Semantic technologies for the domain specific and formal description of time series in databases

Messdaten werden zur effizienten Organisation und Weiterverarbeitung in relationalen Datenbanken gespeichert. Die in den letzten Jahren entstandenen Semantic Web Technologien bieten eine hervorragende Basis zur Wissensmodellierung und Beschreibung von Domäneninhalten in Form von Ontologien. Aufgrund der offenen Architektur dieses Ansatzes können leicht fremde Ontologien und Ressourcen mit eingebunden und berücksichtigt werden. Semantic Web Technologien stellen eine formale Modellierungsgrundlage dar. Mittels Reasoning kann deshalb aus Ontologien implizites Wissen abgeleitet werden. In dieser Arbeit werden semantische (Datenbank-) Annotationen und deren Interpretation fokussiert. Sie verknüpfen Datenbanken und das Semantic Web miteinander. Die Annotationen erlauben es, Inhalte von Datenbanken mit Semantic Web Technologien in verschiedenen Nutzungsszenarien zu beschreiben. Außerdem wird für die gemeinsame Behandlung und den Einsatz beider Technologien eine Architektur entwickelt. Auf dieser Basis werden Konzepte zur Visualisierung und Interaktion mit den Annotationen eingeführt. Weiterhin wird deren Einsatz zur formalen Modellierung von Ereignissen mittels Automaten betrachtet, sodass ein Reasoning zur Berechnung durchgeführt werden kann. Mittels einer Implementierung werden die eingeführten Konzepte demonstriert. Die Applikation Semantic Database Browser erlaubt die integrierte Verwendung von Messdaten und deren formaler Beschreibung. Modelle können ausgetauscht und wiederverwendet werden, sodass die Wiederverwendung von Wissen gefördert wird. Anhand des Beispiels von Ereignissen während Autofahrten wird demonstriert, wie auf Basis der formalen Beschreibung Schlussfolgerungen gezogen werden können. So können durch das Schlussfolgern ohne zusätzlichen Aufwand neue Erkenntnisse über auftretende Fahrmanöver generiert werden. Aufgrund des domänenunabhängigen Charakters der skizzierten Lösungsansätze wird gezeigt, dass diese sich leicht auf andere Anwendungsfälle anwenden lassen.Measurement data in form of time series of scientific experiments is stored in relational databases for efficient processing. Complementary, Semantic Web technologies have been developed in the last years for describing domain knowledge in form of ontologies. Due to their open architecture, foreign ontologies and resources can be easily referenced and integrated. Since Semantic Web technologies are based on predicate logic, they are suitable for formal modeling. Therefore, using reasoning implicit knowledge can be derived from ontologies. This work introduces semantic (database) annotations to link databases and ontologies to take advantage of both together by describing database contents with Semantic Web technologies. An architecture is developed for the combined handling and usage of these two technologies, which is designed in respect of scalability of large amounts of measurement data. Based on this architecture, concepts for visualizing and interacting with annotations are introduced. Furthermore, semantic annotations are used for formally modeling events in time series using finite state machines, which are computed using reasoning. An implementation is introduced to demonstrate the feasibility and advantages of the discussed concepts. The presented application Semantic Database Browser allows using semantic database annotations and interactively working with them for integrated handling of formally described measurement data. Formal models can be easily exchanged and reused to support reusability of knowledge and cooperation. By describing measurement data with models, data becomes much easier to understand. Using an example of events during driving, it is demonstrated how formal description can be used for automatic reasoning to generate additional knowledge about driving maneuvers without any additional effort. Because the presented approaches are domain independent, they can be easily adapted for other use cases

EMU Speech Database System

Gegenstand dieser Dissertation ist die Weiterentwicklung des bereits bestehenden EMU Speech Database Systems, das Forscher und Studierende der Phonetik und Linguistik beim Aufbau, der Etikettierung, der Abfrage sowie der Analyse von Sprachdatenbanken unterstützt. EMU kann akustische als auch artikulatorische Daten verarbeiten und sticht besonders durch die umfangreichen Strukturierungsmöglichkeiten für die Etikettierung, der darauf angepassten Abfragesprache, der Schnittstellte zu R und durch die zentrale Verwaltung der Daten gegenüber anderer vergleichbarer Software hervor. In Hinsicht auf die Benutzerfreundlichkeit wurden gänzlich fehlende oder lückenhafte Dokumentationen des Systems für interne als auch externe Strukturen erstellt. Für bereits vorhandene Funktionen, die nur textbasiert verwendet werden konnten, wurden grafische Benutzerschnittstellen implementiert und die Verwendung somit vereinfacht. Im Rahmen der Funktionalitätserweiterung wurden u. a. die Scripting-Möglichkeiten des Systems auf verschiedene Weisen erweitert und grundsätzlich neue Funktionen hinzugefügt. Die Erweiterung der Interoperabilität wurde durch eine Funktionalität zum Datenbankenimport und -export über indirekte und direkte Schnittstellen zu den Programmen Praat, WaveSurfer sowie Articulate Assistant realisiert. Weiterhin wurde das Kiel Corpus in eine EMU-Sprachdatenbank überführt. In dieser Form ist es nunmehr in einer hierarchischen Etikettierungsstruktur sehr gut darstellbar, benutzerfreundlich abfragbar und damit einhergehend analysierbar. Für die weitere Entwicklung des Systems wird die Überführung des EMU-Datenmodells in ein relationales vorgeschlagen, da bei geeigneter Modellierung nachweislich die Abfrage auf große Datenkorpora zeitlich effizienter wird und die Abfragemöglichkeiten erweitert werden. Die Weiterentwicklungen haben die Software für die Lehre und Forschung effizient einsetzbar gemacht. EMU kann damit für sehr viel mehr Anwender einen wichtigen Arbeitsschritt innerhalb des eigenen Arbeitsprozesses zur Lösung von Forschungsfragen darstellen

