semantic-based knowledge management tools รุ่นที่...
TRANSCRIPT
SEMANTIC-BASED KNOWLEDGE MANAGEMENT TOOLS รนท 3
My Research Experience on Ontology
Optimizing rules and the Q-square Knowledge representation framework
Krich Intratip: PhD.Student Dr.Sasiporn Usanavasin: Advisor
Outline Introduction to my research trip
Optimizing rules (Problems – Ideas – Method)
Introduction to my current works
Ideas & Backgrounds
Case Study
Research instrument & Ontology design
Clear in concept and instance for well-form design
Questions & Suggestions
My Research Trip
• Constructive Simulation (The best of Army research award’2006)
• Grid Computing
• Military Decision Making Process using Semantic Web
• Ontology Improvement – Optimizing Rules (KICSS2010)
• Knowledge Representation using Ontology Based on Research Findings – A Development Framework for Qualitative and Quantitative
Knowledge Based on Research Findings using Ontological Representation
Step-wise Approach for Improving Ontology using Optimizing Rules
Krich Intratip and Sasiporn Usanavasin
Faculty of Information Technology, Sripatum University, Bangkok, Thailand
http://itpe.siit.tu.ac.th/kicss2010/front/show/accepted-papers
Semantic Web was introduced
Berners-Lee at the Home Office, London, 2010
[1] T. Berners Lee, J. Hendler and O. Lassila. The Semantic Web. Scientific American, May 2001.
”The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given Well-defined meaning, better enabling computers and people to work in cooperation.”
by Krich Intratip
Semantic Web was introduced
Berners-Lee at the Home Office, London, 2010
The semantic web : an interview with Tim Berners Lee, Consortium Standard Bulletin, 2005. http://www.consortiuminfo.org/bulletins/semanticweb.php
“The semantic web is designed to smoothly interconnect personal information management, enterprise application integration, and the global sharing of commercial, scientific and culture data. We are talking about data here, not human documents.”
by Krich Intratip
Problems
• Most of them are poor design at least one problem – Domain knowledge is in both the ontology and its
programming code, hard to maintenance – One fact is in many places, hard to maintenance – Ontology is also bigger than usage, lack of performance – Other nodes or instances are also in the ontology, although
it has the best one for the result, lack of performance
• However, the Semantic web application can go on running (by program solving)
by Krich Intratip
Example of composite value
Black color Label
Black Label Red Label
Black box, color of box is black
Red Box, color of box is red
Black t-shirt, color of t-shirt is black
Product name by Krich Intratip
Example of composite value
Black color Label
Black Label Red Label
Black box, color of box is black
Red Box, color of box is red
Black t-shirt, color of t-shirt is black
Product name
Composite value Non-composite value
by Krich Intratip
Example of composite value
Black color Label
Black Label Red Label
Black box, color of box is black
Red Box, color of box is red
Black t-shirt, color of t-shirt is black
Product name
It is a design problem issue, not only programming problem issue.
by Krich Intratip
Some domain knowledge are thrown in Programming area
Composite value
Ontology area
Programming area “Bla
ck b
ox”
“Black box”
Black
Box
Separate to
What does it mean?
What is the box color?
What is the item?
for
for
by Krich Intratip
*
Got Ideas
Ontology design
Quality of
ontology
Ontology improvement
by Krich Intratip
Our proposed method
• Step-wise approach for improving for ontology design – 4 optimizing rules
• Remove composite-values to optimize the maintenance
• Remove one fact in many places to optimize the maintenance
• Remove unused class to optimize the performance • Remove unnecessary class to optimize the
maintenance and performance
“Optimize both the maintenance and performance”
by Krich Intratip
Scenario
• student ID, student name, admission year, major, level, and gender.
• If one of the student record has values as ‘50560073’, ‘Mr.Krich Intratip’, ‘2550’, ‘IT’, ‘Ph.D.’, ‘male’
by Krich Intratip
Scenario :shows composite-values problem
• student ID, student name, admission year, major, level, and gender.
