mobile anwendungen des semantischen web informatik 2004 – informatik verbindet universität ulm,...
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Mobile Anwendungen des Semantischen Web
INFORMATIK 2004 – Informatik verbindetUniversität Ulm, 22.09.04
Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbHStuhlsatzenhausweg 3, Geb. 43.8
66123 SaarbrückenTel.: (0681) 302-5252/4162Fax: (0681) 302-5383/5341E-mail: [email protected]
WWW: http://www.dfki.de/~wahlster
Wolfgang Wahlster
© W. Wahlster
Semantik := Bedeutung sprachlicher Ausdrücke
Bisheriges Web: Netz von unspezifiziertenVerbindungen zwischen Webseiten (URL, URI).Webseiten selbst sind nur für den Menscheninhaltlich analysierbar (= syntaktisches Web).
Semantisches Web: Netz von Inhalten, in denenWebseiten über semantische Beziehungen untereinanderverknüpft sind. Webseiten selbst sind auch für Softwaresysteme inhaltlich analysierbar.
Zum Begriff „Semantisches Web“
© W. Wahlster
Syntaktisches vs. Semantisches Web
Syntaktisches Web
Semantisches Web
OWL
HTMLXML
verstehtInhalt
versteht Inhalt
kann lesen
und anzeigen
kein inhaltliches
Verstehen
© W. Wahlster
6 Hauptphasen der
Internet-Nutzung
1
Forschungsnetze
2 3 4 5
EMailWWW
MobileInternet-Dienste
Ein-gebetteteInternet-Dienste
M2M
2003
t
2004
6
Seman-tischeWeb-
dienste
© W. Wahlster
Erste Generation Zweite Generation Dritte Generation
Statische Web-Seiten
Papierersatz in HTML
Interaktive Web-Seiten
JavaScripts und Applets
Datenbank-Zugriff undTemplate-basierte
Generierung
DynamischeWeb-Seiten
SemantischeWeb-Dienste
Netbots,Informationsextraktion,
Präsentationsplaner
AdaptiveWeb-Seiten
Benutzermodellierung,Maschinelles Lernen,
Online Layout
Drei Generationen von Web-Seiten
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Trendanalyse des Feldafinger-Kreises zum Semantischen Web (Version 09/04)
SemantischeInformations-
integration
Ontologie-Werkzeuge
Medien Trans-
formation
Ontologie- sprachen
IntelligenteSuchagenten
Metadaten Generierung
Branchen- Ontologien
SemantischesGrid
Seman-tisches
Multimedia-Markup
SemanticRouting
Regel- Markup
und-Anwendung
Inferenz-basiertes Retrieval
Seman-tisches
Surfen & Soft Retrieval
Anwendungsreife
hoch
mittel
gering0- + + +- -
Lernen von und mit Ontologien
Methoden des OntologieEngineerings
Integration& Abgleich von
Ontologien
Wettbewerbsstellung von Deutschland
SemantischeWebdienste
Semantisches
Blogging
© W. Wahlster
OWL-SWebdienst
Vier Ebenen von Mark-up-Sprachen im Web
Inhalt : Struktur : Form = 1 : n : m
WWW-DokumentWWW-Dokument
Inhalt
Struktur
Form
OWL
XML
HTML
© W. Wahlster
Framesprachen
Objektoriente
Wissensrepräsentation
Framesprachen
Objektoriente
Wissensrepräsentation
Konzeptsprachen/Terminologische Logiken
Formale SemantikSubsumption, Inferenzen
Konzeptsprachen/Terminologische Logiken
Formale SemantikSubsumption, Inferenzen
Websprachen
XML- und RDF-Syntax
Websprachen
XML- und RDF-Syntax
OWLOWLGrundlagenforschung
am DFKI : Baader, Bürckert, Nebel, Nutt,
Smolka
Erste Spin-off Firmen:
Ontoprise, Racer Systems
OWL führt drei Sprachfamilien zusammen
© W. Wahlster
März 2003, MIT PressISBN 0-262-06232-18 x 9, 392 Seiten., 98 illus.$40.00/£26.95
Herausgegeben von:Dieter Fensel, James A. Hendler, Henry Lieberman and Wolfgang Wahlster
Vorwort von: Tim Berners-Lee
