Wissensmodellierung und wissensbasierte Systeme

Aktuelle Hinweise

Neu: Folien zum dritten Kapitels (Semantic Web) online! (siehe Vorlesungsunterlagen)

Vorlesung: Montag 10:15  - 11:45 im Seminarraum 2203 und Mittwoch  10:15  -  11:45  im Seminarraum 2203 Prof. Dr. Friedrich von Henke / Dr. Thorsten Liebig Sprechstunde: nach der Vorlesung oder n.V. Übungen: Der Übungsbetrieb wird in der VL erläutert

Inhalt der Vorlesung

Die Modellierung und Verarbeitung von symbolischem Wissen stellt eines der zentralen Themen in der Künstlichen Intelligenz dar. Neben der Betrachtung klassischer Anwendungsbereiche wird in dieser Lehrveranstaltung insbesondere auf die Anwendung der entwickelten Methoden im World-Wide-Web eingegangen. Dieses sog. "Semantic Web" hat jüngst zu einer Reaktivierung der Forschung in diesem Kontext geführt.

Die Vorlesung behandelt im wesentlichen vier Themenschwerpunkte:

• In der Vorlesung werden zunächst die theoretischen Grundlagen der logik-basierten Modellierung von Wissen und seiner Darstellung und maschinellen Verarbeitung im Rechner behandelt (Logik, Semantische Netze und Frames).
• Darauf aufbauend wird auf die Familie der Beschreibungslogiken eingegangen. Zentrale Aspekte hierbei sind Ausdrucksmächtigkeit, Eigenschaften und Schlussfolgerungsalgorithmen.
• Ein weiteres Thema der Vorlesung betrifft die Strukturierung von Wissensbasen und Standards zum Austausch von Wissen. Hierbei wird auf die Nutzung, Erstellung und Evaluierung von Ontologien eingegangen sowie bestehender Ontologien betrachtet.
• Der vierte Themenschwerpunkt geht auf die aktuellen Entwicklungen im Kontext des WWW ein. Im Semantic Web wird die Idee verfolgt, Daten unter der Verwendung von Techniken und Methoden der Wissensrepräsentation so im Web zu repräsentieren, dass diese maschinell z.B. durch Agenten leichter gefunden, besser genutzt und individuell zusammengestellt werden können. In diesem Zusammenhang werden z.B. auch die hierfür nötigen Web-Sprachen wie XML, XML Schema), RDF, RDFS und DAML+OIL bzw. OWL betrachtet.

Parallel zu den theoretischen Hindergründen der Repräsentations- und Verarbeitungsmethoden werden verschiedene Systeme in der Vorlesung vorgestellt und in den Übungen verwendet.

Übungen

In den Übungen werden die in der Vorlesung behandelten Techniken und Methoden in überschaubaren Projekten praktisch angewendet. Dies umfasst die Einarbeitung und Benutzung bestehender Systeme und verschiedener Formalismen aber auch die Implementierung kleinerer Programme. Hierbei ist Gruppenarbeit erwünscht. Die Präsentation der Ergebnisse ist Voraussetzung für die erfolgreiche Teilnahme an der Vorlesung.

1. Übungsblatt: 12.5.2003

Logische Grundlagen und Begriffe. Das Übungsblatt als PDF-Datei.

2. Übungsblatt: 19.5.2003

Beschreibungslogische Grundlagen und Begriffe. Das Übungsblatt als PDF-Datei.

3. Übungsblatt: 4.6.2003

Strukturelle Subsumtion und open- vs. closed-world ABox. Das Übungsblatt als PDF-Datei.
Lokale Sammlung von Loom-Ressourcen. Die Racer-Homepage und die racer-1-7.fasl-Datei für Allegro CommonLisp 6.2.

4. Übungsblatt: 18.6.2003

Tableau-Verfahren für Beschreibungslogiken. Das Übungsblatt als PDF-Datei.

5. Übungsblatt: 2.7.2003

Closed-world-Abschluss für Racer ABox'en. Das Übungsblatt als PDF-Datei.

Vorlesungsunterlagen

Hier finden sich sukzessive die Folien aus der Vorlesung im Format 4-auf-1 als auch einfach.

1. Inhalte und Einführung (4-auf-1/1-auf-1)
2. Logik-basierte Wissensmodellierung
   1. Prädikatenlogik (4-auf-1/1-auf-1)
   2. Semantische Netze und Frames (4-auf-1/1-auf-1)
   3. Beschreibungslogiken - Teil 1 (informelles Beispiel) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 2 (konzeptbildende Sprachkonstrukte) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 3 (relationsbildende Sprachkonstrukte) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 4 (Schlussfolgerungsdienste u. Komplexität) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 5 (Schlussfolgerungsdienste ABox u. Auffalten von TBoxen) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 6 (Strukturelle Subsumtion) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 7 (tableau-basierte Subsumtion) - (4-auf-1/1-auf-1)
      Beschreibungslogiken - Teil 8 (optimierte Tableaus) - (4-auf-1/1-auf-1)
3. Ontologien und Wissensbasen

   Definition, UML, ER-Diagramm (4-auf-1/1-auf-1)

   SUMO, DLP, KIF, OKBC (4-auf-1/1-auf-1)

   Evaluierung von Ontologien (OntoClean) (4-auf-1/1-auf-1)

   OntoClean 2. Teil, Cyc, OpenCyc (4-auf-1/1-auf-1)

4. Techniken & Sprachen des Semantic Web

   WWW-Entstehungsgeschichte, Vision, XML (4-auf-1/1-auf-1)

   RDF, RDF Schema, Dublin core (4-auf-1/1-auf-1)

   RSS, OWL (Teil 1) (4-auf-1/1-auf-1)

   OWL (Teil 2) (4-auf-1/1-auf-1)

Technisches

Typ:	Vorlesung im Hauptstudium (2V / 2Ü)
Zuordnung:	Praktische und Angewandte Informatik (Kernfach) Künstliche Intelligenz (Vertiefungsgebiet)