Ontology Services for Knowledge Organization Systems

Ontologies and other knowledge organization systems, such as controlled vocabularies, can be used to enhance the findability of information. By describing the contents of documents using a shared, harmonized terminology, information systems can provide efficient search and browsing functionalities for the contents. Explicit descriptive metadata aims to solve some of the prevailing issues in full text search in many search engines, including the processing of synonyms and homonyms. The use of ontologies as domain models enables the machine-processability of contents, semantic reasoning, information integration, and other intelligent ways of processing the data. The utilization of knowledge organization systems in content indexing and information retrieval can be facilitated by providing automated tools for their efficient use. This thesis studies and presents novel methods and systems for publishing and using knowledge organization systems as ontology services. The research is conducted by designing and evaluating prototype systems that support the use of ontologies in real-life use cases. The research follows the principles of the design science and action research methodologies. The presented ONKI system provides user interface components and application programming interfaces that can be integrated into external applications to enable ontology-based workflows. The features of the system are based on analyzing the needs of the main user groups of ontologies. The common functionalities identified in ontology-based workflows include concept search, browsing, and selection. The thesis presents the Linked Open Ontology cloud approach for managing and publishing a set of interlinked ontologies in an ontology service. The system enables the users to use multiple ontologies as a single, interoperable, cross-domain representation instead of individual ontologies. For facilitating the simultaneous use of ontologies published in different ontology repositories, the Normalized Ontology Repository approach is presented. As a use case of managing and publishing a semantically rich knowledge organization system as an ontology, the thesis presents the Taxon Meta-Ontology model for biological nomenclatures and classifications. The model supports the representation of changes and differing opinions of taxonomic concepts. The ONKI system and the ontologies developed using the methods presented in this thesis have been provided as a living lab service http://onki.fi, which has been run since 2008. The service provides tools and support for the users of ontologies, including content indexers, information searchers, ontology developers, and application developers.Ontologioita ja muita tietämyksen järjestämisen menetelmiä, kuten kontrolloituja sanastoja, voidaan käyttää tiedon löytämisen parantamiseksi. Kun dokumenttien sisällöt kuvaillaan käyttämällä jaettua, yhtenäistettyä terminologiaa, tietojärjestelmät voivat tarjota tehokkaita haku- ja selaustoiminnallisuuksia sisältöihin. Eksplisiittisesti esitetty, kuvaileva metatieto pyrkii ratkaisemaan monien hakukoneiden käyttämän kokotekstihaun ongelmia, kuten synonyymien ja homonyymien huomioimisen. Ontologioiden käyttäminen käsitemalleina mahdollistaa sisältöjen koneellisen käsittelyn, semanttisen päättelyn, tiedon integroinnin ja muita älykkäitä menetelmiä. Tietämyksen järjestämisen menetelmien hyödyntämistä sisältöjen indeksoinnissa ja haussa voidaan helpottaa tarjoamalla käyttäjille automatisoituja työkaluja niiden tehokkaaseen käyttämiseen. Tässä väitöskirjassa tutkitaan ja esitetään uudenlaisia menetelmiä ja järjestelmiä tietämyksen järjestämisen menetelmien julkaisemiseksi ontologiapalveluina. Tutkimus on toteutettu suunnittelemalla ja arvioimalla prototyyppijärjestelmiä, jotka edistävät ontologioiden käyttämistä todellisissa käyttötapauksissa. Tutkimus nojautuu suunnittelutieteen ja toimintatutkimuksen metodologioiden periaatteisiin. Työssä esitetty ONKI-järjestelmä tarjoaa käyttöliittymäkomponentteja ja ohjelmallisia rajapintoja, jotka voidaan integroida ulkoisiin sovelluksiin ontologiaperustaisten työnkulkujen mahdollistamiseksi. Järjestelmän ominaisuudet on toteutettu perustuen ontologioiden keskeisten käyttäjäryhmien tarpeiden selvittämiseen. Ontologiaperustaisista työnkuluista tunnistettuja yleisiä toiminnallisuuksia ovat käsitteen haku, selailu ja valinta. Tässä työssä esitetään linkitetyn avoimen ontologiapilven menetelmä toisiinsa linkitettyjen ontologioiden ylläpitämiseen ja julkaisemiseen ontologiapalvelussa. Järjestelmän avulla käyttäjät voivat käyttää useita ontologioita yhtenä, yhteentoimivana, alat yhdistävänä kokonaisuutena erillisten ontologioiden sijaan. Eri ontologiapalveluissa julkaistujen ontologioiden samanaikaisen käytön helpottamiseksi esitetään normalisoidun ontologiapalvelun menetelmä. Käyttötapauksena semanttisesti rikkaan tietämyksen järjestämisen menetelmän ylläpitämisestä ja julkaisemisesta työssä esitetään biologisten nimistöjen ja luokitusten taksonominen ontologiamalli. Malli mahdollistaa taksonomisten käsitteiden muutosten ja toisistaan poikkeavien näkemysten esittämisen. ONKI-järjestelmä ja työssä esitetyillä menetelmillä kehitetyt ontologiat ovat olleet käytettävissä living lab -palvelussa http://onki.fi, joka on ollut toiminnassa vuodesta 2008 lähtien. Palvelu tarjoaa työkaluja ja tukea ontologioiden käyttäjille, kuten tiedon indeksoijille, hakijoille, ontologioiden kehittäjille ja sovelluskehittäjille

