Sack, Harald

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1Evolution oder Revolution eines Mediums?● Informatikunterricht der Zukunft● 2. März 2006●Dr. Harald Sack● Friedrich-Schiller-Universität JenaSemantic WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 2Semantic WebEvolution oder Revolution eines Mediums?2Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 3Inhalte:1. Das World Wide Web – 1990 bis heute2. Die Grenzen des WWW3. Die Vision des Semantic Web4. Wie das Semantic Web die Welt verändertSemantic WebEvolution oder Revolution eines Mediums?Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 41. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Die Geburt des WWWDas WWW wurde 1990 am europäischen Kernforschungszentrum CERN geborenRobert Cailliau Tim Berners Lee3Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 51. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Die Geburt des WWW○ Aber die ursprüngliche Idee reicht viel weiter zurück….Encyclopédie ou Dictionnaire raisonnédes sciences, des arts et des métiers(1772)Denis Diderot(1713-1784)Jean-Baptiste le Rondd'Alembert(1717-1783)Agostino Ramelli (1588), Le diverse et artificiose machine; composte in lingua Italiana et FranceseDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 61. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Die Erfolgstory des WWW○ Der Browser als universale und intuitive BenutzerschnittstelleLynx 19934Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 71. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Die Erfolgstory des WWW○ Der Browser als universale und intuitive BenutzerschnittstelleNCSA Mosaic1994Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 81. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Die Erfolgstory des WWW○ Der Browser als universale und intuitive Benutzerschnittstelle• ermöglicht intuitiven undkomfortablen Zugriffauf eine Vielzahl vonDiensten• verbirgt Details derKommunikation vor demNutzer5Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 91. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Das WWW heute – Web 2.0○ Privatkommunikation, Broadcast, Interaktivität● Web 1.0 orientierte sich an der Funktionsweise der klassischen Massenmedien Æ Broadcast, Einweg-Kommunikation● Nutzer ist von den übrigen Teilnehmern des WWW abgekapselt● Nutzer als anonyme Masse, die lesen, kaufen und Werbebanner anklicken sollenDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 101. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Das WWW heute – Web 2.0○ Privatkommunikation, Broadcast, Interaktivität● Web 2.0 bietet dem Nutzer die Freiheit, Inhalte aktiv mitzugestaltenWebLogs(Blogs)Flickr Tag-CloudsFolksonomies6Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 111. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Das WWW heute – Web 2.0● Web 2.0 bietet dem Nutzer die Freiheit, Inhalte aktiv mitzugestaltenTag-CloudsFolksonomiesNutzer kennzeichnen undkatalogisieren Web-Inhaltemit eigenen Schlagworten (Tags)„Soziale Netze“Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 121. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Das WWW heute – Web 2.0○ Privatkommunikation, Broadcast, Interaktivität● Desktop-Anwendungen migrieren zu Web-Anwendungen (Webtop)GMailE-Mail-ClientS5PräsentationssystemwriteleyTeam-TextverarbeitungWikipediaonline Lexikon7Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 131. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Das WWW heute - (Stand: 03/2006)○ Das World Wide Web bietet Zugriff auf eine gigantisches „Informationsuniversum“○ Schätzungen gehen von mehr als 55 Milliarden Dokumenten im WWW aus○ das WWW ist ein Graph○ Konnektivität des WWW● Schwach verbundene Komponenten○ Hyperlinks werden als ungerichtete Kanten interpretiert○ einzelne Komponente mit ca. 90% aller untersuchten Dokumente● Stark verbundene Komponenten○ Hyperlinks werden als gerichtete Kanten interpretiert○ 28% der untersuchten Dokumente bilden eine stark verbundene Kernkomponente (SCC)Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 141. Das World Wide Web – 1990 bis heute● Die Struktur des WWWBroder e.a.: Graph structure in the web, WWW9, 2000TunnelFortsätze(44 Mio.Knoten)IN(44 Mio Knoten)OUT(44 Mio Knoten)SCC(56 Mio. Knoten)unverbundene Komponenten8Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 152. Die Grenzen des World Wide Web ● Informationsuniversum WWW○ etwa 20 Mrd. Dokumente des WWW sind in Suchmaschinen wie z.B. Google indiziert (Stand 11/2005)○ Dokumentenbestand im WWW verdoppelt sich etwa alle 6 Monate○ ein Ende dieser Entwicklung ist zunächst nicht absehbar…○ Probleme:● Wie finde ich die richtigen (wichtigen) Informationen (vollständig)?