02 uri, xml und xml schema - semantic web technologien, ws2010/11

Die nichtkommerzielle Vervielfältigung, Verbreitung und Bearbeitung dieser Folien ist zulässig (Lizenzbestimmungen CC-BY-NC).

VorlesungDr. Harald Sack

Hasso-Plattner-Institut für SoftwaresystemtechnikUniversität Potsdam

Wintersemester 2010/11

Semantic Web Technologien

Blog zur Vorlesung: http://web-flakes.blogspot.com/

Montag, 22. November 2010

http://web-flakes.blogspot.com/


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

2 1. Einführung

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

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

4. Ontology Engineering

5. Linked Data und Semantic Web Anwendungen

Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt



Semantic Web Architektur3

URI / IRI

XML / XSDData Interchange: RDF

RDFS

Ontology: OWL Rule: RIF

Query:SPARQL

Proof

Unifying Logic

Cry

pto

Trust

Interface & Application




4




5


2.1. Uniform Resource Identifier - URI

2.2. XML und XMLSchema

2.3. Resource Description Framework - RDF

2.4. RDF Schema

2.5. Wie kommt die Semantik ins WWW?

2.6. Abfragesprache SPARQL

2.7. Warum reicht RDF(S) noch nicht aus?




6

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

Uniform Resource Identifier - URI■ 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)



7


Uniform Resource Identifier - URI

■ „Uniform“

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

■ „Resource“

□ Was auch immer über einen URI identifiziert werden kann

■ „Identifier“

□ zur Unterscheidung einer Ressource von einer anderen



8


Was ist das?


9


URI - Ressource - Repräsentation

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

URI

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


10


Repräsentation und Präsentation


Repräsentation

legt fest

Präsentation





















11


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




12


HTTP Request / Response

Browser sendet HTTP Request

GET 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 Response

HTTP/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


13


Bezeichner und Bezeichnetes

Web Page beschreibt den Eiffelturm

≠

„der Eiffelturm“



14



René Megritte: La trahison des images (1928)



15





16



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

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.



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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)



18




18


Metadaten



19


URI - Ressource - Metadaten


URI

Information über den Eiffelturm

Ressource:Eiffelturm Metadaten


Repräsentation

identifiziert

repräsentiert

beschreibt

Ressource:Eiffelturm























20 Uniform Resource Identifier - URI■ URI umfasst sowohl

□ Adressangaben (Locator)

□Uniform Resource Locator (URL, RFC 1738)

□gibt an, wo eine Web-Ressource zu finden ist, indemihr 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




21 URI - Generische Syntax■ 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.:




22 URI - Generische Syntax

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




23 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




24 URIs im Semantic Web■ 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



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

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


25





2.4. RDF Schema






26

Warum HTML alleine noch nicht ausreicht■ HTML diente ursprünglich zur Beschreibung der Struktur eines Hypermedia-Dokuments

■ Browser-Wars – Browser-Hersteller (Netscape/MS) definierten eigenständig proprietäre Erweiterungen der HTML-Syntax zur Formatierung von Strukturelementen

□ z.B. Tabellen mit absoluten Maßangaben

□ z.B. Schrifttyp, Schriftauszeichnungen, Schriftgröße, Farbe, etc…

■ Problem: Formatierung vs. Semantik

<td width="261">

2. Semantic Web Basisarchitektur2.2 XML und XMLSchema

26

Warum HTML alleine noch nicht ausreicht■ HTML diente ursprünglich zur Beschreibung der Struktur eines Hypermedia-Dokuments

■ Browser-Wars – Browser-Hersteller (Netscape/MS) definierten eigenständig proprietäre Erweiterungen der HTML-Syntax zur Formatierung von Strukturelementen

□ z.B. Tabellen mit absoluten Maßangaben

□ z.B. Schrifttyp, Schriftauszeichnungen, Schriftgröße, Farbe, etc…

■ Problem: Formatierung vs. Semantik

<td width="261"> fetter Text

27

Semantik und HTML■ Meta-Tags können zusätzliche Semantik in das HTML-Dokument einbringen

■ Problem:

□ Erweiterungen nicht standardisiert

□ leicht manipulierbar --> Missbrauch

<meta name="description" content="Homepage of Dr. Harald Sack, … “><meta name="keywords" content="homepage teaching … “><meta name="Autor" content="Harald Sack">

28

Semantik und HTML■ Semantik der Meta-Tags beruht ausschließlich auf der privaten Vereinbarung zwischen

Informationsanbieter und Informationskonsumenten

■ Problem:

□ Syntax und Semantik gilt nur für spezielle Vereinbarung

<meta name=“PLZ" content=“07743“><meta name=“Ort" content=“Jena“><meta name=“Strasse" content=“Ernst-Abbe-Platz“><meta name=„Hausnummer" content=“2">

28

Semantik und HTML■ Semantik der Meta-Tags beruht ausschließlich auf der privaten Vereinbarung zwischen

Informationsanbieter und Informationskonsumenten

■ Problem:

□ Syntax und Semantik gilt nur für spezielle Vereinbarung

<meta name=“PLZ" content=“07743“><meta name=“Ort" content=“Jena“><meta name=“Strasse" content=“Ernst-Abbe-Platz“><meta name=„Hausnummer" content=“2">


Fazit:HTML war zwar für das immense Wachstumstempo des WWW mitverantwortlich, behindert aber dessen Weiterentwicklung


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µformats -- Microformate ■ XHTML Markup, mit dem es möglich ist, (in einem begrenzten Umfang) Semantik in einem

HTML-Dokument auszudrücken

■ Anwendungen können leichter Daten aus HTML-Dokumenten extrahieren

■ Verwendung in folgenden XHTML-Tag Attributen:

□ class

□ rel

□ rev

■ Vordefinierte Standard-Microformate:

□ hCard - Personendaten ( vCard, RFC2426)

□ hCalender – Events

□ rel-Tag – social tagging

□ XFN – XHTML Friends Network

□…



30

µFormats -- Microformate ■ Beispiel:

 Joe Blow The Example Company 604-555-1234 <a class="url" href="http://example.com/"> http://example.com/</a>



URI / IRI


RDFS


Query:SPARQL

Proof

Unifying Logic

Cry

pto

Trust





32




33

XML – Extensible Markup Language■ Was XML alles kann

□ XML gestattet die Definition beliebiger neuer Tags(Metasprache zur Definition neuer Markupsprachen)

□ die Definition neuer Tags erfolgt in einem speziellen Dokument,der Document Type Definition (DTD) / XML Schema Definition

XML-Dokumenteninstanz

+

XML-DTD

kann von einemAnwendungsprogramm,das die XML-DTD/XML-XSD versteht, korrektverarbeitet werden

XML-XSD




34 XML Timeline

1970 200019901980

GML SGML(ISO8879 1986)

HTML 1.0CSS 1.0

XML 1.0 (1998)

1995

HTML 3.2

HTML 4.0

CSS 2.0

MathML

XSLT/XPath

XHTML 1.0

XSD

XLink

SMIL

x

XQuery

(1998)RDF

(1999)RDFS

(2004)OWL

GRDDL(2007)

(2008)SPARQL

(2008)RDFa

OWL2(2009)



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<h2> Max Mustermann </h2>

 Sesamstr. 49a 93123 Bad Sulzdetfurth 

HTML

35


<h2> Max Mustermann </h2>

 Sesamstr. 49a 93123 Bad Sulzdetfurth 

HTML

<Adresse> <Vorname> Max </Vorname> <Nachname> Mustermann </Nachname> <Straße> Sesamstr. </Straße> <Hausnummer> 49a </Hausnummer> <PLZ> 93123 </PLZ> <Ort> Bad Sulzdetfurth </Ort></Adresse>

XML

XML als semistrukturiertes Austauschdatenformat (Vokabular) für beliebige Anwendungen


36


XMLHTML




36


XMLHTML

„HTML sagt Ihnen wie die Informationen aussehensollen, aber XML sagt Ihnen was sie bedeuten.“Quelle: Charles F. Goldfarb, „The XML Handbook“



37

XML – Extensible Markup Language

<?xml version="1.0" encoding="iso-8859-1"?>

<!DOCTYPE address SYSTEM "Beispiel.dtd">

<adresse>

<vorname> Max </vorname>

<nachname> Mustermann </nachname>

<straße> Sesamstr. </straße>

<hausnummer> 49a </hausnummer>

<plz prefix=“D“> 93123 </plz>

<ort> Bad Sulzdetfurth </ort>

</adresse>

37

XML Deklaration




<adresse>







</adresse>

37

XML DTD

XML Deklaration




<adresse>







</adresse>

37

XML Tags

XML DTD

XML Deklaration




<adresse>







</adresse>

37

XML Attribute

XML Tags

XML DTD

XML Deklaration




<adresse>







</adresse>

38

XML – Extensible Markup Language■ Veranschaulichung von XML-Daten als gerichteter Graph

<adresse>

<vorname> <nachname> <straße> <hausnummer> <plz> <ort>

<xml>

Max Mustermann

Sesamstr.

49a 93123

BadSulzdetfurth

39

XML – Deklaration■ XML-Prolog gibt Direktiven zur XML-Kodierung

□ version: obligatorische Versionsnummer

□ encoding: UTF-8/16/32 …

□ standalone: yes/no (wird DTD benötigt?)

<?xml version=“1.0“ encoding=“UTF-8“ standalone=“yes“>

40

XML – Deklaration■ XML-Referenzen:

□ Angabe des verwendeten XML-DTDs

□ Referenz auf externe Teilmenge (globale URI)

□ Referenz auf interne Teilmenge

<!DOCTYPE name SYSTEM/PUBLIC “URI“>

<!DOCTYPE name [DTD-Definitionen]>

41

XML – Element■ Beschreibung eines Objekts, das durch passende Markierungen (tags) wie <vorname>

und </vorname> geklammert ist

■ Inhalt eines Elements: Text und/oder weitere Elemente (Unterelemente)

■ Elemente können beliebig geschachtelt sein

■ Leere Elemente: <plz></plz> kurz: <plz/>

<adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> Max Mustermann ist ein fleissiger Student…</adresse>


41







Elementadresse




41







Elementadresse

Start-Tag




41







Elementadresse

Start-Tag

End-Tag




41







Elementadresse

Start-Tag

End-Tag

Unterelemente




41







Elementadresse

Start-Tag

End-TagFreitext

Unterelemente



42

XML – Attribute■ Name-Zeichenkettenwert-Paar

■ Assoziiert mit einem Element

■ Alternative Möglichkeit, Daten zu beschreiben

<adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <ort plz=“01234“> Bad Sulzdetfurth </ort>…

Attribut plz

43

Wohlgeformtes und gültiges XML

Max MustermannSesamstr. 49a93123 Bad Sulzdetfurth

Wohlgeformte XML-Dokumente: Syntaktisch korrekt, d.h. alle angefangenen Tags werden wieder geschlossen und sind stets korrekt geschachtelt, keine Mehrfachattribute, nur ein Wurzelelement

<adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <ort plz=“93123“>Bad Sulzdetfurth</ort></adresse>

44

Wohlgeformtes und gültiges XML

<adresse> <vorname> Max </vorname> <nachname> Mustermann </nachname> <straße> Sesamstr. </straße> <hausnummer> 49a </hausnummer> <ort plz=“93123“>Bad Sulzdetfurth</ort></adresse>

gültige (valide) XML-Dokumente: wohlgeformt und zu einem assoziierten Schema uneingeschränkt konform

<!ELEMENT adresse (vorname+, nachname, strasse, hausnummer, ort)>

<!ELEMENT vorname CDATA><!ELEMENT nachname CDATA><!ELEMENT straße CDATA>….

Document Type Definition (DTD)


45Schemata in XML

■ DTD – Document Type Definitions:

□Einfache Grammatik für ein XML-Dokument (EBNF)

□Deklaration von Elementen, Attributen, u.a.

□beschränkt die beliebige Verschachtelung von Elementen und Attributen

□Teil des XML-Standards (“Erbe“ von SGML)

■ XML-Schema:

□Komplexere Datendefinitionssprache

□ standardisierte Basistypen, z.B. float, double, decimal, boolean

□Typen und typisierte Objektreferenzen

□Klassenhierarchien / Vererbung

□Konsistenzbedingungen

□Standard (W3C Recommendation) in Ergänzung zu XML



46■ Echter Schemamechanismus mit vielen Erweiterungen über DTDs hinaus

■ Benutzt selbst wieder XML-Syntax zur Schemadefinition

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">

<xsd:complexType name=“buchtyp“> <xsd:element name=“buch“/> <xsd:attribute name=“ISBN“ type=“xsd:string“ use=“required“/> <xsd:all> <xsd:element name=“titel“ type=“xsd:string“/> <xsd:element name=“subtitel“ type=“xsd:string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“1“/> <xsd:element name=“autor“ type=“xsd:string“ minOccurs=“1“/> <xsd:element name=“preis“ type=“xsd:decimal“/> </xsd:all></xsd:complexType>

</xsd:schema>XML SCHEMA

46■ Echter Schemamechanismus mit vielen Erweiterungen über DTDs hinaus

■ Benutzt selbst wieder XML-Syntax zur Schemadefinition

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <xsd:schema xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema">

<xsd:complexType name=“buchtyp“> <xsd:element name=“buch“/> <xsd:attribute name=“ISBN“ type=“xsd:string“ use=“required“/> <xsd:all> <xsd:element name=“titel“ type=“xsd:string“/> <xsd:element name=“subtitel“ type=“xsd:string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“1“/> <xsd:element name=“autor“ type=“xsd:string“ minOccurs=“1“/> <xsd:element name=“preis“ type=“xsd:decimal“/> </xsd:all></xsd:complexType>

</xsd:schema>XML SCHEMA

XSD Namespace

47 XML Schema - Elementdeklaration■ Syntax: <element name=“Name“/>

■ Optionale Zusatzattribute:




□ Typ






□ Typ

□ type = “Typ“ atomarer, einfacher oder komplexer Typ






□ Typ


□ Kardinalitäten (Vorgabe [1,1]):






□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }






□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }

□maxOccurs = “y“ y ∈ { 1, n, unbounded }






□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }


□Wertvorgaben (schließen sich gegenseitig aus!):






□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }



□ default = “v“ veränderliche Vorgabe






□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }




□ fixed = “u“ unveränderliche Vorgabe






□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }





■ Beispiele:



□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }





■ Beispiele:

□ <element name=“buch”/>

□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }





■ Beispiele:


□ <element name=“kapitel” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/>

□ Typ



□minOccurs = “x“ x ∈ { 0, 1, n }





■ Beispiele:


□ <element name=“kapitel” minOccurs=“0” maxOccurs=“unbounded”/>□ <element name=“subtitel” type=“string” minOccurs=“0”/>

48

XML Schema - Attributdeklaration■ Syntax: <attribute name=“Name“/>■ Optionale Zusatzattribute:

□ Typ:

□ type = “Typ“□ Existenz:

□ use = “optional“ Kardinalität [0,1]□ use = “required“ Kardinalität [1,1]

□ Vorgabewerte:

□ use = “default“ value = “v“ veränderliche Vorgabe v□ use = “fixed“ value = “u“ unveränderliche Vorgabe u

□ Beispiele:

□ <attribute name=“id” type=“ID” use=“required”/>□ <attribute name=“alter” type=“string” use=“optional”/>□ <attribute name=“sprache” type=“string” use=“default” value=“de”/>


49

XML Schema - Elementtypen■ XML-Schema unterscheidet

□ Atomare Typen

□Eingebaute Elementartypen wie int oder string

□ Einfache Typen

□haben weder eingebettete Elemente noch Attribute□in der Regel von atomaren Typen abgeleitet

□ Komplexe Typen

□dürfen Elemente und Attribute besitzen



50

XML Schema - Elementtypen■ Atomare Typen

□ XML-Schema unterstützt eine große Menge (>40) interner Basistypen

□Numerisch: byte, short, int, long, float, double, decimal, …

□ Zeitangaben: time, date, month, year, timeDuration, …

□ Sonstige: string, boolean, uriReference, ID, …

■ Beispiele:

□ <element name=“jahr“ type=“year“/>

□ <element name=“seitenzahl“ type=“positiveInteger“/>

□ <attribute name=“alter“ type=“unsignedShort“/>

□ <attribute name=“homepage“ type=“anyURI“/>

51 XML Schema - Elementtypen■ Einfache Typen

□ von bestehenden Typen können einfache Typen abgeleitet werden:

□ Typdefinition:

□<simpleType name=“autorAlter“ base=“unsignedShort“> <maxInclusive value=“200“/> </simpleType>

□ Dokumentdefinition: <attribute name=“age“ type=“autorAlter“/>

□ einfache Typen dürfen keine verschachtelten Elemente enthalten!

52 XML Schema - Elementtypen■ Komplexe Typen

□ Komplexe Typen dürfen eingebettete Elemente und Attribute besitzen

□ Bsp. Typdefinition:

<complexType name=“autorTyp“><sequence>

<element name=“vorname“ type=“string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“unbounded“/> <element name=“nachname“ type=“string“/> </sequence>

<attribute name=“alter” type=“autorAlter” use=“optional”/> </complexType>

□Gruppierungs-Bezeichner:□ <sequence> … </sequence> Feste Reihenfolge (a,b)

□ <all>… </all> Beliebige Reihenfolge (a,b oder b,a)

□ <choice> … </choice> Auswahl (entweder a oder b)

53

XML Schema - Elementtypen■ Wie definiert man ein leeres Element?

●Bsp.: Telefonnr. soll nur ein Attribut haben und sonst leer sein

<telefonnr nr=“555-9-43221“ />

53

XML Schema - Elementtypen■ Wie definiert man ein leeres Element?

●Bsp.: Telefonnr. soll nur ein Attribut haben und sonst leer sein

<telefonnr nr=“555-9-43221“ />

<element name=“telefonnr“> <complexType> <attribute name=“nr“ type=“string“/> </complexType></element>


54

XML Schema - Typhierarchien■ Typdefinition kann ebenfalls erfolgen durch

□ Erweiterung (engl. extension) oder

□Restriktion (engl. restriction) einer bestehenden Typdefinition

■ Alle Typen in XML-Schema sind entweder

□ Atomare Typen (z.B. string) oder

□ Erweiterung bzw. Restriktion bestehender Typen

■ Alle Typen bilden eine Typhierarchie

□ Baum mit Wurzel: Typ Zeichenkette

□ Keine Mehrfachvererbung

■ Typen sind entlang der Typhierarchie abwärtskompatibel:

□ Für Typinstanzen gilt das Substituierbarkeitsprinzip

□ Elemente eines bestimmten Typs akzeptieren auch Daten einer Erweiterung oder Restriktion des geforderten Typs



55 XML Schema - Typhierarchien■ Typen können konstruktiv um weitere Elemente oder Attribute zu neuen Typen erweitert

werden

■ Beispiel:

<complexType name=“extendedAutorTyp“> <extension base=“autorTyp“> <sequence> <element name=“email“ type=“string“ minOccurs=“0“ maxOccurs=“1“/>

</sequence> <attribute name=“homepage” type=“string” use=“optional”/> </extension> </complexType>

■ Erweitert den zuvor definierten Typ authorType um

□ ein optionales Element email

□ ein optionales Attribut homepage


56

XML Schema - Typhierarchien■ Typen können durch die Verschärfung von Zusatzangaben bei Typdefinitionen in ihrer

Wertemenge eingeschränkt werden

■ Beispiele für Restriktionen:

□ Bisher nicht angegebene type-, default- oder fixed-Attribute

□ Verschärfung der Kardinalitäten minOccurs, maxOccurs

■ Substituierbarkeit

□ Menge der Instanzen des eingeschränkten Untertyps muss immer eine Teilmenge des Obertyps sein!