Spinning the Semantic Web
© W. Wahlster
Personalisierung
Die Darstellung von Webinhalten in unterschiedlichen Strukturen und Formen
Personalisierte und adaptive Präsentation von Webinhalten
StrukturXML1 XML2 XMLn
InhaltOWL (Ontology Web Language)
LayoutHTML11 HTML1m HTML21 HTML2o HTML31 HTML3p
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1. Syntaktisches versus Semantisches Web
2. SmartWeb: Beispiele für mobile semantische Webdienste
3. OWL-S: Die Beschreibung semantischer Webdienste
4. Die automatische Dienstekomposition als Planungsproblem
5. Informationsextraktion und Sprachtechnologie zur
automatischen Annotation syntaktischer Webseiten
6. Konklusion
Gliederung
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Mobiler breitbandiger
InternetzugangUMTS/WLAN
Mobiler Multimodaler Dialog
Sprache, Gestik, Haptik, Mimik
Semantisch annotierte Webseiten
Automatisch annotierte
Intranetseiten
Klassische HTML-
Webseiten
Sprachtechnologie, Informationsextraktion
Semantisches WebNeu: Offener Themenbereich Neu: Fragebeantwortung
SmartWeb: Mobiler Breitbandzugang zum Semantischen Web
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Internet
Sichere Verbindung
UMTS
WLAN
Zunkünftige 4G Technologieversorgt den Nutzer in allen Situationenautomatisch mit der jeweils besten sicheren Verbindung
Nahtloser ÜbergangZwischen UMTS in der Fläche und WiMAX/WLAN im Hotspot und Zuhause
Always Best Connected: Mobile und allgegenwärtige Internet-Dienste
© W. Wahlster
MultimodaleUMTS Systeme
Lokalisierter Zugriff auf mobile Internetdienste
Zugriff auf Webinhalte und Webdienste zu jeder Zeit
von jedem Ort
Zugriff auf Intranet und
Virtual Private Networks von mobilen Geräten
Zugriff auf Edutainment und Infotainment DiensteZugriff auf Edutainment
und Infotainment Dienste
Zugriff auf Nachrichten (voice, email, multimedia, MMS)
zu jeder Zeit auf jedem Gerät
Zugriff auf Nachrichten (voice, email, multimedia, MMS)
zu jeder Zeit auf jedem Gerät
PersonalisierungPersonalisierung
LokalisierungLokalisierung
© W. Wahlster
MotorolaA920
UMTS-Handy mit Assistiertem
Globalem Positionierungs-System (AGPS)
Lokalisierung von UMTS-Nutzern
Cell ID (Micro cell) ca. 3000m
AGPSca. 5-10m
OTDOAca. 25-50m
Cell ID + Segment ca. 2000m
Cell ID + Segment + TA ca. 500m
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[D x, D y, D z ]
Korrektur-Server
[sat1, t1][sat2, t2][sat3, t3][sat4, t4]
JAVA Midlet für Korrekturberechnung
UMTS-Handy mit eingebautem GPS-
Empfänger
Von LKVK exakt vermessene Position
[sat1, t1]
[sat12, t12]
RAW-Daten
50 cm Genauigkeit in 100 km Entfernung vom Korrektur-Server bei sehr schneller Übertragung, so dass die Satellitenbewegung vernachlässigbar ist.
Schnelle UMTS-Verbindung
Neues Prinzip zur hochpräzisen Außenpositionierung
© W. Wahlster
IMS Institut für Maschinelle Sprachverarbeitung,Universität Stuttgart Ludwig-Maximilians-
Universität München
European Media Lab
IT-2006 und Futur-Programm
BMBF: 13,7 Mio Euro (Dr. Reuse)
Leiter: W. Wahlster
Laufzeit: 2004-2007
SmartWeb-KonsortiumBMBF
Softwaresysteme
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Mobiler Zugriff im Smart Web
Price: $841.00
Wieviel ist das in Euro?
Semantische Metainfoüber Webdienste
Preis: €732,068
Die Kamerakostet 732,07
Euro.