Lese- und Übungsbuch Datenbanken: E/R- und Relationenmodell

1 Modellierung im allgemeinen und in der Informatik - 2 Das Entity-Relationship-Modell - 3 Das Relationenmodel

Software-Agenten im Semantic Web

Zusammenfassung: Die Entwickler des Semantic Web orientieren sich in ihrem Verständnis von Software-Agenten an der Konzeption der Agentenkommunikationssprache ACL von DARPA. Dabei werden Agenten aufgrund ihrer Fähigkeit, korrekt in ACL zu kommunizieren, definier

Struktur-, Verhaltens- und Ausgabeschemata für Multimedia-Daten in objektrelationalen Datenbanksystemen

Objektrelationale Datenbanken bieten sich heute für die Speicherung von unabhängigen Multimedia-Daten an. Die formalen Konzepte objektrelatio-naler Datenbanken berücksichtigen aber bisher keine spezielle Beziehungen (Substitutionsbeziehung, Synchronisationsbeziehung) zwischen Multimedia-Objekten. Wir stellen daher eine formale Erweiterung der Struktur- und Verhal-tensvererbung vor, die auch die Substitutionsbeziehung berücksichtigt. Weiter-hin wird ein Ausgabeschema als neues Konzept eingeführt, um die Synchroni-sationsbeziehungen für die Datenausgabe zu modellieren

Optimierte Inferenzkontrolle für relationale Datenbanken

Dieser Endbericht befasst sich mit der Arbeit der Projektgruppe 536 zum Thema der optimierten Inferenzkontrolle in relationalen Datenbanken im Sommersemester 2009 und im Wintersemester 2009/2010. Die PG baut auf einem Prototypen für die kontrollierte Anfrageauswertung auf, den die Projektgruppe 495 umgesetzt hat und der anschließend durch die Diplomarbeit von Sebastian Sonntag erweitert wurde. Näheres dazu und die bereits vorhandenen Funktionen siehe [PG408] und [Son08]. Der erste Teil dieses Endberichts enthält die Ausarbeitungen der Projektgruppenteilnehmer der Seminarphase, die in den ersten beiden Vorlesungswochen des Sommersemesters 2009 stattgefunden hat und in der die theoretische Grundlage für die Arbeit dieser Projektgruppe gelegt wurde. Der zweite Teil des Endberichts befasst sich mit der Umsetzung der Arbeiten dieser Projektgruppe. Dazu gehören die Umsetzung eines Mehrbenutzersystems (Kapitel 11), die Einführung von Sichtänderungen und Sichterneuerungen (Kapitel 12 und 13), die Umsetzung optimierter offener Anfragen (Kapitel 14), die Umsetzung von freien Variablen in der Geheimnissprache (Kapitel 15) sowie der Entwurf eines neuen erweiterten Datenbankschemas (Kapitel 17). Am Ende der meisten Kapitel gibt es eine Auflistung von, in der Zukunft möglichen, weiteren Verbesserungen des Prototypen bzw. von Problemen, die noch behoben werden müssen. Am Ende dieses Endberichts gibt es darüber hinaus noch einmal eine zusammenfassende Auflistung dieser TODOs

Semantische Informationsintegration - Konzeption eines auf Beschreibungslogiken basierenden Integrationssystems für die Produktentwicklung

Aufgrund der Notwendigkeit, unkontrolliert aufkommende Datenfluten zu beherrschen sowie der steigenden Produktkomplexität resultiert der Handlungsbedarf, skalierbare Informationsintegrationslösungen zu finden, die einen effizienten und kontextbezogenen Zugriff auf Wissen unterstützen. Einsatz eines semantischen Integrationskonzepts in der Produktentwicklung erweitert den Wissensbeschaffungsraum des Ingenieurs enorm und ermöglicht die Interoperabilität heterogener Informationssysteme