● Wie sorge ich dafür, dass jemand die von mir angebotenen Informationen tatsächlich findet?● Kann die Informationssuche (zuverlässig) automatisiert werden?● Kann ich der angebotenen Information auch tatsächlich trauen?Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 16● Das Ende des WWW?○ Was nutzt uns die ganze Informationsfülle?• was ist wichtig, was nicht?• was ist Information, was ist Werbung?• was bedeutet die Information?• wie glaubhaft ist die Information?• was gehört zusammen?• was ist redundant?2. Die Grenzen des World Wide Web9Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 17● Das Ende des WWW?○ Was nutzt uns die ganze Informationsfülle?2. Die Grenzen des World Wide WebMensch verfügt über Kontextwissen / Weltwissenund kann daher Information (meist) richtig deuten…!Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 18● Das Ende des WWW?○ Was nutzt uns die ganze Informationsfülle?○ Æ Das WWW ist zur Nutzung durch den Menschen bestimmt○ WWW basiert auf der Markupsprache HTML○ HTML beschreibty wie Informationen dargestellt werden sollen, y wie Informationen miteinander verknüpft werden können,y aber nicht, was diese Informationen bedeuten….2. Die Grenzen des World Wide WebSemantik ???10Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 19● Semantik 2. Die Grenzen des World Wide WebDie Semantik (Bedeutungslehre) ist das Teilgebiet der Sprachwissenschaft (Linguistik), das sich mit  Sinn und  Bedeutungvon Sprache beziehungsweise sprachlichen Zeichen befasst.Die Semantik kümmert sich um die Frage, wie Sinn und Bedeutung von komplexen Begriffen aus denen von einfachen Begriffenabgeleitet werden können und stützt sich dabei in der Regel auf die Syntax. Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 20● Das Ende des WWW?○ Æ Das WWW ist zur Nutzung durch den Menschen bestimmt2. Die Grenzen des World Wide WebProgramm (z.B. Robot) kann nicht unterscheiden zwischen wichtiger / unwichtiger Information?!?11Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 21● Das Ende des WWW?○ Æ Das WWW ist zur Nutzung durch den Menschen bestimmt○ Problemfelder:[1] InformationssucheÆ „wo finde ich…?“[2] InformationsextraktionÆ „was ist wichtig?“[3] WartungÆ „sind meine Daten (noch) konsistent?“[4] PersonalisierungÆ „was mich interessiert…“2. Die Grenzen des World Wide WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 22● Problemfeld 1: Informationssuche2. Die Grenzen des World Wide Web• Keyword-Suche führt zu vielennicht relevanten Ergebnissen• Bedeutungsunterschiede• Homonyme• unterschiedlicher Kontext• Keyword-Suche findet nichtalle relevanten Ergebnisse• Synonyme• fehlende Kontext-präzisierungSEMANTISCHE Verschlagwortung12Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 23● Problemfeld 2: Informationsextraktion2. Die Grenzen des World Wide WebEinbindung zusätzlicher SEMANTIK• kann nur von menschlichem“Agenten“ korrekt durchgeführtwerden• Software-Agent verfügt nicht über (kulturelles) KontextwissenWeltwissen• um Informationen aus der Text- /Bilddarstellung zu lösenDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 24● Problemfeld 3: Wartung2. Die Grenzen des World Wide Webmaschinelle Wartung benötigtInformation über SEMANTIK• je komplexer und größer dieWebSite, desto aufwändiger dieWartung der oft nurschwach-strukturierten Daten• Problem:• Konsistenz• Korrektheit• Aktualität13Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 25● Problemfeld 4: Personalisierung2. Die Grenzen des World Wide Weberfordert Möglichkeit derRepräsentation von SEMANTIK• Anpassung des dargestelltenInformationsinhalts an diepersönlichen Bedürfnisse und Anforderungen• Problem: „woher kommen die benötigten Informationen?