• If one of the student records has values as ‘50560073’, ‘Mr.Krich Intratip’, ‘2550’, ‘IT’, ‘Ph.D.’, ‘male’
• student name (e.g., Mr.Krich Intratip) is a composite value
• student name should be separate to title, first name and last name
by Krich Intratip
owl:Thing
Students ScholarshipRecipients
studentID ‘50560073’
studentName ‘Mr.Krich Intratip’
admissionYear ‘2550’
major ‘IT’
level ‘PhD.’
gender ‘male’
studentName ‘Mr.Krich Intratip’
scholarshipTpye ’RTA. Officer’
amount ’15%off’
duration ‘3 years’
Scenario : shows one fact in many places
by Krich Intratip
owl:Thing
Students ScholarshipRecipients
studentID ‘50560073’
studentName ‘Mr.Krich Intratip’
admissionYear ‘2550’
major ‘IT’
level ‘PhD.’
gender ‘male’
studentName ‘http://www.spu.ac.th/Ontology.owl#Mr.Krich_Intratip’
scholarshipTpye ’RTA. Officer’
amount ’15%off’
duration ‘3 years’
Solution (a)
by Krich Intratip
owl:Thing
Students
ScholarshipRecipients
studentID ‘50560073’
studentLastName ‘Intratip’
admissionYear ‘2550’
major ‘IT’
level ‘PhD.’
gender ‘male’
scholarshipTpye ’RTA. Officer’
amount ’15%off’
duration ‘3 years’
studentTitle ‘Mr.’
studentFirstName ‘Krich’
Solution (b)
by Krich Intratip
owl:Thing
Students
ScholarshipRecipients
studentID ‘50560073’
studentLastName ‘Intratip’
admissionYear ‘2550’
major ‘IT’
level ‘PhD.’
gender ‘male’
scholarshipTpye ’RTA. Officer’
amount ’15%off’
duration ‘3 years’
studentTitle ‘Mr.’
studentFirstName ‘Krich’
Solution : shows unnecessary class problem
owl:Thing
Students
ScholarshipRecipients
studentID ‘50560073’
studentLastName ‘Intratip’
admissionYear ‘2550’
major ‘IT’
level ‘PhD.’
scholarshipTpye ’RTA. Officer’
amount ’15%off’
duration ‘3 years’
studentTitle ‘Mr.’
studentFirstName ‘Krich’
by Krich Intratip
Conclusions
• Eliminating the design issues such as
– composite values of instances, redundancy of attributes and unused class nodes
• Enhance the ontology design such that
– it can better serve to the usage or business objectives of the system
• Reduce programming overhead
• Make the maintenance of ontology easier
by Krich Intratip
Current works
• Q-square knowledge representation framework (on going)
• Root cause problem solving
Q-square = Qualitative & Quantitative Research Findings
INTRODUCTION TO KNOWLEDGE AND ONTOLOGY
กระบวนการจดการความร (KM Processes)
Structuring Knowledge
ดร.มารต บรณรช, Ontology for Information System Design and Development, 28 พฤศจกายน 2553
สงทตองรในการสราง Ontology
หนาตาของความรทน ามาสรางเปน Ontology เปนอยางไร?
ใครคอ Domain experts(ตวจรงทเปนตวแทนประชากรได)/Stakeholders?
Intend to use
กระบวนการตรวจสอบความถกตอง
• ความรทน ามาท าเปน Ontology
• Design of the ontology
Ontology improvement
by Krich Intratip
กระบวนการพฒนา Ontology
http://protege.stanford.edu/publications/ontology_development/ontology
101-noy-mcguinness.html
Natalya F. Noy and Deborah L. McGuinness , Ontology Development 101:
A Guide to Creating Your First Ontology, Stanford University, Stanford, CA,
94305
by Krich Intratip
Problems
• Gap between knowledge extraction and ontology design impact to...
– No idea to sketch well-form design ontology
– Need to do ontology improvement
– Stuck in programming code
– Hard to maintenance
– Lack of reusable
by Krich Intratip
ปรชญาความเชอ
• เชอวาความรทถกตองและเชอถอได คอ ความรทไดมาจากกระบวนการทางวทยาศาสตร (scientific method) -> research
methodology
– Qualitative research
– Quantitative research
by Krich Intratip
ความรจากงานวจย
• ลกษณะของความรของงานวจยเชงคณภาพ – ความรนนอธบายถงความสมพนธระหวางตวแปรตางๆ แตไมไดบอกถงอะไรเปน
เหต อะไรเปนผล เพยงแตบอกวามนเกยวกน ซงเราสามารถน ามาเขยนเชอมโยงความสมพนธดงกลาวได และน าเสนอในรปแบบของ Ontology ไดบนหลกการและพนฐานของ Grounded theory
• ลกษณะของความรของงานวจยเชงปรมาณ – ความรนนสามารถอธบายความสมพนธและขนาดของความสมพนธของตวแปร
สามารถพฒนาจนสามารถบงชถงความเปนเหตเปนผลไดชดเจนและสามารถสรางเปนสมการการท านายได โดยมโครงสรางโมเดลการวดและโมเดล Path ซงน าไปสการพฒนา Ontology บนพนฐานของ Structural Equation Modeling
by Krich Intratip
Research Areas
Knowledge (pattern of
information)
Ontology design &
improvement
Research methodology
(SEM, GT)
Knowledge extraction using research methodology
Ontology(knowledge representation) design approaches
Transformation approaches by Krich Intratip
CASE STUDY
31
ทานคดวาแบบไหนถก
A B
32 ค าสมภาษณ “ทานไดรบขอมลขาวสารทางไหน?”
by Krich Intratip
TOOL FOR SOLVING SIMPLE STEPS TO CREATE ONTOLOGY
Knowledge extraction & Ontology design
33
Research Instrument กบ Ontology Development
• การใหความหมายเปนสวนของการก าหนด Domain
• Intend to use เปนสวนของการก าหนดขอบเขต ซงจะเปนตวบอกถงวาจะใชตวบงช ใดบางมาอธบาย
• การก าหนดการวธวด
– ตวบงชชนดนามธรรมเปนสวนของ Concept class ซงทก Concept ควรไดรบการอธบาย
– ตวบงชชนดรปธรรมหรอตวบงชทสามารถสงเกตไดเปนสวนของ Attribute class ซงหมายความวา Class ชนดนเทานนทจะม Instances มาอยได
• มาตรวดถอวาเปนสวนของ constrain อยางหนงของ Ontology ซงกคอ Data type นนเองซงจะถกก าหนดใหกบตวบงชชนดสงเกตไดหรอ attribute เทานน
• การจดกลมของตวบงชจะจดจากประเภทนามธรรมไปยงตวบงชรปธรรมซงจะท าใหความสมพนธระหวางกนขนมา
by Krich Intratip
Some of ontology (re)-engineering processes (Knowledge extraction)
• Define topic area – หวขอทสนใจคออะไร?
• Define domain specific – ประเดนทสนใจในหวขอนนทตองการใหความหมายหรอการอธบายคออะไร?
• Define intend to use (Domain expert) – การใหความหมายหรอการอธบายนนเพอวตถประสงคใด?
• Breakdown into sub-domains/concepts – กลมแนวความคดยอยหรอความหมายกลมยอยคออะไรบาง?
– Review literature (Consider reuse)
• Define indicators in each concept
• Define indicator measurement
• Define scale of the measurement by Krich Intratip
*
มตคณภาพ
เครองมอ
Specification
Sensitivity
Consistency
Power of Prediction
by Krich Intratip
ความหมาย <= ตวบงช
(ครบถวนแคไหน %)
ตวบงช <= วธวด, มาตราวด
(ถกตองมากแคไหน %)
การวด <= ขอค าถาม
(สอดคลองแคไหน %)
ความหมาย <= ขอค าถาม
(ภาพรวมเหมาะสมแคไหน %)
D1
D2
D3
D4
*
No. ความหมาย (ตวแปร)
ตวบงช การวด
(วธวด, มาตราวด) ตววด
(ขอค าถาม) คะแนน (4 มต)
comment
(D1+D2+D3+D4)/4
คะแนนรายขอของผเชยวชาญแตละทานรวมกน/จ านวนผเชยวชาญ > 50%
by Krich Intratip
* ใหใชหลก Relevance theory: http://www.phon.ucl.ac.uk/home/PUB/WPL/02papers/wilson_sperber.pdf
* น าไปสการอนมานความหมายได ตามเงอนไขทใหสามารถสอไดไดตรงตามเจตนารมณการใชงาน
Instrument & Ontology design
Domain
Intend to use
Concept 1
Concept 2
Att. 1 Att. 2 Att. 3 Att. 4 Att. 5 String Int
ตวบงชนามธรรม
ตวบงชสงเกตได
มาตรวด ขอบเขต
ใหความหมาย
ในสงทตองการ อธบาย
by Krich Intratip
*
Principle of defining class and its relation
• Class (นามธรรมทตองการการอธบาย)
– ม class node อย 2 ประเภท • Concept node ควรตองไดรบการอธบายเพมเตมจาก node อน
– กฎ : ไมสามารถเปนทอยของ Instance ได
• Attribute node ควรตองไดรบการอธบายเพมเตมดวยการใส Instance
– กฎ : เปนทอยของ Instance
– มความสมพนธระหวาง concept node ไดสองแบบ • Is-a, Part-of
– มความสมพนธระหวาง concept node กบ Attribute node ไดแบบเดยว คอ Attribute-of
by Krich Intratip
Principle of defining instance and its relation
• Instance (data item) – กฎ : ตองถกบรรจอยใน Attribute node
• One fact in one place
• Atomic value
• Relation – กบ Attribute node เปน Instance-of
– ระหวาง Instance อนใน Attribute node อนจะเปน Has_???
