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Fakultät Wirtschaftswissenschaften | Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbes. Informationsmanagement

Dynamische Unterstützung kollaborativer Wissensarbeit:

Ein Systementwurf

Ingo Blickling

TU Dresden, 08.07.2009

Dynamische Unterstützung kollaborativer Wissensarbeit: Ein Systementwurf

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Fakultät Wirtschaftswissenschaften | Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik, insbes. Informationsmanagement | Prof.Schoop

Agenda

• Vorgehensweise in der Diplomarbeit

• Ontologien und kollaborative Ontologieentwicklung

• Untersuchung bestehender Systeme zur kollaborativen Ontologieentwicklung

• Systementwurf

• Beispiel

• Fazit



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Vorgehensweise in der Diplomarbeit

Motivation:Es bestehen Systeme zur kollaborativen Entwicklung von aussagekräftigen

Ontologien. Diese werden jedoch in der Praxis insbesondere im Vergleich zu Tagging-Systemen nur selten eingesetzt.

Fragestellungen:

• Welche Einschränkungen bestehen bei aktuellen Systemen zur kollaborativen Ontolo

gieentwicklung bezüglich der Unterstützung der Nutzer bei der kollaborativen Onto

logieentwicklung?

Untersuchung bestehender Systeme zur kollaborativen Ontologieentwicklung und deren Einschränkungen insbesondere bzgl. der Unterstützung der Nutzer feststellen

• Wie kann ein System zur Unterstützung der Nutzer bei der kollaborativer Ontologie

entwicklung gestaltet sein, um Einschränkungen bestehender Systeme zur kollaborati

ven Ontologieentwicklung aufzuheben?

Entwurf eines Systems, das die Nutzer bei der kollaborativen Ontologieentwicklung unterstützen und das Einschränkungen bestehender Systeme aufheben soll



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Ontologien

„An ontology is a formal explizit specification of a shared conceptualization for a domain of interest“ (Staab & Studer, 2004, Preface VII - in Anlehnung an Gruber, 1993, S.199)

Ontologie nach Web Ontology Language OWL (World Wide Web Consortium, 2009):• “(1) collection of information, generally including information about classes

and properties (2) the information contained in an ontology document“ • „An OWL ontology may include descriptions of classes, properties and their

instances“



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Ontology Maturing

Modell der kollaborativen Ontologieentwicklung

In Anlehnung an BRAUN, SCHMIDT & WALTER (2009, S.3) und BRAUN, SCHMIDT & ZACHARIAS (2009, S. 2)



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Funktionen der untersuchten Systeme

SO

BO

LEO

Erfasste Elemente einer Ontologie

Konzepte + + + +

+ + +

Individuen (URL bei SOBOLEO) (+) + + +

+ +

Formulare + + +

Automatisches Vervollständigen + + +

+ + + +

Diskussion + +

Bewertung und Kommentare +

Sem

antic

Med

iaWiki

IkeWiki

Onto

Wiki

Properties

Unterstützungsmechanismen zur Ontologieerstellung

Auszeichnungssprache

Konsensfindung

Benachrichtigung zu Änderungen, Versionshistorie



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Einschränkungen der untersuchten Systeme

OntoWiki

IkeWikiIkeWiki



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Grundlegende Prinzipien für den Systementwurf

Praxisintegrierte Ontologieentwicklung (vgl. Braun, Schmidt & Zacharias, 2009, S.2 und Shadbolt, Berners Lee & Hall, 2006, S.99):

• Verwendung des Systems zur Durchführung der Aufgaben in der Praxis einer Gemeinschaft und zur kollaborativen Entwicklung einer Ontologie

• Aufbau auf einem semantischen Wiki

Fokussierung:• Memory Chunks (vgl. Miller, 1956, S.81ff und Kuhlen, 1991, S.86)• Reduzierung auf sieben gleichzeitig angezeigte Elemente in Listen• Erweiterbarkeit auf vollständige Listen der Elemente