Currency Converter
© W. Wahlster
Multimodale Konfiguration von Anwendungen im Smart Web
Entferne in diesen Bildern die roten
Augen, speichere sie im Album
Geburtstagsfeier 2003 und lasse mir davon von Pixum Abzüge
zusenden!
Die gewünschten Bilder werden in zwei
Tagen per Post zugeschickt.
© W. Wahlster
Wo ist hier im Umkreis von 5 Km
die günstigste Tankstelle für
Super-Benzin?
Wo ist hier im Umkreis von 5 Km
die günstigste Tankstelle für
Super-Benzin?
Ich zeige Ihnen den Weg zur günstigsten Tankstelle.
Ich zeige Ihnen den Weg zur günstigsten Tankstelle.
Sprachbasierte Suche nach dem preisgünstigsten Angebot am Beispiel der Tankstellensuche im KFZ
© W. Wahlster
Achtung, Aquaplaning
in 100 Meter !!!
Peer-to-Peer Austausch von Sensorischer information
GPS: Geodaten
GPS: Geodaten
Sensorik
Semantische Peer-to-PeerVerbindung
© W. Wahlster
Komposition mehrere semantischer Webdienste zu einem "räumlichen Wecker"
DFKI City Shopper ein ortssensitiver Mehrwertdienst
© W. Wahlster
Das UMTS-Handy als Gesundheitsberater
AllergieChecker: Abgleich von individuellen Allergieprofilen mit Produktinformation
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Produktdatenbank
4018462143001
Demonstration AllergieChecker
© W. Wahlster
Vom klassischen Web zu semantischen Webdiensten
WWWHTTP, URL, HTML, XML
Semantisches Web
Webdienste
RDF, OWLUDDI, WSDL,
SOAP
Semantische WebdiensteOWL-S
© W. Wahlster
WissensrepräsentationOntologie-
repräsentation
Benutzermodellierung
Sprachverarbeitung
Mobile MultimodaleBenutzerschnittstellen
Inferenzsysteme
Agententechnologie
Planungssysteme
Die Integration aktueller KI-Technologien im SmartWeb-Projekt
© W. Wahlster
Die Zielsetzung einer Inhaltsbeschreibungssprache für Webinhalte Basis für
die Berechnung
semantischer Äquivalenzsyntaktisch unterschiedlicher
Repräsentationen
Ziel-sprache
für die Bedeutungs-
repräsentation natürlich-
sprachlicherEingaben
Quell-sprache
für die Generierung eindeutigernatürlich-
sprachlicherAusgaben
Basis für effiziente
Inferenzen überWebinhalte
Gemeinsames Verständnis
aller Informationskonsumenten(Benutzer, Suchmaschine,
Webdienst, Sprachgenerator)
Repräsentation derBedeutung
von Webinhalten
© W. Wahlster
Beschreibungslogik
Typische Konstruktoren
Ein Mann,
der mit einer Doktorin verheiratet ist
und mindestens drei Kinder hat, die
alle Informatiker sind.
Mensch п ¬ Weiblich,
verheiratet-mit Doktor п( 3 Kinder) п
Kinder. Informatiker
C п D, ¬ C, r. C, r, ( nr)
© W. Wahlster
ELTERNTEILELTERNTEIL
GROSSVATERGROSSVATER
ELTERNTEILELTERNTEIL
MENSCHMENSCH
GELDGELDMENSCHMENSCH
MANNMANN
MENSCHMENSCH
SPECIALIZES-Kante
S
S
S
S
VR
VR
VR
RRRR
RR
RR
VR
P 1 KIND
P 1 KIND P 1 ENKEL
EINKOMMEN
Automatische Klassifikation in OWL-Ontologien
© W. Wahlster
ELTERNTEILELTERNTEIL
GROSSVATERGROSSVATER
ELTERNTEILELTERNTEIL
MENSCHMENSCH
GELDGELDMENSCHMENSCH
MANNMANN
MENSCHMENSCH
SPECIALIZES-KanteBerechneteSubsumptionsbeziehung
S
S
S
S
VR
VR
VR
RRRR
RR
RR
VR
P 1 KIND
P 1 KIND P 1 ENKEL
EINKOMMEN
Automatische Klassifikation in OWL-Ontologien
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Inferenzdienste in Konzeptsprachen
In der Ontologie:
In der gesamten Wissenbasis:
Sind alle Konzepte verschieden oder stimmen welche überein? (Äquivalenz)
Welche Unterbegriffsbeziehungen bestehen? (Klassifikation)
Welche Rollen-Beziehungen gelten daher für die Begriffe? (Vererbung)
Ist ein definierter Begriff sinvoll oder ist die Klasse grundsätzlich leer? (Inkohärenz)
Haben zwei Klassen gemeinsame Instanzen oder nicht? (Disjunktheit)
Ist die WB konsistent?