• เขาใจธรรมชาตของ Instance วาสามารถเจรญเตมโตไปเปน Node ไดเมอมการเปลยนแปลงจ าเปนตอง re-structure ontology
by Krich Intratip
Class/Instance and their relation
concept
concept
concept
concept
concept
attribute
instance
Is-a Part-of Att-of
Ins-of
parent
child
Physical/Concrete VS Logical
INFERENCE ? QUERY & RULE
43
Inference and Decision
• ขอเทจจรง – ความสง(m)
– น าหนก(kg)
• เกดคณสมบตตามา (Query) – BMI = ความสง(m) * น าหนก(kg)ยกก าลงสอง
• การอนมาน – ใชเกณฑมาตดสน หรอการใหความหมาย
http://en.wikipedia.org/wiki/First-order_logic
http://www.chulabook.com/description.asp?barcode=978974
0326960 by Krich Intratip
การท าอนมาน
ภาวะ คาดชนความหนาทค านวณได ผอม ระดบ 4 < 16.0 ผอม ระดบ 3 16.0-16.9 ผอม ระดบ 2 17.0-18.4 ผอม ระดบ 1 18.5-19.9 ปกต 20.0-24.9 อวน ระดบ1 25.0-29.9 อวน ระดบ 2 30.0-39.9 อวน ระดบ 3 > 40.0
http://www.thailabonline.com/BMI.htm by Krich Intratip
หลกการส าคญในการออกแบบ Ontology
• พจารณาความละเอยดหยาบของสงทตองการอธบาย และใหแตละระดบของการอธบายมความละเอยดหยาบพอๆกน (Generic VS Specific)
• ปกตแลว Ontology ใชหลกการจดกลมจดประเภทขอมลหรอกลมแนวคด เปนหมวดหม (Taxonomy) เปน Hierarchy แลวใช First order logic ในการอนมานความหมาย ซงความหมายจะไมคลมเครอถาหากขอมลหรอกลมแนวคดนนมอยทเดยว(Unique) ในโครงสราง Ontology
• จะเพมความสามารถในการ Reuse ใหกบ Ontology ได โดยท าให Ontology นนมความหมายชดเจนอยางใดอยางหนงตามเจตนารมณการใชงาน
by Krich Intratip
พจารณาความละเอยดหยาบในการออกแบบ Ontology
• 5 = X + 2
• How to describe X?
– X = 3
– X = 5 - 2
– X = Y + 1
– X = f(Y) + 1; f(Y) = 2
– X = f(Y) + f(Z); f(Y) = 2, f(Z) = 1
– X = ?
• 5 = f(X) + 2
by Krich Intratip
5
X 2
Part-of Part-of
Knowledge & Ontology development life cycle
Describe domain and
intend to use
Instrument development
Gather information
Build up domain
knowledge
Practice based
ontology design
Inference over
ontology
meaning
by Krich Intratip
Knowledge & Ontology development life cycle
Describe domain and
intend to use
Instrument development
Gather information
Build up domain
knowledge
Practice based
ontology design
Inference over
ontology
meaning
by Krich Intratip
ขอขอบคณทกทานครบ ขอเสนอแนะ หรอ ขอซกถาม
Krich Intratip
Dr.Sasiporn Usanavasin
FB: Zimmantic lab https://www.facebook.com/groups/zimmaticlab/
FB: SEM Study Lab https://www.facebook.com/groups/SEMStudyLab/
Slide @ http://prezi.com/d113kizjskll/nectec-semantic-
seminar-3-my-research-experience-on-ontology/