Nutzungsorientierte Ontologieentwicklung:• Nutzung des Systems als Grundlage für die Fokussierung• Nutzung indiziert Relevanz der Elemente der Ontologie für die Domäne• Awareness der Nutzer über die Nutzung (vgl. Gutwin, Greenberg & Roseman,

1996, S.281ff und Gross & Koch, 2007, S.25)



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Architektur



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Nutzungsontologie



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Indikatoren für Relevanz

Verwendungshäufigkeit• Anzahl der Individuen eines Konzepts• Anzahl der Instanzen einer Property

Verwendungshäufigkeit zweiten Grades• Anzahl der Individuen eines Konzepts und seiner direkten Unterkonzepte• Anzahl der Property Instances einer Property und deren Sub Properties

Aufrufhäufigkeiten• Aufrufhäufigkeit der Konzepte, Properties und Individuen• Aufrufhäufigkeit der Individuen eines Konzepts und der Property Instances

einer Object Property

Änderungshäufigkeiten• Änderungshäufigkeit der Konzepte, Properties und Individuen• Änderungshäufigkeit der Individuen eines Konzepts



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Beispiel: Strukturierungselemente bei Aufruf eines Individuums

Zuordnung des Individuums zu KonzeptenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Domänenontologie

bestehenden Konzepte:• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte• Nach Aufrufhäufigkeit der Konzepte oder• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen der Konzepte

Selektion der Property für die Typisierung einer Object Property Instance

Absteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Domänenontologie bestehenden Object Properties:

• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Properties oder• Nach Aufrufhäufigkeit der Property Instances der Properties

Entfernen einer Zuordnung des Individuums zu einem Konzept

Aufsteigend sortierte Liste der Zuordnungen des Individuums zu Konzepten:• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte oder• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen der Konzepte



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Fazit

Grundlegende Charakteristika des entworfenen Systems:• Nutzung wird erfasst und in der Wissensbasis als Nutzungsontologie

festgehalten• Nutzungsdaten werden zur Unterstützung der Nutzer bei der kollaborativen

Ontologieentwicklung dynamisch verwendet

Aufgestellte Hypothesen:Hypothese 1: Durch das entworfene System werden die Nutzer bei der

Formalisierung der Ontologie unterstützt.Hypothese 2: Durch das entworfene System werden die Nutzer bei der

kollaborativen Ontologieentwicklung unterstützt, indem die Anzeige der mit einem Element der Ontologie vernetzten Elemente der Ontologie sinnvoll reduziert wird.

Hypothese 3: Durch das entworfene System werden die Nutzer bei der Konsolidierung der Ontologie unterstützt.

Weiterer Forschungsbedarf:• Umsetzung des entworfenen Systems• Evaluierung des Systems



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Quellen

Braun, S., Schmidt, A. & Walter, A. (2009). Ontology maturing: A collaborative web 2.0 approach to ontology engineering. http://www2007.org/workshops/paper_14.pdf [2009-01-16], 2007.

Braun, S., Schmidt, A. & Zacharias, V. (2009). Ontology maturing with lightweight collaborative ontology editing tools. http://www.fzi.de/KCMS/kcms_file.php?action=link&id=656 [2009-03-12], 2007.

Gross, T. & Koch, M. (2007). Computer-supported cooperative work. 1.Aufl., München, Wien: Oldenburg.Gutwin, C., Greenberg, S. & Roseman, M. (1996). Workspace awareness in real-time distributed groupware:

Framework, widgets and evaluation. In A. Sasse, R. Cunningham (Eds.), Proceedings of the conference on human-computer interaction: people and computers (pp. 281-291). London: Springer.