Helppokytkentäiset ontologiapalvelut semanttisessa webissä

Ontologiat luovat semanttisen webin perustan: ne toimivat yhteisinä jaettuina käsitteistöinä, joiden avulla tietokoneet voivat käsitellä tietoa älykkäämmin. Jotta eri toimijat voivat hyödyntää yhteisiä käsitteistöjä sovelluksissaan, ontologiat on julkaistava heidän käyttöönsä. Yksinkertaisimmillaan ontologiat voidaan julkaista datana, tiedostomuodossa. Tällöin jokainen toimija joutuu toteuttamaan itse toiminnallisuuksia ontologioiden hyödyntämiseen. Osa toiminnallisuuksista on yleisiä, useissa järjestelmissä toistuvia, kuten ontologian visualisointi, selaaminen ja käsitehaku. On kuitenkin kustannustehokkaampaa toteuttaa yleisiä ontologiatoiminnallisuuksia valmiina palveluina. Palveluita voidaan tarjota ihmiskäyttäjille käyttöliittymäkomponentteina sekä ohjelmalliseen käyttöön rajapintoina, joita käyttämällä toiminnallisuudet voidaan integroida asiakasjärjestelmiin. Lisäksi käytettäessä ontologioita palveluina toimijoiden käytössä on aina ontologioiden ajantasaiset versiot. Tässä tutkielmassa kuvataan ontologioiden käyttäjäryhmien - ontologioiden kehittäjien, tiedon annotoijien, tiedon hakijoiden ja semanttisen webin sovellusten kehittäjien - tarpeita sekä esitellään ontologioiden hyödyntämiseen kehitettyjä sovelluksia. Yleisten ontologioiden käyttämiseen liittyvien toiminnallisuuksien tarjoamiseksi esitetään ontologiapalvelu ONKI, joka julkistettiin virallisesti käyttöön syyskuussa 2008

