Wissensmodellierung und wissensbasierte Systeme

Termine

Vorlesung: Dienstag 12  -  14 Uhr  in O27/3211  und Donnerstag  10  -  12 Uhr  in O27/3211 Prof. Dr. F. von Henke Sprechstunde: nach der Vorlesung oder n.V. Übungen: Nach Vorankündigung jeweils zu einem der Vorlesungstermine. Olaf Noppens

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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 (Description Logics) 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.

Vorlesungsunterlagen

Hier finden sich sukzessive die Folien aus der Vorlesung als PDF-Datei.
Zudem können die Folien über den Skriptdruckservice kostenfrei ausgedruckt werden. Siehe hierzu auch die Information der Skriptdrucksystem der SGI.

1. Inhalte und Einführung
2. Logik-basierte Wissensmodellierung
   1. Prädikatenlogik
   2. Semantische Netze und Frames
   3. Beschreibungslogiken - Teil 1 (einführendes Beispiel und konzeptbildende Sprachkonstrukte)
   4. Beschreibungslogiken - Teil 2 (relationsbildende Sprachkonstrukte und Terminologie, Loom und Racer Kurzeinführung)
   5. Beschreibungslogiken - Teil 3 (Inferenzdienste, Komplexität, TBox-Eliminierung, OWA)
   6. Beschreibungslogiken - Teil 4 (Strukturelle Subsumtion, Tableau Verfahren)
   7. Beschreibungslogiken - Teil 5 (Tableau Verfahren: Blocking, Optimierungen und Implementierungen und Nicht-standard Inferenzen)
3. Ontologien und Wissensbasen
   1. Ontologien - Teil 1 (Definition, UML, ER-Diagramm, UMLS, WordNet, SUMO, DLP, KIF)
   2. Ontologien - Teil 2 (OntoClean, Cyc/Opencyc)
4. Techniken & Sprachen des Semantic Web
   1. Semantic Web - Teil 1 + Teil 2 (WWW-Entstehungsgeschichte, Vision, XML, RDF, RDF Schema)
   2. Semantic Web - Teil 3 + Teil 4 (OWL 1 und 2, GRDDL, RDFa)

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
2. Übungsblatt
3. Übungsblatt
4. Übungsblatt

Technisches

Typ:	Vorlesung im Hauptstudium (3V / 1Ü)
Zuordnung:	Praktische und Angewandte Informatik(Kernmodul, Kernfach) Theoretische und Mathematische Methoden der Informatik(Kernmodul, Kernfach) Intelligente Systeme(Vertiefungsmodul Informatik) Künstliche Intelligenz (Vertiefungsgebiet)