Kuhlen, R. (1991). Hypertext. Ein nicht lineares Medium zwischen Buch und Wissensbank. 1. Aufl, Berlin: Springer.Miller, G. A. (1956). The magical number seven, plus or minus two: Some limits on our capacity for processing

information. Psychological Review, 63, 1956, pp.81-97.Schaffert, S. (2009). IkeWiki: A Semantic Wiki for collaborative knowledge management.

http://www.wastl.net/download/schaffert06_ikewiki.pdf [2009-03-12], 2006.Shabolt, N., Berners-Lee T. & Hall, W. (2006). The semantic web revisited. IEEE Intelligent Systems, 21 (3), pp 96 101.Staab, S. & Studer, R. (2004). Handbook on Ontologies. International Handbooks on Information Systems.

Berlin: Springer.World Wide Web Consortium. (2009). Web ontology language guide: W3C recommendation 10 february 2004. http://www.w3.org/TR/2004/REC owl guide 20040210/ [2009 03 07], 2004.World Wide Web Consortium. (2009b). OWL Web ontology language overview: W3C recommendation 10 february 2004. http://www.w3.org/TR/2004/REC owl features 20040210/ [2009 02 11], 2004.



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Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!



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Basisfunktionen der Ontologieentwicklung

Hinzufügen Verändern Entfernen

Konzept Konzept erstellen Konzept umbenennen Konzept entfernen

Konzepthierarchie

Individuum Individuum erstellen Individuum umbenennen Individuum entfernen

SubClassOf-Beziehung zu Konzept hinzufügen

SubClassOf-Beziehung eines Konzepts ändern

SubClassOf-Beziehung eines Konzepts entfernen

InstanceOf-Beziehung InstanceOf-Beziehung zu Individuum hinzufügen

InstanceOf-Beziehung eines Individuums ändern

InstanceOf-Beziehung eines Individuums entfernen

Property Property erstellen Property umbenennen Property entfernen

Property-Hierarchie SubPropertyOf-Beziehung zu Property hinzufügen

SubPropertyOf-Beziehung einer Property ändern

SubPropertyOf-Beziehung einer Property entfernen

Property Domain Property Domain hinzufügen Property Domain ändern Property Domain entfernen

Property Range Property Range hinzufügen Property Range ändern Property Range entfernen

Property Instance Property Instance erstellen Property Instance ändern Property Instance entfernen



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Beispiel: Anzeigeelemente bei Aufruf eines Individuums

Basisdaten: Aufrufhäufigkeit und Änderungshäufigkeit

Zuordnungen zu KonzeptenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Ontologie vorhandenen

Konzepte:• Nach Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte,• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen der Konzepte oder• Nach Änderungshäufigkeit der Individuen der Konzepte

Verbundene IndividuenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der durch Object Property Instances

verbundenen Individuen unterteilt nach Properties:Sortierung und Fokussierung der Object Properties:• Nach der Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Properties oder• Nach der Aufrufhäufigkeit der Object Property Instances der PropertiesSortierung und Fokussierung der Object Property Instances:• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen oder• Nach Änderungshäufigkeit der Individuen

In der Ontologie bestehende IndividuenAbsteigend sortierte und fokussierte Liste der in der Ontologie bestehenden

Individuen:• Nach Aufrufhäufigkeit der Individuen oder• Nach Änderungshäufigkeit der Individuen



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Ziele des Systementwurfs

Grundlegende Ziele: • Entwurf eines Systems zur Unterstützung der Nutzer bei der

kollaborativen Ontologieentwicklung• Aufhebung von Einschränkungen, die bei der Untersuchung

bestehender Systeme festgestellt wurden

Aus den ermittelten Einschränkungen abgeleitete Teilziele des Systementwurfs:

• Die Nutzer sollen durch das System bei der Selektion von Elementen für die Formalisierung der Ontologie unterstützt werden.

• Die Anzahl der gegenüber den Nutzern gleichzeitig angezeigten und mit einem Element der Ontologie vernetzten Elemente soll durch das System sinnvoll reduziert werden.

• Die Nutzer sollen bei der Selektion von Elementen für eine Konsolidierung der Ontologie unterstützt werden.



