02 - uri und rdf - semantic web technologien ws 2011/12

VorlesungDr. Harald Sack

Hasso-Plattner-Institut für SoftwaresystemtechnikUniversität Potsdam

Wintersemester 2011/12

Semantic Web Technologien

Blog zur Vorlesung: http://wwwsoup2011.blogspot.com/

Dienstag, 1. November 11

http://wwwsoup2011.blogspot.com


Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität Potsdam

1. Einführung 2. Semantic Web Basisarchitektur

Die Sprachen des Semantic Web - Teil 1

3. Wissensrepräsentation und LogikDie Sprachen des Semantic Web - Teil 2

4. Semantic Web Anwendungen

2

Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt



3

2. Semantic Web BasisarchitekturDie Sprachen des Semantic Web - Teil 1




2.1 Uniform Resource Identifier - URI2.2 Wiederholung: XML und XMLSchema2.3 Resource Description Framework - RDF2.4 RDF Schema2.5 Wie kommt die Semantik ins WWW?

• µFormats, schema.org, RDFa und GRDDL2.6 Abfragesprache SPARQL2.7 Warum reicht RDF(S) noch nicht aus?

4




5 ■ Ein Uniform Resource Identifier (URI) definiert ein einfaches und erweiterbares

Schema zur weltweit eindeutigen Identifikation von abstrakten oder physikalischen Ressourcen (RFC 3986).

■ Ressource kann jedes Objekt sein, das (im Kontext der jeweiligen Anwendung) eine klare Identität besitzt, □ also z.B. Webseiten, Bücher, Orte, Personen, Beziehungen zwischen diesen Dingen,

abstrakte Konzepte usw.■ Das URI Konzept ist in verschiedenen Anwendungsbereichen bereits etabliert, □ wie z.B. Web (URL, PRN, pURL), □ Bücher (ISBN), □ Digital Object Identifier (DOI)

Uniform Resource Identifier


http://www.ietf.org/rfc/rfc3986.txt

http://www.ietf.org/rfc/rfc3986.txt


6

Uniform

Resource

Identifier

□ Unterschiedliche Typen von Ressource-Identifikatoren aufgebaut nach einem einheitlichem Schema

□ was auch immer über einen URI identifiziert werden kann

□ zur Unterscheidung einer Ressource von einer anderen



7

Was ist das?


URI, Ressource und Repräsentation


8

http://www.tour-eiffel.fr/index.htmlURI

Eiffelturm

Ressource

Metadaten: Content-type: text/htmlData:<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd"><html> <head> <title>Le site officiel de la Tour Eiffel</title> ...</html>

Repräsentation

identifiziert

repräsentiert


http://www.tour-eiffel.fr/index.html


















Repräsentation und Präsentation


9


Repräsentation

legt fest

Präsentation





















10

HTTP Request / Response

Benutzer klickt

Browser sendetHTTP Request

GET http://www.tour-eiffel.fr/index.html HTTP/1.1Host: www.tour-eiffel.frAccept: text/html




HTTP Request / Response


11

Browser sendet HTTP RequestGET http://www.tour-eiffel.fr/index.html HTTP/1.1Host: www.tour-eiffel.frAccept: text/html

Web Server fürwww.tour-eiffel.fr

Web Server verarbeitetAnfrage

Web Server sendet HTTP ResponseHTTP/1.1 200 OKContent-Length: 3134Content-Type: text/html; charset=utf-8

<!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/html4/loose.dtd"><html> <head> <title>Le site officiel de la Tour Eiffel</title> ...</html>

Browser interpretiert Repräsentation und stellt Präsentation dar




http://www.tour-eiffel.fr

http://www.tour-eiffel.fr















Bezeichner und Bezeichnetes


12

Web Page beschreibt den Eiffelturm

≠

„der Eiffelturm“



13

2. Semantic Web Basisarchitektur2.1 Uniform Resource Identifier - URI


René Magritte: La trahison des images (1928)


http://en.wikipedia.org/wiki/The_Treachery_of_Images

http://en.wikipedia.org/wiki/The_Treachery_of_Images


14




15

W3C: Architecture of the World Wide Web, Volume One

□ Eine Ressource wird durch ihre Metadaten beschrieben□Auch wenn eine Ressource nicht vom Web Server

zurückgeliefert werden kann, ist eventuell dennoch die Repräsentation einer Ressource verfügbar, die die ursprüngliche Ressource hinreichend beschreibt.

The distinguishing characteristic of [information] resources is that all of their essential characteristics can be conveyed in a message.