Keskinopean moottorin turboahdinjärjestelmän sijoittelun parantaminen

The area of focus in developing large bore medium speed engines are reducing nitrogen oxide emissions and improving fuel economy. Usually, both targets cannot be achieved simultaneously, since a solution lowering the production of nitrogen oxides has a negative impact on fuel consumption, and vice versa. A two-stage turbocharging system, utilizing Miller timing, can lower both nitrogen oxide emissions and fuel consumption at the same time. In Miller timing the intake stroke of the engine ends earlier than normally, resulting in a lower intake air temperature at the end of the intake stroke. This results in a lower temperature at the end of the compression stroke, lowering the production of nitrogen oxides, which are formed in high temperatures. Two-stage turbocharging has proven to be the most practical way to produce very high boost pressures, required to utilize Miller timing. However, a two-stage turbocharging system is larger and heavier than a single-stage turbocharging system. The goal of the study was to design a compact two-stage turbocharging system, with a good dynamic behavior, for a large bore medium speed engine. The larger mass and size of a two-stage turbocharging system changes the dynamic behavior of the system. The first eight designs were evaluated and scored, stressing the importance of a low center of gravity, easy servicing, and a compact design. Two designs were chosen for further development. In the first chosen design, all of the turbochargers are fastened to a single turbocharger bracket. In the second chosen design, the turbocharging system is divided into separate low pressure and high pressure sections. This increases the design freedom of the turbocharging system, but increases the amount of components, size, and mass. Natural frequency calculations, modelling the dynamic behavior of a system, were carried out to the detailed designs. The first design had a problematic dynamic behavior, due to its large mass and little support to the engine. In the second design, the problematic dynamic behavior was found mainly in the low pressure section, and the problematic natural frequencies were higher than in the first design. Future designing will benefit from the two separate turbocharging sections, giving more freedom to adjust the dynamic behavior. The dynamic behavior of the models can be improved in the future by adjusting their mass, stiffness, and component placement.Keskinopeiden polttomoottoreiden kehittämisen painopisteitä ovat typen oksidipäästöjen vähentäminen ja polttoainetaloudellisuuden parantaminen. Yleensä molempia tavoitteita ei voida saavuttaa yhtäaikaa, sillä typen oksidipäästöjä alentavalla ratkaisulla on negatiivinen vaikutus polttoaineen kulutukseen ja päinvastoin. Kaksivaiheisella turboahdinjärjestelmällä, hyödyntäen Miller-ajoitusta, pystytään yhtäaikaa alentamaan typen oksidipäästöjä ja polttoaineen kulutusta. Miller-ajoituksessa moottorin imutahti päättyy normaalia aiemmin, johtaen alhaisempaan imuilman lämpötilaan imutahdin päättyessä. Tämän seuraksena myös puristustahdin loppulämpötila on alhaisempi, jolloin korkeissa lämpötiloissa muodostuvat typen oksidipäästöt laskevat. Miller-ajoituksen hyödyntäminen vaatii hyvin korkeita ahtopaineita, joiden tuottamiseen kaksivaiheinen turboahtaminen on osoittautunut käyttökelpoisimmaksi ratkaisuksi. Kaksivaiheinen turboahdinjärjestelmä on kuitenkin yksivaiheista turboahdinjärjestelmää kookkaampi ja painavampi. Työn päämääränä oli suunnitella kompakti kaksivaiheinen turboahdinjärjestelmä hyvällä dynamiikalla keskinopeaan moottoriin. Kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän suurempi koko ja massa muuttivat järjestelmän dynaamista käytöstä. Suunnittelun ensimmäiset kahdeksan mallia arvioitiin ja pisteytettiin, painottaen alhaista painopistettä, hyvää huollettavuutta ja kompaktia rakennetta. Näistä kaksi valittiin jatkosuunnitteluun. Ensimmäisessä valitussa mallissa kaikki turboahtimet olivat kiinnitetty yhteen turboahdinhyllyyn. Toisessa valitussa mallissa turboahdinjärjestelmä oli jaettu erillisiin matala- ja korkeapaineosiin. Ratkaisu lisäsi suunnittelun vapautta, mutta kasvatti turboahdinjärjestelmän komponenttimäärää, kokoa ja massaa. Järjestelmän dynaamista käytöstä mallintava ominaistaajuuslaskenta suoritettiin jatkosuunnittelun malleille. Ensimmäisen mallin kohdalla dynaaminen käytös oli ongelmallista, johtuen suuresta massasta ja vähäisestä tuennasta moottoriin. Toisessa mallissa dynaamisen käytöksen ongelmat esiintyivät matalapaineosassa ja ongelmalliset ominaistaajuudet olivat korkeammalla kuin ensimmäisessä mallissa. Toisen mallin kahden erillisen turboahdinjärjestelmän ansiosta suunnittelulla on enemmän vapauksia säätää dynaamista käytöstä. Molempien mallien dynamiikkaa voitaisiin tulevaisuudessa parantaa säätämällä niiden massaa, jäykkyyttä ja komponenttien sijoittelua

Extending the Finnish Linked Data Infrastructure with Natural Language Processing Services in FIN-CLARIAH

Peer reviewe

Analyzing and Visualizing Prosopographical Linked Data Based on Biographies

Peer reviewe

Bio CRM: A Data Model for Representing Biographical Data for Prosopographical Research

Peer reviewe

Modeling and Publishing Finnish Person Names as a Linked Open Data Ontology

Online workshop.Peer reviewe

Automatic Annotation Service APPI : Named Entity Linking in Legal Domain

Texts referencing court decisions and statutes can be difficult to understand without context. It can be time consuming and expensive to find related statutes or to learn about context specific terminology. As a solution, we utilized a named entity linking tool for extracting information and tailored it into a service, Appi, that can automatically annotate legal documents to provide context to the readers. The service can identify and link named entities and references to legal texts to corresponding vocabularies and data sources by combining statistics- and rule-based named entity recognition with named entity linking. The results provide users with enhanced reading experience with contextual information and the possibility to access related materials, such as statutes and court decisions.Peer reviewe

Semantic National Biography of Finland

Peer reviewe

Extracting Knowledge from Parliamentary Debates for Studying Political Culture and Language

Publisher Copyright: © 2022 Copyright for this paper by its authors.This paper presents knowledge extraction and natural language processing methods used to enrich the knowledge graph of the plenary debates (textual transcripts of speeches) of the Parliament of Finland. This knowledge graph includes some 960 000 speeches (1907–2021) interlinked with a prosopographical knowledge graph about the politicians. A recent subset of the speeches was used to extract named entities and topical keywords for semantic searching and browsing the data and for data analysis. The process is based on linguistic analysis, named entity linking, and automatic subject indexing. The results were included into the ParliamentSampo knowledge graph in a SPARQL endpoint. This data can be used for studying parliamentary language and culture in Digital Humanities research and for developing applications, such as the ParliamentSampo portal.Peer reviewe