“• Informationsanbieter vs. InformationskonsumentDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 26● Die ursprüngliche Vision des WWW3. Die Vision des Semantic Web„The Web was designed as an information space, with the goalthat it should be useful not only for human-human communication, but also that machines would be able to participate and help… “Tim Berners-Lee, Semantic Web Roadmap, Sept 1998HTML als Sprache zur Informationsdarstellung im WWWbesitzt keine Möglichkeit, die Bedeutung der dargestelltenInformation auszudrückenDas volle Potenzial des WWW wird nicht genutzt…Tim Berners-LeeI knowwhat youmean…14Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 27● Die ursprüngliche Vision des WWW3. Die Vision des Semantic Web• ursprüngliche Beschreibungdes WWW beschreibt unter-schiedliche Beziehungenzwischen Dokumenten• describes• includes• refers to• …• diese Beziehungen werden heute im WWW als nicht-attributiertes Hyperlink ausge-drücktÆ Semantik ging verloren!Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 28● Die Vision des Semantic Web○ 1997, WWW7 in Brisbane, Australien● TBL stellt seine Vision eines „Global Reasoning Web“ vor○ 1998, WWW8 in Toronto, Kanada● TBL präsentiert seine „Semantic Web Roadmap“○ Was ist das Semantic Web?○ Was kann das Semantic Web?○ Was ist das Semantic Web nicht?○ Wird das Semantic Web unser Leben verändern?○ …3. Die Vision des Semantic WebTim Berners-Lee15Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 29● Was ist das Semantic Web?○ „The Semantic Web is a web of data, in some ways like a global database.“ ○ „…a universal Web of semantic assertions“ ○ „…emphasises the intelligent manipulation of theknowledge that is made available via the web.“○ „The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given well-defined meaning, betterenabling computers and people to work in cooperation"3. Die Vision des Semantic WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 30● Was ist das Semantic Web?○ Das Semantic Web ist eine Art globaler Datenbank, das ein universales Netz semantischer Aussagen bereit hält○ Das Semantic Web kann sein Potenzial nur dann ausschöpfen, wenn Daten sowohl von Programmen als auch von Menschen ausgetauscht und verarbeitet werden können○ Programme müssen heterogene Daten austauschen und gemeinsam verarbeiten können, auch wenn diese Programme völlig unabhängig voneinander entwickelt wurden.3. Die Vision des Semantic Web16Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 31● Was kann das Semantic Web?Stufe 1:Textdokumente undDatenbankeinträgeStufe 2:XML-Dokumente miteinheitlichem VokabularStufe 3:RDF-Taxonomien undDokumente mit unterschied-lichem VokabularStufe 4:OWL-Ontologien undautomatischesSchlussfolgern3. Die Vision des Semantic WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 32● Was kann das Semantic Web?○ Stufe 1: Textdokumente und DatenbankeinträgeDaten sind Anwendungsbezogen (proprietär), Semantik steckt in den jeweiligen Anwendungen, nicht in den Daten● z.B.  Warenkatalog bei Amazon, Index von Google, Datenbestand bei Ebay, …○ Stufe 2: XML-Dokumente mit einheitlichem VokabularInnerhalb bestimmter vorgegebener Domäne erreichen Daten Unabhängigkeit von der Anwendung und können so zwischen Anwendungen ausgetauscht werden● z.B. Dublin-Core Bibliografien zur unabhängigen Beschreibung von Dokumenten, Google API WebService,…3. Die Vision des Semantic Web17Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 33● Was kann das Semantic Web?○ Stufe 3: RDF-Taxonomien und Dokumente mit unterschiedlichem VokabularDaten stammen aus unterschiedlichen Domänen und werden durch hierarchisch strukturierte Taxonomien klassifiziert. Einfache Beziehungen zwischen den einzelnen Kategorien dienen der Kombination von Daten.● z.B.  „Webtechnologien“ ist eine „Vorlesung“ ist eine „Lehrveranstaltung“● z.B.  „Theoretische Informatik“ gehört zum „Institut für Informatik“ gehört zur „Fakultät Mathematik und Informatik“ gehört zur „FSUJena“3. Die Vision des Semantic WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 34● Was kann das Semantic Web?○ Stufe 4: OWL-Ontologien und automatisches Schlussfolgern● Neue Daten können aus bestehenden Daten gewonnen werden durch die Anwendung von Schlussfolgerungsregeln.Daten, Eigenschaften von Daten und Beziehungen zwischen Daten lassen sich semantisch beschreiben.○ z.B. automatisches Übersetzen eines Dokuments von einer Domäne in eine andere○ z.B. Formulieren komplexer Abhängigkeiten und Bedingungen○ Æ Anwendung „versteht“ Daten3. Die Vision des Semantic Web18Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 35● Was kann das Semantic Web?