Metadaten

16

Metadaten

• „Metadaten sind Daten, die Informationen über andere Daten enthalten“ und „Metadaten werden benötigt, um in der Lage zu sein, einen bestimmten Zweck zu erfüllen (oder) ein bestimmtes Ergebnis zu erreichen“ (informelle Definition, Wikipedia)

• „Metadaten sind strukturierte, kodierte Daten, die Charakteristika informationstragender Entitäten beschreiben, zum Zweck der Identifikation, Recherche, Beurteilung und der Verwaltung der damit beschriebenen Entitäten.“(W. R. Durrell: Data Administration: A practical Guide to Data Administration. McGraw – Hill, 1985)

• „Metadata is machine understandable information about web resources or other things“ (Tim Berners-Lee: Axioms of Web Architecture: Metadata, 1997)



17

Metadaten



18

URI, Ressource und Metadaten

http://www.tour-eiffel.fr/index.htmlURI

Information über den Eiffelturm

Ressource:Eiffelturm Metadaten


Repräsentation

identifiziert

repräsentiert

beschreibt

Ressource:Eiffelturm























19 ■ URI umfasst sowohl□ Adressangaben (Locator)

□Uniform Resource Locator (URL, RFC 1738)□gibt an, wo eine Web-Ressource zu finden ist, indem

ihr primärer Zugriffsmechanismus beschrieben wird□kann sich im Lebenszyklus der Web-Ressource ändern

□ Identitätsbezeichner (Namen)□Uniform Resource Name (URN, RFC 2141)□persistenter Bezeichner für eine Web-Ressource□bleibt für die gesamte Lebensdauer konstant

Uniform Resource Identifier



20 ■ US-ASCII Encoding■ Percent Encoding für reservierte Zeichen, oder Zeichen, die nicht im US-ASCII Encoding

existieren pct-encoded = "%" HEXDIG HEXDIG

■ Reservierte Zeichen mit funktionalen Aufgaben reserved = gen-delims / sub-delims gen-delims = ":" / "/" / "?" / "#" / "[" / "]" / "@“ sub-delims = "!" / "$" / "&" / "'" / "(" / ")" / "*" / "+" / "," / ";" / "="

■ Erlaubte Zeichen unreserved = ALPHA / DIGIT / "-" / "." / "_" / "~"

■ Erweiterung auf Universal Character Code (Unicode/ISO 10646)□ Internationalized Resource Identifier (IRI, RFC 3987)

Bsp.:

URI - Generische Syntax



21

URI = schema"://"[userinfo"@"]host[:port][path]["?"query]["#"fragment]

■ schema: z.B. http, ftp, mailto,...■ userinfo: z.B. username:password■ host: z.B. Domain-Name, IPv4/IPv6-Adressen■ port: z.B. 80 für Standard http-Port■ path: z.B. Pfadangabe im WWW-Server Filesystem■ query: z.B. Parameter, die an Anwendung weitergegeben werden■ fragment: z.B. Angabe eines bestimmten Dokumententeilbereichs




22 Sonderfall Medienfragmente■ Multimedia-Ressourcen besitzen zeitliche (temporale) und räumliche (spatiale)

Dimension■ Punktgenauer Zugriff via URI Fragmentidentifier

(W3C Media Fragments URI 1.0, Juli 2009, Working Draft)■ Bsp.:

■ Konsequenzen für Behandlung durch Client und Server, d.h. Änderungen an http-Protokoll werden ebenfalls notwendig

http://www.example.com/example.ogg#track=‘audio‘http://www.example.com/example.ogg#track=‘audio‘&t=10s,20shttp://www.example.com/example.ogg#track=‘video‘&xywh=160,120,320,240




23 ■ Was tun, wenn eine URI für eine Ressource noch nicht existiert?■ Selbstdefinierte URIs□ Zur Vermeidung von Überschneidungen

Nutzung der eigenen Website □ Ermöglicht auch Ablage von zugehöriger Dokumentation an gleicher Stelle

( Content Negotiation)■ Trennung von URI für Ressource (Beschriebenes) und deren Dokumentation

(Beschreibendes) durch URI-Referenzen (durch "#" angehängte Fragmente) oder Content Negotiation

z.B.: http://hpi.ui-potsdam.de/harald_foaf.rdf#me

URIs im Semantic Web


http://hpi.ui-potsdam.de/harald_foaf.rdf#

http://hpi.ui-potsdam.de/harald_foaf.rdf#





24




25







26




To a computer, then, the web is a flat, boring world devoid of meaning. This is a pity, as in fact documents on the web describe real objects and imaginary concepts, and give particular relationships between them. For example, a document might describe a person. The title document to a house describes a house and also the ownership relation with a person. [...]

Tim Berners-Lee: W3 future directions, Plenary at 1st WWW Conference, 1994, Geneva (Switzerland)



■Wie repräsentiere ich folgende Aussage:

„Harald Sack hat die Telefonnummer ++49 (331) 5509-527“

<telefonnr> <inhaber>Harald Sack</inhaber> <nummer>++49 (331) 5509-527</nummer></telefonnr>

<person name=“Harald Sack“> <telefonnr>49 (331) 5509-527</telefonnr></person>

<person name=“Harald Sack“ tel=“49 (331) 5509-527“ />

Problem: eindeutige (intuitive) Form der Wissensmodellierung?

Wissensrepräsentation... ein Beispiel




„Harald Sack hat die Telefonnummer ++49 (331) 5509-527“


Harald Sack

hat die Telefonnummer

++49 (331) 5509-527




„Harald Sack hat die Telefonnummer ++49 (331) 5509-527“■ Intuitive Form der Wissensrepräsentation mit Hilfe von

gerichteten Graphen


Harald Sackhat Telefonnr.

++49 (331) 5509-527



Wissensrepräsentation und Kommunikation

Senderverwendet Schema A

Empfängerverwendet Schema A

XML-basierte Kommunikation

verwendet Schema A

XML-Parser

Conceptual Domain ModelObjects and Relations

<xsd:schema xmlns:xsd="http://..."><xsd:annotation> A-Schema</xsd:...</xsd:schema> XML DTD / XML Schema

wird übersetzt in

Deployment



■Problem: neue Kommunikationspartner können sich nicht verstehen


Senderverwendet Schema A

Empfängerverwendet Schema A

XML-basierte Kommunikation

verwendet Schema A

XML-Parser

???

NeuerKommunikationspartner

verwendet Schema B

???

NeuerKommunikationspartnerverwendet Schema C

???




■Modelle müssen untereinander angepasst werden

Reengineering deskonzeptionellen

Modells

Matching

XML DocumentTranslation

Generation (XSLT)

XML DocumentTranslation

Schemata A <-> B

<xsd:schema xmlns:xsd="http://..."><xsd:annotation> A-Schema</xsd:...</xsd:schema>

<xsd:schema xmlns:xsd="http://..."><xsd:annotation> B-Schema</xsd:...</xsd:schema>

Schema A Schema B

<xsl:stylesheet version="1.0”xmlns:xsl="http://....Transform"<xsl:template match="/">....</xsl:template></xsl:stylesheet>

<xsl:stylesheet version="1.0”xmlns:xsl="http://....Transform"<xsl:template match="/">....</xsl:template></xsl:stylesheet>




■Modelle müssen untereinander angepasst werden■Probleme:□Reengineering ist kostenaufwändig und kompliziert□Reengineering ist unnötig, wenn konzeptionelle Definitionssprache

verwendet wird□Generierung von Übersetzungen (XSLT) ist ebenfalls aufwändig und

unnötig

Nutze abstrakte Ebene oberhalb von XML

Resource Description Framework (RDF)• einfach und erweiterbar


Wissensrepräsentation im Semantic Web


Level 1(Objekte)

XMLXMLSchema

Level 3(abgeschlossene

Welten)

OWL

RDFRDFSchema

Level 2(Wissen über

Objekte)



36

RDF



37

Resource■ kann prinzipiell alles sein...■Hauptsache es lässt sich eindeutig identifizieren und referenzieren■ ...am einfachsten via URI

Resource Description Framework



38


Description■ = Beschreibungen der Ressourcen■ ...werden durch Beziehungen verdeutlicht, die Ressourcen untereinander

besitzen■ ...Beziehungen lassen sich in einem Graphen darstellen



39


Framework■ = Kombination aus web-basierten Protokollen (URI, HTTP, XML,...)■ aufbauend auf formalem Modell (Semantik)■ definiert die erlaubten Beziehungen zwischen Ressourcen



40


■Ursprünglich entwickelt zur Angabe von Metadaten für Web-Ressourcen ■ 1995-1997: proprietäres Meta Content Framework (Netscape)■ 1997 RDF als allgemeine Sprachdefinition für Metadaten, W3C Draft■ 1998 erste RDF W3C Recommendation (http://www.w3c.org/RDF)■ 2004 überarbeitete RDF W3C Recommendation

■ Festlegung einer XML-Untermenge (machine readable) mit fest vorgeschriebener Semantik (machine understandable)

■ Syntaktische Konvention eines einfachen, universellen semantischen Datenmodells

■ RDF ist geeignet zur Beschreibung aller möglichen Web-Ressourcen■mit RDF soll ein möglichst hohes Maß an Interoperabilität ermöglicht werden



41


Harald Sack


++49 (331) 5509-527

Subject

Property

Object



42


Harald Sack


++49 (331) 5509-527

■Wissen (bzw. Information) in RDF wird in Form einer Liste einzelner Statements ausgedrückt, wobei alle Statements dem selben einfachen Aufbau folgen



43


Harald Sack


++49 (331) 5509-527

Resource (URI)

Property (URI)

Literal / URI



44


• Ressourcen:Dinge/Objekte, die über eine URI adressiert werden können

• Properties:Attribute/Eigenschaften zur Beschreibung der Ressource

• Statements (RDF-Tripel):Ressource + Property + zugehöriger Wert

URI URI URI / Literal


Bestandteile des RDF-Graphen• URI:

• Zur eindeutigen Referenzierung von Ressourcen


45


http://hpi-web.de/HaraldSack http://wwwsoup.blogspot.com/

http://hpi-web.de/Personal#hatBlog

S

P

O


http://wwwsoup.blogspot.com


http://hpi-web.de/Personal#


Bestandteile des RDF-Graphen• Literale:

• beschreiben Datenwerte, denen keine separate Existenz zukommt• Zeichenketten, Interpretation erfolgt durch Datentyp


46


http://hpi-web.de/HaraldSack ++49-331-5509-527

http://hpi-web.de/Personal#hatTelefonNr

S

P

O




Bestandteile des RDF-Graphen• Literale:

• typisierte Literale können mit Hilfe von XML Schema Datentypen ausgedrückt werden

• Namensraum für typisierte Literale: http://www.w3.org/2001/XMLSchema#• Bsp.: “Semantik“^^<http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string>

• Language-Tags geben an, welcher (natürlichen) Sprache der Literaltext angehört:• Bsp.: “Semantik“@de , “Semantics“@en


47



http://www.w3c.org/2001/xml-schema#

http://www.w3c.org/2001/xml-schema#

http://www.w3.org/2001/XML

http://www.w3.org/2001/XML

Bestandteile des RDF-Graphen• leere Knoten (Blank Nodes):

• Erlauben Existenzaussagen über ein Individuum mit gewissen Eigenschaften, ohne dieses zu benennen


48


S

htttp://www.hpi-web.de/personal#person

rfds:typeP

O


http://www.hpi-web.de/Perspnal#

http://www.hpi-web.de/Perspnal#

RDF Darstellungsvarianten• Knote-Kanten-Knoten Tripel


49


http://hpi-web.de/HaraldSack http://wwwsoup.blogspot.com/


S

P

O






RDF Darstellungsvarianten• N3 Notation

•Direkte Auflistung der Tripel• { http://hpi-web.de/HaraldSack, http://hpi-web.de/Personal#hatBlog, http://wwwsoup.blogspot.com/ }


50



http://hpi-web.de/HaraldSack




http://sewe0910.blogspot.com


RDF Darstellungsvarianten• Turtle (Terse RDF Tripel Language)• Erweiterung von N3• URIs in spitzen Klammern• Literale in Anführungszeichen• Tripel durch Punkt abge-

schlossen• Leerzeichen und Zeilenumbrüche außerhalb von Bezeichnern werden

ignoriert


51


<Subject> <Property> <Object> .<Subject> <Property> “Object“ .


RDF Darstellungsvarianten• Turtle (Terse RDF Tripel Language)


52


<http://hpi-web.de/HaraldSack> <http://hpi-web.de/Personal#hatBlog> <http://wwwsoup.blogspot.com/>.

<http://hpi-web.de/HaraldSack> <http://hpi-web.de/Personal#hatTelefonNr> “++49-331-5509-527“.








RDF Darstellungsvarianten• Turtle (Terse RDF Tripel Language)


53


@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .@prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> .@prefix ex: <http://example.org/stuff/1.0/> .

<http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar> dc:title "RDF/XML Syntax Specification (Revised)"@en ; ex:editor [ ex:fullname "Dave Beckett"^^xsd:string ; ex:homePage <http://purl.org/net/dajobe/> ] .


http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#


http://purl.org/dc/elements/1.1/


http://example.org/stuff/1.0/

http://example.org/stuff/1.0/

http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar

http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar

http://purl.org/net/dajobe/

http://purl.org/net/dajobe/

RDF Darstellungsvarianten• RDF XML-Serialisierung


54


<xml version=“1.0“ encoding=“utf-8“><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#“ xmlns:pers=“http://hpi-web.de/Personal#“>

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“> <pers:hatTelefonNr>++49-331-5509-527</pers:hatTelefonNr> </rdf:Description>

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“> <pers:hatBlog> <rdf:Description rdf:about=“http://wwwsoup.blogspot.com/“></rdf:Description> </pers:hatBlog> </rdf:Description></rdf:RDF>


http://sw0910.blogspot.com



55


hatTelefonNr.


http://wwwsoup.blogspot.com/hatBlog

Resource

Literal


<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“> <pers:hatTelefonNr>++49-331-5509-527</pers:hatTelefonNr> <rdf:Description>

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“> <pers:hatBlog rdf:resource=“http://wwwsoup.blogspot.com/“ /> </rdf:Description></rdf:RDF>

Resource

++49-331-5509-527









56


hatTelefonNr.



Resource

Literal


<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“> <pers:hatTelefonNr>++49-331-5509-527</pers:hatTelefonNr> <rdf:Description>

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“> <pers:hatBlog rdf:resource=“http://wwwsoup.blogspot.com/“ /> </rdf:Description></rdf:RDF>

Resource

++49-331-5509-527







57


hatTelefonNr.