■ Restriktion komplexer Typen

□ Struktur bleibt gleich: es dürfen keine Elemente oder Attribute weggelassen werden

■ Restriktion einfacher Typen

□ Restriktion ist (im Gegensatz zur Erweiterung) auch bei einfachen Typen erlaubt



57

XML Schema - Typhierarchien■ Beispiel (Restriktion eines Komplexen Typs):

<complexType name=“restrictedAutorTyp“> <restriction base=“autorTyp“> <sequence> <element name=“vorname“ type=“string“ minOccurs=“0“

maxOccurs=“2“ /> <element name=“nachname“ type=“string“/> </sequence> <attribute name=“alter” type=“autorAlter” use=“required ”/> </restriction> </complexType>

■ Gegenüber dem ursprünglichen Typ wurde die Anzahl des Elements “vorname“ auf 2 begrenzt und das Attribut “autorAlter“ erzwungen

58 XML – NamensräumeXML-Autoren definieren eigene XML Element-Typen (Tags), die global für ein Dokument gelten

■ XML-Tags mit demselben Namen, aber unterschiedlicher Bedeutung und unterschiedlichen Attributen

Ambiguität und Namenskonflikte

<compactDisk autor=“MisterX"> <titel>Das wohltemperierte Klavier</titel> <track Nummer=“1“> <titel>Fuge Nr. 1</titel> <autor>Johann Sebastian Bach</autor> </track></compactDisk>

59 XML – NamensräumeXML Namensraum legt eindeutigen Kontext für XML Element-Typ fest

■ definiert Namen, die jeweils bestimmten Schemata zugeordnet werden (Vermeidung von Namenskonflikten)

■ benötigt keine formale Struktur

■ Zerlegung komplexer Strukturen in handhabbare Teilbereiche (vgl. Modulkonzept)


<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> ... restliche HTML-Datei</html>


http://www.w3.org/1999/xhtml

60 XML – NamensräumeXML Namensraum legt eindeutigen Kontext für XML Element-Typ fest

■ definiert Namen, die jeweils bestimmten Schemata zugeordnet werden (Vermeidung von Namenskonflikten)

■ benötigt keine formale Struktur

■ Zerlegung komplexer Strukturen in handhabbare Teilbereiche (vgl. Modulkonzept)

■ Mischung verschiedener Namensräume


<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> ... XHTML-Elemente <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"> ... MathML-Elemente </math> ... XHTML-Elemente</html>




http://www.w3.org/1998/Math/MathML

http://www.w3.org/1998/Math/MathML

61

XML – Namensräume

<cd:compactDisk xmlns:cd = “http://www.uni-jena.de/cd.dtd“ xmlns:tr = “http://www.beispiel.de/track.dtd“ autor=“MisterX“> <cd:titel>Das wohltemperierte Klavier</cd:titel> <tr:track nummer=“1“> <tr:titel>Fuge Nr. 1</tr:titel> <tr:autor>Johann Sebastian Bach</tr:autor> </tr:track></cd:compactDisk>

Namespace Binding

Prefix-Definition

62

XML und Semantik■ allgemeine, erweiterbare Meta-Markup-Sprache zur Repräsentation von semi-

strukturierten Daten

■ Aber: woher weiß man, dass <adresse> eine Adresse bezeichnet?

<adresse> <name> <vorname>Harald</vorname> <nachname>Sack</nachname> </name> <strasse>Prof.-Dr.-Helmert-Str.</strasse> <hausnummer>2-3</hausnummer> <plz>14482</plz> <ort>Potsdam</ort></adresse>


63

XML und Semantik■ XML instantiiert vorgegebene, vom Benutzer frei definierbare

Datentypen (customized tagging scheme)

■ dazu zählen

□ Typfestlegung einfacher (simpler) XML-Elemente

□ syntaktische Definition komplexer XML-Elemente

□ Definition von Eigenschaften (Attributen) von XML-Elementen

□ Definition von einfachen Restriktionen bzgl. XML-Elementtypen

■ Definition der XML-Syntax/Struktur via DTD oder XMLSchema

Fazit:XML bildet die Basis des Semantic Web




64 Syntaktische Definition mit XMLSchema■ XML-Schema als Template

□ XMLSchema definiert XML-Elemente (simple/complex), zugehörige Attribute und implementiert Restriktionen (Constraints)

□ XMLSchema implementiert Vererbungskonzept objektorientierter Programmiersprachen

□ XMLSchema erlaubt die Verwendung unterschiedlicher Namensräume

□ global einheiltliche Identifikation von XML-Elementen□ Kombination unterschiedlicher XML-Vokabularien

■ XML-Schema als Validator

□ mit XMLSchema Definitionen können XML-Dokumente validiert werden Interoperabilität