○ Kann man den semantischen Daten auch trauen?● Authentizität Ist der mutmaßliche Urheber (Autor) auch der Tatsächliche?● IntegritätWurden die Daten manipuliert?○ Public Key Kryptografie und digitale Signaturen● Semantische Daten müssen signiert werden, damit Inferenzsysteme deren Zuverlässigkeit mit in Betracht ziehen können● Semantisches Dokument   = Sammlung von Aussagen +zugehörige Signaturen3. Die Vision des Semantic WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 36● Was kann das Semantic Web?3. Die Vision des Semantic WebURI UnicodeXML / XSD NamespacesRDFRDFSchemaOntologies (OWL) RulesTrustSignatureEncryptionSPARQLLogic FrameworkProof19Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 37● Was ist das Semantic Web nicht?○ Nicht Teil des Semantic Webs sind (jetzt und in naher Zukunft)● assoziatives Schlussfolgern● räumliches Denken● Erkennung von Text, Bildern, Gesten, etc… ● Komplexe Entscheidungsprozeduren● Schlussfolgern aus unvollständigen oder kontextabhängigen Informationen● …○ „Just as Prolog is not AI but merely a useful tool for it, SW might bejust a good tool for AI“ 3. Die Vision des Semantic WebDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 38● Suchmaschinen● Eingabe in Suchmaschine: “GOLF von 2000“● Nachfrage zu “GOLF“: PKW oder SPORTART oder SONSTIGES ?Verfeinerung: PKW● Nachfrage zu “2000“: Baujahr oder technische Parameter?Verfeinerung: Baujahr● Nachfrage zu “GOLF von 2000“: Verkaufsangebote, Dokumentation oder sonstige Artikel ?   Verfeinerung: Dokumentationen● Nachfrage zu “Dokumentationen“: …4. Wie das Semantic Web die Welt verändert20Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 39● Suchmaschinen (II)● Eingabe in Suchmaschine: “GOLF von 2000“● Sonstige (persönliche) verfügbare Informationen:○ Benutzer hat in den vergangenen Monaten regelmäßig die Ergebnisse von Profi-Golfturnieren abgerufen○ Benutzer hat im vergangenen Jahr eine Garnitur Golfschläger (via Online-Shopping) gekauft○ Benutzer hat die RSS-Feeds zu Golf-Fachpublikationen imWeb abonniert○ Benutzer hat den Bildschirm-Hintergrund „Pebble-Beach“ gewählt○ Benutzer besitzt die Rechte an der Domain www.playing-golf.de○ …4. Wie das Semantic Web die Welt verändertDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 40● Reiseplanung● Eingabe an den persönlichen Agenten:Urlaub, mind. 10 Tage, mit Familie, am Meer<2000€● Agent überprüft Terminkalender von jedem Familienmitgliedund identifiziert entsprechende Freiräume● Agent überprüft Urlaubsangebote innerhalb der gefundenen Termine entsprechend den Anforderungen○ Orte einschränken○ Familienfreundlichkeit?○ Gibt es in der Nähe einen Golfplatz?○ …● Agent erfragt freie Kapazitäten und stellt eine Auswahl der ermittelten Angebote entsprechend bekannter Nutzerpräferenzen zusammen4. Wie das Semantic Web die Welt verändert21Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 41● Reiseplanung (II)● Eingabe an den Agenten: “Buche Reise xy“● Agent führt notwendige Buchungen durch○ Fluggesellschaft / Bahn / …○ Hotel○ Mietwagen (der notwendigen Größe…)○ Ausflüge vor Ort○ …● Agent veranlasst Finanztransaktionen● Agent trägt Termin in die Kalender der Familienmitglieder ein ● Agent erstellt Routenplanung für das Navigationsgerät im familieneigenen PKW für die Fahrt zum Flughafen und reserviert einen günstigen Platz im Flughafenparkhaus4. Wie das Semantic Web die Welt verändertDr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 42● Zusammenfassung○ Das Semantic Web soll es (autonom agierenden) Anwendungsprogrammen ermöglichen● heterogene, über das Web zugreifbare Daten (Web Data + Web Services) miteinander in Beziehung zu setzen, ● diese Daten gemeinsam zu nutzen (Synergieeffekte), ● und aus diesen neue Informationen zu gewinnen (Inferenzmechanismen)○ Semantic Web und WWW ergänzen sich gegenseitigSemantic WebEvolution oder Revolution eines Mediums?22Dr. Harald Sack, Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Informatik 43Semantic WebEvolution oder Revolution eines Mediums?

Semantic Web - Evolution oder Revolution eines Mediums?

https://www.db-thueringen.de/servlets/MCRFileNodeServlet/dbt_derivate_00008159/SemanticWeb-EvolutionRevolution.pdf

Semantic Web - Evolution oder Revolution eines Mediums?

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