Resource

Literal

Resource

++49-331-5509-527


<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/HaraldSack“ pers:hatTelefonNr=“++49-331-5509-527“> <pers:hatBlog rdf:resource=“http://wwwsoup.blogspot.com/“/> </rdf:Description></rdf:RDF>















58


hatTelefonNr.

http://hpi-web.de/Dozenten#HaraldSack


Resource

Literal

Resource

++49-331-5509-527

<xml version=“1.0“ encoding=“utf-8“><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#“ xmlns:pers=“http://hpi-web.de/Personal#“

xml:base=“http://hpi-web.de/Dozenten“>

<rdf:Description rdf:about=“#HaraldSack“ pers:hatTelefonNr=“++49-331-5509-527“> <pers:hatBlog rdf:resource=“http://wwwsoup.blogspot.com/“/> </rdf:Description></rdf:RDF>









59


hatTelefonNr.



Resource

Literal

Resource

++49-331-5509-527

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix pers: <http://hpi-web.de/Personal#> .@base <http://hpi-web.de/Dozenten> .

:HaraldSack pers:hatTelefonNr “++49-331-5509-527“ .:HaraldSack pers:hatBlog <http://wwwsoup.blogspot.com/> .

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix pers: <http://hpi-web.de/Personal#> .@base <http://hpi-web.de/Dozenten> .

:HaraldSack pers:hatTelefonNr “++49-331-5509-527“ ; pers:hatBlog <http://wwwsoup.blogspot.com/> .

Abgekürzte Schreibweise










http://hpi-web.de

http://hpi-web.de








http://hpi-web.de

http://hpi-web.de








60


hatTelefonNr.



Resource

Literal

Resource

++49-331-5509-527

<xml version=“1.0“ encoding=“utf-8“><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#“ xmlns:pers=“http://hpi-web.de/Personal#“ xml:base=“http://hpi-web.de/Dozenten“

<rdf:Description rdf:ID=“HaraldSack“ pers:hatTelefonNr=“++49-331-5509-527“> <pers:hatBlog rdf:resource=“http://wwwsoup.blogspot.com/“/> </rdf:Description></rdf:RDF> Datei http://hpi-web.de/Dozenten.rdf






http://hpi-web.de/Dozent#

http://hpi-web.de/Dozent#





@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix pers: <http://hpi-web.de/Personal#> .

:HaraldSack pers:hatTelefonNr “++49-31-5509-527“ ; pers:hatBlog <http://wwwsoup.blogspot.com/> .


61


hatTelefonNr.



Resource

Literal

Resource

++49-331-5509-527

Datei http://hpi-web.de/Dozenten.rdf















62


http://hpi-web.de/ws1112#swt


http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#Name

http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#SWS

4

<xml version=“1.0“ encoding=“utf-8“><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#“ xmlns:lv=“http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#“ >

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/ws1112#swt“> <lv:Name rdf:datatype=“http://www.w3c.org/2001/XMLSchema#string“> Semantic Web Technologien </lv:Name> <lv:SWS rdf:datatype= “http://www.w3c.org/2001/XMLSchema#integer“> 4 </lv:SWS> </rdf:Description></rdf:RDF>




http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#


http://hpi-web.de/ws0910#

http://hpi-web.de/ws0910#

http://www.w3c.org/2001/XMLSchema#

http://www.w3c.org/2001/XMLSchema#


63





http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#SWS

4

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix lv: <http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#> .

<http://hpi.web.de/ws1112#swt> lv:Name “Semantic Web Technologien“^^<http://www.w3c.org/2001/XMLSchema#string> ; lv:SWS “4“^^<http://www.w3c.org/2001/XMLSchema#integer> .

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix lv: <http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#> .

<http://hpi.web.de/ws1112#swt> lv:Name “Semantic Web Technologien“; lv:SWS 4 . Abgekürzte

Schreibweise



















64


Mehrwertige Beziehungen und Leere Knoten• Beispiel: • Eine Lehrveranstaltung findet zwei mal die Woche in zwei unterschiedlichen

Räumen statt• Wie soll man dies mit RDF modellieren?

Problem: keine eindeutige Zuordnung



http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#Raum

http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#Termin

HS3

Die 13.30-15.00

http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#Raum

http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#Termin

H-1.52

Mi 13.30-15.00









http://hpi-web.de/WS0809/semanticweb



65


Mehrwertige Beziehungen und Leere Knoten• Beispiel: • Eine Lehrveranstaltung findet zwei mal die Woche in zwei unterschiedlichen

Räumen statt• Wie soll man dies mit RDF modellieren?

hpi-lv:Raum



hpi-lv:hatName

HS3

Die 13.30-15.00

hpi-lv:termin

H-1.52

Mi 13.30-15.00

hpi-lv:Raum

hpi-lv:termin

hpi-lv:hatTermin

hpi-lv:hatTermin





66


Leere Knoten• Leere Knoten (Blank Nodes, Bnodes) können eingeführt werden, um

mehrwertige Beziehungen darstellen zu können• Leere Knoten können für Ressourcen eingeführt werden, die nicht

benannt werden müssen (Hilfsknoten)

hpi-lv:Raum



hpi-lv:hatName

HS3

Die 13.30-15.00

hpi-lv:termin

hpi-lv:hatTermin





67


Anonyme leere Knoten

hpi-lv:Raum



hpi-lv:hatName

HS3

Die 13.30-15.00

hpi-lv:termin

hpi-lv:hatTermin

<xml version=“1.0“ encoding=“utf-8“><rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#“ xmlns:hpi-lv=“http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#“ >