(Konsistenz)
Welche Klassen instantiiert ein gegebenes Objekt?
(Realisierung)
Welche der bekannten Elemente enthält eine vorgegebene Klasse? (Retrieval)
Welche (Rollen-)Beziehungen bestehen zwischen verschiedenen Objekten?(Vererbung)
© W. Wahlster
Rollen, Konzepte und ihre InterpretationA: Menge von atomaren Konzepten (Variablen: A, B)S: Menge von atomaren Rollen (Variablen: S)
Interpretation: I Z 6D, 8%9I7 mit D beliebige Menge und Funktion:
A / 2D
S / 2D / 2D3
Die Interpretation wird induktiv definiert: 8R l R#9I Z $d !8R9I(d) h 8R#9I(d)#%
8R-C9I Z $d !8R9I(d) h 8C9I#%
8%9I:
8A9I heißt Konzeptextension8S9I heißt Rollenextension8S9I(d) heißt Rollenfüllermenge der Rolle S für d
R: Menge von RollenbeschreibungenR / S atomare Rolle - R l R# Rollenkonjunktion - R-C Rollenrestriktion
© W. Wahlster
Automatisierte Dienste im Semantischen Web
OWL-S
Automatische Suche und
Auswahl von Semantischen Webdiensten
Automatische Komposition von
Semantischen Webdiensten
Automatische Überwachung der Ausführung von
Webdiensten
Automatischer Aufruf und
Ausführung von semantischen Webdiensten
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WSDL
Binding an SOAP, HTTP
Ontologie-basierte Typen
OWL-S
Prozeßmodell
Atomarer Prozeß Eingabe/Ausgabe
Operation Nachricht
Die Integration von OWL-S und WSDL
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Resource
ServiceProfile
ServiceModel
ServiceGrounding
Service
Was leistet der Dienst?
provides
presents
DescribedBy
supports
Wie funktioniert der Dienst?
Wie greift man auf den Dienst zu?
Die Top-Ontologie für Webdienste in OWL-S
© W. Wahlster
Das Prozess-Modell von OWL-S für Semantische Webdienste
Prozess
OWL-S 1.1
Kodierung in OWL ermöglicht
Planung und Inferenz
has Participant hasLocal
hasOutput
hasResult
hasInput
hasPrecondition
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Plan-basierte Webdienste zur dynamischen Komposition semantischer Webdienste
Zielspezifikation
Planerzur Komposition von
semantischen Webdiensten
Webdienst
ausführbarer Plan
Plan-Exekution
&Plan-
Monitor
Aufrufparameter
Ergebnis
...Seman-tischerWeb-
dienst 1
Seman-tischerWeb-
dienst 2
Seman-tischerWeb-
dienst 3
Seman-tischerWeb-
dienst n
z.B. I-PLAN
von A. Tate 2004
OWL-S OWL-SOWL-S
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Plan-basierte Webdienste zur dynamischen Komposition semantischer Webdienste
Zielspezifikation
Planerzur Komposition von
semantischen Webdiensten
Webdienst
ausführbarer Plan
Plan-Exekution
&Plan-
Monitor
Aufrufparameter
Ergebnis
...Seman-tischerWeb-
dienst 1
Seman-tischerWeb-
dienst 2
Seman-tischerWeb-
dienst 3
Seman-tischerWeb-
dienst n
z.B. I-PLAN
von A. Tate 2004
KFZ-AbmeldungSaarbruecken.de
Verkauf meinesPKW
Fahrzeug-bewertung
EurotaxSchwacke
Gebraucht-wagenbörse
Scout24
Internet-Banking
Postbank
KFZ-KennungIBAN
Auto abgemeldetKaufpreis auf
dem Konto
OWL-S OWL-SOWL-S
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Grobarchitektur des mobilen Smart Web
Mobile Infrastruktur
Mobile Breitbanddienste
Adhoc-Vernetzung von KFZ
Peer-to-PeerDienste
Roaming für ABC-Technologien
Ontologische Infrastruktur
Top-levelOntologie
Domänen-spezifische Ontologien
Ontologische Beschreibung von Webdiensten
