betroffen. Um diese Folgen praeventiv zu vermeiden oder zu loesen, kann der eigene Tagesablauf manuell erfasst und ausgewertet werden. Dieser aufwendige Prozess erfolgt bislang nur mit wenig, automatisierter Assistenz und kann durch computergestuetzte Verfahren erleichtert werden. Dabei ist sowohl ein lueckenloser Datensatz an Aktivitaeten, als auch das Vorhandensein von moeglichst heterogener Sensorik von Bedeutung. Durch eine entsprechende automatisierte Erkennung von Tagesrhythmen kann der Tagesablauf assistiert komplettiert werden und die heterogene Sensorik macht Abweichungen in den Routinen des Nutzers deutlich. Diese Informationen werden dann zur aktiven Lebensunterstuetzung genutzt, indem Metriken aus diesen abgeleitet oder Anomalien erkannt werden. Einen moeglichen Loesungsansatz zur automatisierten Assistenz bieten dafuer sogenannte Human Activity Recognizer Algorithms (HARA) aus dem Bereich Ambient Assisted Living (AAL). Das Ziel dieser HARA ist es, auf Basis sensorischer Werte und individuellen Vergleichsmustern die aktuelle Aktivitaet eines Nutzers zu erkennen. Da diese Systeme haeufig im Bereich pflegebeduerftiger Personen eingesetzt werden, ist die Auswahl der erkannten Aktivitaeten jedoch sehr eingeschraenkt und bezieht sich im Regelfall auf nicht-erweiterbare, innerhaeusliche Aktivitaeten aus der Pflege. Darueber hinaus erfolgt bei diesen Systemen eine Auswertung unter der Voraussetzung, dass sich einzelne Tage in ihrem Ablauf nur wenig unterscheiden, was in anderen Anwendungsdomaenen zu Problemen fuehrt. Um zu einer weitergehenden Erfassung des Tagesablaufs zu kommen, muss neben der Auswertung sensorischer Werte auch weiteres Wissen einbezogen werden. Externe Wissensquellen maschinenauswertbar zu formalisieren, kombinieren und bestmoeglich auszuwerten, stellt eine Herausforderung dieser Arbeit dar, denn heterogene Datenquellen, unvollstaendige oder informationslose Daten erschweren dem HARA die Auswertung. Dazu muessen Methoden des maschinellen Lernens, semantischer Modellierung und Analyse untersucht und weiterentwickelt werden

The role of semantic web technologies for IoT data in underpinning environmental science

The advent of Internet of Things (IoT) technology has the potential to generate a huge amount of heterogeneous data at different geographical locations and with various temporal resolutions in environmental science. In many other areas of IoT deployment, volume and velocity dominate, however in environmental science, the more general pattern is quite distinct and often variety dominates. There exists a large number of small, heterogeneous and potentially complex datasets and the key challenge is to understand the interdependencies between these disparate datasets representing different environmental facets. These characteristics pose several data challenges including data interpretation, interoperability and integration, to name but a few, and there is a pressing need to address these challenges. The author postulates that Semantic Web technologies and associated techniques have the potential to address the aforementioned data challenges and support environmental science. The main goal of this thesis is to examine the potential role of Semantic Web technologies in making sense of such complex and heterogeneous environmental data in all its complexity. The thesis explores the state-of-the-art in the use of such technologies in the context of environmental science. After an in-depth assessment of related work, the thesis further examined the characteristics of environmental data through semi-structured interviews with leading experts. Through this, three key research challenges emerge: discovering interdependencies between disparate datasets, geospatial data integration and reasoning, and data heterogeneity. In response to these challenges, an ontology was developed that semantically enriches all sensor measurements stemmed from an experimental Environmental IoT infrastructure. The resultant ontology was evaluated through three real-world use-cases derived from the interviews. This led to a number of major contributions from this work including: the development of an ontology tailored for streaming environmental data offering semantic enrichment of IoT data, support for spatio-temporal data integration and reasoning, and the analysis of unique characteristics of environmental science around data

A Framework for Semantic Enrichment of Sensor Data

The increased interest in sensing the environment in which we live has led to the deployment of thousands of sensors which can measure and report its status. In order to raise the impact that sensor networks can have, improving the usability and accessibility of the measurements they provide is an important step. The problem addressed in this paper is that of enrichment of sensor descriptions and measurements in order to provide richer data, i.e., data containing more meaning. We propose a framework for automatizing the process of semantically enriching sensor descriptions and measurements with the purpose of improving the usability and accessibility of sensor data