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/ws1112#swt“> <hpi-lv:hatTermin rdf:parseType=“Resource“/> <hpi-lv:termin>Die, 13.30-15.00</hpi-lv:termin> <hpi-lv:raum>HS3</hpi-lv:raum> </hpi-lv:hatTermin> </rdf:Description>









68


Anonyme leere Knoten

hpi-lv:Raum



hpi-lv:hatName

HS3

Die 13.30-15.00

hpi-lv:termin

hpi-lv:hatTermin

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix hpi-lv: <http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#> .

<http://hpi-web.de/ws1112#swt> hpi-lv:hatTermin [ hpi-lv:termin “Die 13.30-15.00“; hpi-lv:raum “HS3“ ] .








http://hpi-web.de/

http://hpi-web.de/


69


Dereferenzierbare leere Knoten

hpi-lv:Raum



hpi-lv:hatName

HS3

Die 13.30-15.00

hpi-lv:termin

ID1

hpi-lv:hatTermin

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/ws1112#swt“> <hpi-lv:hatTermin rdf:nodeID=“ID1“/> <rdf:Description>

<rdf:Description rdf:nodeID=“ID1“> <hpi-lv:termin>Die 13.30-15.00</hpi-lv:termin> <hi-lv:raum>HS3<hpi-li:raum> </rdf:Description></rdf:RDF>





70


Dereferenzierbare leere Knoten

hpi-lv:Raum



hpi-lv:hatName

HS3

Die 13.30-15.00

hpi-lv:termin

ID1

hpi-lv:hatTermin

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix hpi-lv: <http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#> .

<http://hpi-web.de/ws1112#swt> hpi-lv:hatTermin _:ID1 .

_:ID1 hpi-lv:termin “Die 13.30-15.00“; hpi-lv:raum “HS3“ .








http://hpi-web.de/

http://hpi-web.de/


71


Listen• Allgemeine Datenstrukturen zur Aufzählung von beliebigen

Ressourcen und Literalen• Dienen lediglich einer verkürzten Schreibweise (keine zusätzliche

semantische Ausdruckskraft)

• Unterscheide• Container

offene Listen, d.h. Hinzufügen neuer Einträge möglich• Collections

geschlossene Listen, d.h. Hinzufügen neuer Einträge nicht möglich



72


RDF Container

rdf:type

rdf:Seq

hpi-lv:teilnehmer

http://hpi-web.de/SchmidtJoseph

http://hpi-web.de/SchulzeEgon

http://hpi-web.de/MuellerFranz

http://hpi-web.de/BurgerAntonrdf:_1


rdf:_2

rdf:_3

rdf:_4

@prefix hpi-lv: <http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#> .@prefix rdf: http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .


http://hpi-web.de/semanticweb/







73


RDF Container


<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/ws1112#swt“> <lv:Teilnehmer> <rdf:Seq> <rdf:li rdf:resource=“http://hpi-web.de/BurgerAnton“ /> <rdf:li rdf:resource=“http://hpi-web.de/MuellerFranz“ /> <rdf:li rdf:resource=“http://hpi-web.de/SchmidtJoseph“ /> <rdf:li rdf:resource=“http://hpi-web.de/SchulzeEgon“ /> </rdf:Seq> </lv:Teilnehmer> </rdf:Description>






http://hpi-web.de/semanticweb


RDF-Container•via rdf:Type wird dem Wurzelknoten des

Containers ein bestimmter Container-Typ zugewiesen• rdf:Bag

ungeordnete Zusammenfassung von Einzelelementen,Reihenfolge ist ohne Bedeutung

• rdf:Seqgeordnete Zusammenfassung von Einzelelementen,Reihenfolge ist von Bedeutung

• rdf:Altdefiniert Auswahl zwischen verschiedenen Einzelelementen,nur ein Element der Auswahl ist für die vorgesehene Anwendung relevant


74




75


RDF Container

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@prefix lv: <http://hpi-web.de/LehrVeranstaltung#> .@base <http://hpi-web.de/>

:swt lv:Teilnehmer [ a rdf:Seq; rdf:_1 <BurgerAnton>; rdf:_2 <MuellerFranz>; rdf:_3 <SchmidtJoseph>; rdf:_4 <SchulzeEgon> . ] .






http://hpi-web.de/

http://hpi-web.de/

RDF-Collection


76


rdf:nil

lv:Teilnehmer rdf:first

rdf:rest

http://hpi-web.de/SchmidtJoseph

http://hpi-web.de/SchulzeEgon


http://hpi-web.de/BurgerAnton

Rekursive Zerlegung der Liste in Kopfelement und (ev. leere) Restliste.


rdf:rest

rdf:rest

rdf:rest

rdf:first

rdf:first

rdf:first











RDF-Collection

<rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/ws1112#swt“> <lv:Teilnehmer rdf:parseType=“Collection“> <rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/BurgerAnton“ /> <rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/MuellerFranz“ /> <rdf:Description rdf:about=“http://hpi-web.de/SchmidtJoseph“ /> <rdf:Description rdf:rabout=“http://hpi-web.de/SchulzeEgon“ /> </lv:Teilnehmer> </rdf:Description>


77





RDF-Collection


78


:swt lv:Teilnehmer [ rdf:first <BurgerAnton>; rdf:rest [ rdf:first <MuellerFranz>; rdf:rest [ rdf:first <SchmidtJoseph>; rdf:rest [ rdf:first <SchulzeEgon>; rdf:rest rdf:nil .] ] ] ] .







http://hpi-web.de/

http://hpi-web.de/

RDF-Collection


79


:swt lv:Teilnehmer ( <BurgerAnton> <MuellerFranz> <SchmidtJoseph> <SchulzeEgon>) .







http://hpi-web.de/

http://hpi-web.de/


80

Was können wir jetzt mit RDF modellieren?



81


„Mein lieber Watson,...vermutlich hat der Gärtner den Butler ermordet!“



82


RDF-Reification• RDF erlaubt die Schachtelung von Statements, d.h. Statements über

Statements zu machen• Bsp.:

„Mein lieber Watson,...vermutlich hat der Gärtner den Butler ermordet!“



83


RDF-Reification• RDF erlaubt die Schachtelung von Statements, d.h. Statements über

Statements zu machen• Bsp.:• Sherlock Holmes vermutet, dass der Gärtner den Butler ermordet hat

•Teil 1: Der Gärtner hat den Butler ermordet

•Teil 2: Sherlock Holmes hat eine Vermutung

exv:Gaertner exv:hatErmordet exv:Butler .

exv:SherlockHolmes exv:hatVermutung ???? .



84


RDF-Reification• rdf:Statement

definiert eine RDF-Aussage (Statement), bestehend aus Subjekt, Prädikat und Objekt• rdf:subject - die beschriebene Ressource

• rdf:predicate - das originale Property

• rdf:object - der Wert des Properties in der Aussage

<rdf:Description rdf:about=“http://example.org/StatementOnGaertner“> <rdf:subject rdf:resource=“http://example.org/Gaertner“ /> <rdf:predicate rdf:resource=“http://example.org/Verbrechen#hatErmordet“ /> <rdf:object rdf:resource=“http://example.org/Butler“ /> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#Statement" /></rdf:Description>


http://example.org/#

http://example.org/#


85


RDF-Reification

<rdf:Description rdf:about=“http://example.org/StatementOnGaertner“> <rdf:subject rdf:resource=“http://example.org/Gaertner“ /> <rdf:predicate rdf:resource=“http://example.org/Verbrechen#hatErmordet“ /> <rdf:object rdf:resource=“http://example.org/Butler“ /> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#Statement" /></rdf:Description>

<rdf:Description rdf:about=“http://example.org/SherlockHolmes“> <exv:hatVermutung rdf:resource=“http://example.org/StatementOnGaertner“ /> </rdf:Description>

SherlockHolmes

exv:hatVermutung

StatementOnGaertner

Gaertner

exv:hatErmordet

Butler

rdf:subject

rdf:predicate

rdf:object


http://example.org/StatementOnGaertner


http://example.org/Gaertner

http://example.org/Gaertner

http://example.org/#hatErmordet

http://example.org/#hatErmordet

http://example.org/Butler

http://example.org/Butler

http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#Statement

http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#Statement

http://example.org/SherlockHolmes

http://example.org/SherlockHolmes




86


RDF-ReificationSherlockHolmes

exv:hatVermutung

StatementOnGaertner

Gaertner

exv:hatErmordet

Butler

rdf:subject

rdf:predicate

rdf:object

@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .@exv <http://example.org/Verbrechen#>

<SherlockHolmes> exv:hatVermutung <StatementOnGaertner> .<StatementOnGaertner> a rdf:Statement ; rdf:subject <Gaertner> ; rdf:predicate exv:hatErmordet ; rdf:object <Butler> .




http://example.org

http://example.org


87


RDF-Reification• Ist Reification wirklich notwendig?• Modellierung von Provenienz (Herkunft)• Formalisierung von Aussagen bzgl. Zuverlässigkeit (Vertrauen, Trust) • Definition von Metadaten über Aussagen (Assertions, Statements)

• In der (allgemeinen) Wissensrepräsentation (Ontologie-Erstellung):• Umwandlung von Relationen in Ontologieklassen



88


RDF Charakteristika - Zusammenfassung• Unabhängigkeit:

da eine Property eine Ressource ist, kann jeder seine eigenen erfinden • Austauschbarkeit

da RDF auf XML basiert, kann es leicht kommuniziert werden • Skalierbarkeit

da ein Statement nur aus den drei Teilen (Ressource, Property, Wert) besteht, können diese in großen Mengen maschinell verarbeitet werden

• Properties sind Ressourcenda Properties selbst wieder Ressourcen sind, können sie eigene Properties haben und diese können per RDF automatisch verarbeitet werden

• Werte können Resourcen seinda Werte selbst wieder Ressourcen sein können, können sie auch wieder eigene Properties haben

• Statements können Ressourcen seinda Statements selbst wieder Ressourcen sein können, können sie auch wieder eigene Properties haben



89

RDF und Datenintegration



90


• Einfaches Beispiel: Bibliografie-Datenbank

ID Autor Titel Verlag Jahr

ISBN 0-00-651409-X HS-123 WWW S-001 2004

ID Name Homepage

HS-123 Harald Sack http://hpi-web.de/HaraldSack.html

ID Verlagname Ort

S-001 Springer Heidelberg


http://hpi-web.de/HaraldSack.html



91


ISBN 0-00-651409-X

WWW

2004

a:titel

a:jahr

Springer

Heidelberg

a:verlagname

a:verlagort

a:verlag

Harald Sack


a:autorname

a:autorhomepage

a:autor

• Export der Datenbank in eine einfache Menge von Relationen





92


ISBN 0-00-651409-X

WWW

2004

a:titel

a:jahr

Springer

Heidelberg

a:verlagname

a:verlagort

a:verlag

Harald Sack


a:autorname

a:autorhomepage

a:autor

ISBN 0-00-651409-X

u:author

Harald Sack

u:name

http://.../paper

u:cites

Very important paper

u:title





93


ISBN 0-00-651409-X

WWW

2004

a:titel

a:jahr

Springer

Heidelberg

a:verlagname

a:verlagort

a:verlag

Harald Sack


a:autorname

a:autorhomepage

a:autor

ISBN 0-00-651409-X

u:author

Harald Sack

u:name

http://.../paper

u:cites


u:title





94


WWW

2004

a:titel

a:jahr

Springer

Heidelberg

a:verlagname

a:verlagort

a:verlag

Harald Sack


a:autorname

a:autorhomepage

a:autor

u:author

Harald Sack

u:name

http://.../paper

u:cites


ISBN 0-00-651409-X

u:title





95

RDF - ein Fazit

RDF-Modell -- Zusammenfassung• Ein RDF-Model ist eine Menge von Statements• Statement := (subject, property, object)• Property ist eine Ressource• Subject ist eine Ressource• Object ist entweder Ressource oder Literal



96

RDF - ein Fazit

• Weitläufig unterstützter Standard (W3C Recommendation) für Datenarchivierung und Datenaustausch

• RDF-Tools• RDF APIs (Jena, Redland, ...)• RDF Stores / Triple-Stores (Virtuoso, Sesame, Oracle...)• Grundlage für RSS 1.0, XMP (Adobe), ...

• Ermöglicht weitgehend syntaxunabhängige Darstellung verteilter Informationen in einem graphbasierten Datenmodell

• RDF bietet keine Möglichkeit zur Kodierung von Schemawissen...






97




98

SO ... WE NEED A WAY TO DEFINE RDF SCHEMATA FORCLASSES AND RELATIONS ?!

die nächste Vorlesung....



99

Literatur

• Ch. Meinel, H. Sack: WWW - Kommunikation, Internetworking, Webtechnologien, Springer, 2004.

• D. R. Hofstadter: Gödel, Escher, Bach - ein endlos geflochtenes Band, Dtv, 1992.

2. Semantic Web Basisarchitektur2.1 Uniform Resource Identifier2.2 XML und XMLSchema2.3 Resource Description Framework


http://www.amazon.de/gp/product/3540442766/ref=as_li_ss_tl?ie=UTF8&tag=moresemantic-21&linkCode=as2&camp=1638&creative=19454&creativeASIN=3540442766





100

• P. Hitzler, S. Roschke, Y. Sure: Semantic Web Grundlagen, Springer, 2007.

• P. Hitzler, M. Krötzsch, S. Rudolph:Foundations of Semantic Web Technologies,CRC Press, 2009.





http://www.amazon.de/gp/product/142009050X/ref=as_li_ss_tl?ie=UTF8&tag=moresemantic-21&linkCode=as2&camp=1638&creative=19454&creativeASIN=142009050X

http://www.amazon.de/gp/product/142009050X/ref=as_li_ss_tl?ie=UTF8&tag=moresemantic-21&linkCode=as2&camp=1638&creative=19454&creativeASIN=142009050X

Materialien

□Bloghttp://wwwsoup2011.blogspot.com/

□Webseitehttp://www.hpi.uni-potsdam.de/studium/lehrangebot/veranstaltung/semantic_web_technologien.html

□bibsonomy - Bookmarkshttp://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1112_02


101





http://www.hpi.uni-potsdam.de/studium/lehrangebot/veranstaltung/semantic_web_technologien.html




http://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1112_02

http://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1112_02

02 - uri und rdf - semantic web technologien ws 2011/12

Technology