SprachorientierteOntologien
Mobile multimodaleMensch-Technik-
Interaktion
SemantischeRepräsentation der
Benutzeranfrage
Semantischannotierte
Informations-strukturen und Medienobjekte
Zugriffsdiensteauf das
Semantische Web
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Intelligentes Informationsfinden im Smart Web
LayoutAnalyse Hybrides
Parsing
Tagging
Segmentierung und
Klassifikation von Video
Finite State Technologie
Statistik-basierte
Annotation
Software-Toolbox zur automatischen Offline-
Markierung von Webseiten
Korpus von Webseiten
Online-Informationsextraktion
Anfragetransformationund Suchplanung
Dokumentensuche
Dokumentenbewertung und Selektion
Extraktion von Informations- und Medienobjekten
Informationsintegration
Syntaktische Webseiten
SemantischeRepräsentation
der Benutzeranfrage
Ansteuerung multipler Suchdienste
Intelligenter Zugriffmit
Inferenzkomponente
Semantische Webseiten
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Mensch-Technik-Interaktion mit dem Smart WebBiosensoren Gesichts-
erkennung Prosodie Spracheingabe Haptik Gestik
Situative BenutzermodellierungAufmerksamkeit, Affektiver Zustand
Modalitätsspezifische Erkennungund Analyse
Fusion der Eingabemodalitäten
Dialogmanagement
Multimodale FissionTransformation von
Medienobjekten
Sprachgenerierung undSprachsynthese
Multimedia-Präsentationskomponente:Räumliche & zeitliche Synchronisation
HaptischAuditiv
Sprache, Musik
VisuellGraphik, Bild,
Video, Text
Zugriff auf dasSemantische Web
© W. Wahlster
Schablonen-basierte Informationsextraktion aus Webseiten
Schablone Nachfolger:
Der künftige Bundespräsident Horst Köhler hat an den poli-tischen Entscheidungsträgern und manchen Wirtschaftsführern in Deutschland unmittelbar nach seiner Wahl deutliche Kritik geübt. Köhler löst seinen Amtsvorgänger Johannes Rau am 1. Juli 2004 ab.
PersonIn: ----------
PersonOut: ----------
Position: ----------
TimeIn: ----------
TimeOut: ----------
Text:
Text-
klassifikation
Sprach-
verarbeitung
Schablonen-
verabeitung
Schablone Nachfolger:
PersonIn: Horst Köhler
PersonOut: Johannes Rau
Position: Bundespräsident
TimeIn: 1.Juli 2004
TimeOut: 1. Juli 2004
© W. Wahlster
Aktueller Leistungstest für Systeme zur Informationsextraktion
QA@CLEF-2004 Wettbewerb, Bath, 15.-16. 9. 2004
7 europäische Sprachen zur
Frageformulierung Englisch als Antwortsprache
200 Testfragen(Faktenfragen und Definitionsfragen)
Beispiele:Wo befindet sich das CERN?
Was ist die UEFA?Wann wurde Litauen
unabhängig?Wie geht es dem Papst?
(Neumann et. al.)18 Systeme getestet
Platz 1DFKI-System
SMES-QA
höchster Anteilkorrekter Antworten
(keine Textausschnitte)
25%, 47 Fragenkorrekt
beantwortetTextkorpora
z.B. Spiegel, Frankfurter Rundschau
© W. Wahlster
SmartWeb als BMBF-Leitprojekt zumFutur-Thema “Leben in der vernetzten Welt”
1992
1999
2000
2003
VerbmobilSpin Off
Produkte: 20Spin Off
Firmen: 8Patente:
11
Morp
haEmbassi Smart-
KomInvite
Arvika
Map
129 4 06 0 2952 6 41 2 512 0 637 1
Service RobotsBasic Research
HomeElectronics
Multimodal Interaction
DistributedTeamwork
MobileInteraction
VR/AR WorkEnvironment
2005
2008
SME VR/AR Initiative
Leitprojekt
Service Robotik
LeitProjekt
Smart Web
2004-2008
Leitprojekte
Virtual Human
Artesas
Net.of
Exc.