65

Warum XML alleine noch nicht ausreicht…

<adresse> <name> <vorname>Harald</vorname> <name>Sack</nachname> </name> <strasse>Prof.-Dr.-Helmert-Str.</strasse> <hausnummer>2-3</hausnummer> <plz>14482</plz> <ort>Potsdam</ort></adresse>

<adresse> <name> <firstname>Harald</firstname>

<mi>H</mi> <surname>Sack</surname>

</name> <street>Prof.-Dr.-Helmert-Str.</street>

<number>2-3</number>

<zip>14482</zip>

<city>Potsdam</city>

<state>Brandenburg</state>

</adresse>

65


<adresse> <name> <vorname>Harald</vorname> <name>Sack</nachname> </name> <strasse>Prof.-Dr.-Helmert-Str.</strasse> <hausnummer>2-3</hausnummer> <plz>14482</plz> <ort>Potsdam</ort></adresse>

<adresse> <name> <firstname>Harald</firstname>

<mi>H</mi> <surname>Sack</surname>

</name> <street>Prof.-Dr.-Helmert-Str.</street>

<number>2-3</number>

<zip>14482</zip>

<city>Potsdam</city>

<state>Brandenburg</state>

</adresse>Sind beide Inhalte miteinandervereinbar ?

66


CV

name

education

work

private

< >

< >

< >

< >

< >

Dokument

XML-Dokument mit„sprechenden“ Bezeichnern

67


Χς

ναµε

εδυχατιον

ωορκ

πριϖατε

< >

< >

< >

< >

< >

Dokument

XML-Dokument mit„sprechenden“ Bezeichnernaus der Sicht einesProgramms

68

Warum XML noch nicht ausreicht…

Χς

ναµε

εδυχατιον

ωορκ

πριϖατε

< >

< >

< >

< >

< >

Dokument 1

Χς

ναµε

εδυχατιον

ωορκ

πριϖατε

< >

< >

< >

< >

< >

Dokument 2

<Χϖ>

<ναµε>…

Schema-Definition

Kommunikationspartner müssen sichüber die Semantik der Metadateneinigen

69


Χς

εδυχατιον

ωορκ

πριϖατε

< >

< >

< >

Dokument 1

< >

< >

Dokument 2

<Χϖ>

<ναµε>…

SchemaDefinitionen

<>

<>

…

SchemaDefinitionen

69


Χς

εδυχατιον

ωορκ

πριϖατε

< >

< >

< >

Dokument 1

< >

< >

Dokument 2

<Χϖ>

<ναµε>…

SchemaDefinitionen

<>

<>

…

SchemaDefinitionen

ναµε

< >

< >

< >

< >

< >

Ontologien BeschreibungslogikenRDF / OWL / SWRL

InferenzmechanismenTrust


70

Warum XML noch nicht ausreicht…■ Semantik eines XML-Dokuments erschließt sich nur dem menschlichen

Benutzer

■ XML = syntaktisch standardisierte Meta-Sprache zur Kommunikation zwischen Systemen und zur Auszeichnung von Daten

■ XML dient der Beschreibung von Daten/Nachrichten im Semantic Web

■ Aber:

□ XML besitzt keine semantische Interoperabilität

□ Es ist stets ein Modell der Umgebung notwendig, d.h. Zusammenarbeit ist dann nur möglich, wenn sich die beteiligten Akteure über die Semantik der verwendeten XML-Syntax geeinigt haben

□ z.B. Agenten in abgeschlossenen homogenen Umgebungen ( WWW ist aber heterogen und dynamisch!)





URI / IRI


RDFS


Query:SPARQL

Proof

Unifying Logic

Cry

pto

Trust





72





2.4. RDF Schema







73

Wie geht‘s weiter...?

RDF



74

Literatur

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

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




75

Materialien

□Bloghttp://web-flakes.blogspot.com/

□Materialien-Webseitehttp://www.hpi.uni-potsdam.de/meinel/lehre/lectures_classes/semanticweb_ws1011.html

□bibsonomy - Bookmarkshttp://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1011_02





http://www.hpi.uni-potsdam.de/meinel/lehre/lectures_classes/semanticweb_ws1011.html




http://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1011_02

http://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1011_02

02 uri, xml und xml schema - semantic web technologien, ws2010/11

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