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Architektur von IkeWiki

(aus Schaffert, 2009)



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Verwendung der Indikatoren zur Metadatenbearbeitung

Funktionen

IndikatorenV

erwendete O

ntologie

Konzept Property Individuum

Oberkonzept festlegen

Unterkonzept entfernen

Individuum entfernen

Super P

roperty festlegen

Sub P

roperty entfernen

Property D

omain und P

roperty Range festlegen

Zuordnung zu K

onzept erstellen

Zuordnung zu K

onzept aufheben

Typisierung von P

roperty Instance mit P

roperty

Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Konzepte

Dom

äne

++ -- ++ ++ --

Verwendungshäufigkeit zweiten Grades der Properties ++ -- ++

Aufrufhäufigkeit der Konzepte

Nutzung

+ + +

Aufrufhäufigkeit der Individuen --

Änderungshäufigkeit der Individuen -

Aufrufhäufigkeit der Individuen eines Konzepts

Beide

+ - + + -

Aufrufhäufigkeit der Instanzen einer Object Property + - +



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Verwendung der Indikatoren zur Metadatenanzeige

Anzeigen

Indikatoren

Verw

endete Ontologie

Konzept Property Individuum

Angezeigte B

asisdaten

Unterkonzepte

Individuen des Konzepts

Angezeigte B

asisdaten

Sub P

roperties

Individuen, die P verw

enden

Angezeigte B

asisdaten

Zugeordnete K

onzepte

Ps der bestehenden P

Is

Verbundene Individuen

Individuen gesamt

Verwendungshäufigkeit der Konzepte

Dom

äne

+

Verwendungshäufigkeit der Properties +

Verwendungshäufigkeit 2ten Grades der Konzepte + + +

Verwendungshäufigkeit 2ten Grades der Properties + + +

Aufrufhäufigkeit der Konzepte

Nutzung

+

Aufrufhäufigkeit der Properties +

Aufrufhäufigkeit der Individuen ++ ++ + ++ ++

Änderungshäufigkeit der Konzepte +

Änderungshäufigkeit der Properties +

Änderungshäufigkeit der Individuen + + + + +

Aufrufhäufigkeit der Individuen eines Konzepts

Beide

+ ++ ++

Aufrufhäufigkeit der Instanzen einer Object Property + ++ ++

Änderungshäufigkeit der Individuen eines Konzepts + + +



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Komponenten und Darstellungen



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Übersicht über die Nutzerschnittstelle

Komponente VIEW-Darstellung EDIT-Darstellung

Konzep

te

Inhalteanzeige / -

bearbeitung

Seiteninhalte Editierbare Seiteninhalte

Metadaten-

bearbeitung

Oberkonzept hinzufügen, ändern oder entfernen

& Konzept erstellen

Individuum erstellen

Oberkonzept hinzufügen, ändern oder

entfernen & Konzept erstellen

Konzept entfernen (Unterkonzept!)

Individuum entfernen

Individuum erstellen

Metadaten-

anzeige

Basisdaten

Individuen des Konzepts

Unterkonzepte des Konzepts

Individ

uen

Inhalteanzeige / -

bearbeitung

Seiteninhalte Editierbare Seiteninhalte (inklusive

Auszeichnung von Stellen als Links)

Metadaten-

bearbeitung

Zuordnung zu Konzept hinzufügen & Konzept

erstellen

Property Instances erstellen oder ändern &

Property erstellen

Zuordnung zu Konzept hinzufügen &

Konzept erstellen

Zuordnung zu Konzept entfernen

Property Instances erstellen oder ändern &

Property erstellenMetadaten-

anzeige

Basisdaten

Zuordnungen zu Konzepten

Verbundene Individuen

In Ontologie vorhandene Individuen

Property Instances in den Inhalten

Pro

perties

Inhalteanzeige / -

bearbeitung

Seiteninhalte Editierbare Seiteninhalte

Metadaten-

bearbeitung

Super Property selektieren & Property erstellen Super Property selektieren & Property

erstellen

Property Domain und Property Range

selektieren

Property entfernen (Sub Property!)

Metadaten-

anzeige

Basisdaten

Individuen mit Instanzen der Property

Sub Properties der Property

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