920 2
Data provided by Dr. Reuse, BMBF
Deutscher Zukunftspreis
2001
© W. Wahlster
Das DFKI ist „Partner für Innovation“:Ideen erfolgreich machen
Bundeskanzler Gerhard Schröder
Prof. Dr.-Ing. Joachim Milberg, Präsident Acatech – Konvent für Technik und Wissenschaft,
Aufsichtsratsvorsitzender BMW
Prof. Dr.-Ing. Hans-Jörg Bullinger,
Präsident der Fraunhofer-Gesellschaft
Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster,
Geschäftsführer Deutsches Forschungszentrum für
Künstliche Intelligenz GmbH
Eggert Voscherau, Stellvertretender
Vorsitzender des Vorstandes der BASF AG
Edelgard Bulmahn, Bundesminister für
Bildung und Forschung
Prof. Dr. Jürgen Mlynek, Präsident der
Humboldt-Universität zu Berlin
Chef des Bundes-
kanzleramtes, Dr. Walter Steinmeier
Dr. Heinrich von Pierer,
Vorsitzender des Vorstandes
Siemens AG
Heinz Putzhammer, Mitglied des
Geschäftsf. DGB-Bundesvorstandes
Dr. Gunter Thielen, Vorsitzender des Vorstandes der Bertelsmann AG
Walter Raizner, Vorsitzender der
Geschäftsführung IBM Deutschland GmbH
Wolfgang Mayrhuber, Vorsitzender des
Vorstandes Deutsche Lufthansa AG
Michael Sommer, Bundesvorsitzender
des DGB
Dr. Hubertus Erlen, Vorsitzender des
Vorstandes Schering AG
Kai-Uwe Ricke, Vorsitzender des
Vorstandes Deutsche Telekom AG
Prof. Dr. Utz Claassen, Vorsitzender des Vorstandes
der EnBW Energie Baden-Württemberg AG
Prof. Dr. Roland Berger, Geschäftsführer Roland
Berger Strategy Consultants GmbH
Dr. Wolfgang Clement, Bundesminister für
Wirtschaft und Arbeit
© W. Wahlster
Das DFKI ist „Partner für Innovation“des Bundeskanzlers
© W. Wahlster
Das DFKI wurde im Jahr 2004 mit dem ersten deutschen Spin-off Preis ausgezeichnet
Aus dem DFKI sind 36 erfolgreiche Firmenneugründungen hervorge-gangen, wobei je ein Forscher dreiNeue Arbeitsplätze geschaffen hat.
© W. Wahlster
Das Smart Web als Grundlage für mobiler Informationsassistent bei der Fußball-Weltmeisterschaft 2006
Reiseunterstützung zu und
in den Spielorten
Information zur Verkehrssituation
Navigation in den Stadien
Information zu den WM-Spielen
während und nach dem
Spielbesuch
Unterstützung von
Fangemeinschaften
(Community Service)
Basic- und Premium Editions
© W. Wahlster
Comment je fais pour aller du stade à la Cité Interdite?
Welches Tor hat Kahn durchgelassen?
Crosslinguale und multimediale
Informations-suche
MultilingualeFragebeant-
wortung
DynamischesHyperlinking
Mobiler Multimodaler Informationszugang bei der Digitalen Olympiade in Peking 2008 mit COMPASS
© W. Wahlster
1. Das semantische Web macht die hochpräzise Suche und die gezielte Fragebeantwortung über offenen Wissensdomänen möglich.
2. Die KI-Forschung zu Beschreibungslogiken und Planungssystemen bildet die Grundlage für die automatische Komposittion komplexer semantischer Webdienste.
3. Durch Fortschritte auf dem Gebiet der Sprachtechnologie und der Informationsextraktion wird es möglich, das derzeitige syntaktische schrittweise in ein semantisches Web zu überführen.
Konklusion
© W. Wahlster© 2004 DFKI Design by R.O.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit