Ontologie
Die Ontologie versteht sich als Lehre von dem, was ist und ist relevant bei der Erstellung von Wissensmodellen. Eine Verständigung (im Sinne einer Kommunikation) auf der Basis von Wissen über die reale Welt bzw. Teile der realen Welt setzt ein gemeinsames Wissensmodell voraus. Dieses muss von allen Beteiligten (Menschen und Maschinen) verstanden werden. Ein Wissensmodell sorgt somit für eine eindeutige Abbildung des zu übertragenden Wissens. Die Erstellung von Wissensmodellen führt uns zum Konzept der Ontologie. Der Begriff Ontologie stammt aus der Philosophie (von gr. on = das Seiende und gr. logos = die Lehre) als Teil der Metaphysik und versteht sich als Lehre von dem, was ist.
Ontologien beschreiben die konzeptionelle Formalisierung von Gegenständen und deren Beziehungen zueinander. Beziehen sich Gegenstände und Beziehungen auf einen fachlichen Kontext, so sprechen wir von Wissensdomänen.
Für die Repräsentation von Wissen und den Wissensaustausch bilden Ontologien Begriffshierarchien in kontextspezifischen Wissensstrukturen durch disjunkt vernetzte Taxonomien ab. Dies schafft eindeutige Begriffswelten. Ferner werden Kategorien und Regeln für inhärente Zusammenhänge der Wissensdomäne modelliert. Es entsteht eine vernetzte Wissensstruktur, in der der Benutzer entlang der vernetzten Wissenselemente navigieren kann.
Damit Ontologien rechnerverarbeitbar sind, müssen sie formal spezifiziert werden. Hierzu werden Modellierungssprachen wie z. B. OIL verwendet. Der systematische Entwurf von Ontologien erfolgt dann in mehreren Phasen. POCSAI schlägt ein Vorgehen in fünf Phasen vor [Poc00]:
1) Definition der Wissensdomäne: In dieser Phase wird zunächst die Wissensdomäne definiert, deren Inhalte Gegenstand der Ontologie sein sollen. Die Abgrenzung der Domäne erfolgt mit Blick auf das Ziel (Aufgabenstellung), das verfolgt wird. Beispiel: fachübergreifende Terminologie für die Entwicklung mechatronischer Systeme.
2) Konzeption der Wissensdomäne: Hier geht es um die Bestimmung der relevanten Konzepte, um die Wissensdomäne zu beschreiben. Bei der Entwicklung mechatronischer Systeme sind viele Fachbereiche beteiligt. Es sind Fragen zu klären wie: Welche Fachbereiche sollen zusammenarbeiten? Welche Phasen in der Entwicklung sollen abgebildet werden? Etc.
3) Entwurf des Ontologiemodells: Die zuvor beschriebenen Konzepte werden in dieser Phase im Hinblick auf die Bildung eines Modells spezifiziert. Hierzu werden entsprechende Beschreibungssprachen (z. B. Ontology Inference Layer - einem Standardisierungsvorschlag für eine webbasierte Repräsentations- und Inferenzschicht, RDF-Schema oder XML-Schema) verwendet, um die benötigten Wissensstrukturen aufzubauen. Die Spezifikation des Ontologiemodells umfasst Begriffe, Eigenschaften, Kategorien, Klassifikationen (Taxonomien), Beziehungen und Regeln.
4) Implementierung des Ontologiemodells: Hier wird das Ontologiemodell in Form von Software realisiert. Das Ontologiemodell ist ein Klassenmodell, auf dessen Basis die eigentlichen Ontologien entworfen werden können.
5) Entwurf von Ontologien: In dieser Phase werden die einzelnen Ontologien spezifiziert. Im Fall der Entwicklung mechatronischer Produkte sind hier die fachspezifischen Ontologien (Mechanik, Elektronik, Softwaretechnik etc.) getrennt sowie deren Zusammenwirken zu beschreiben. Beim Entwurf müssen daher insbesondere bestehende Klassifikationen berücksichtigt werden, ausdrucksstarke Benennungen für Konzepte sowie eindeutige Differenzierungen zwischen Begriffen gefunden werden. Qualitativ hochwertige Ontologien zeichnen sich daher durch Eindeutigkeit, Konsistenz und Erweiterbarkeit aus.
Literatur
| [GHK+06] | Gausemeier, J.; Hahn, A.; Kespohl, H. D., Seifert, L.: Vernetzte Produktentwicklung - Der erfolgreiche Weg zum Global Engineering Networking. Carl Hanser Verlag, München, 2006 |
| [Poc00] | Pocsai, Z.: Ontologiebasiertes Wissensmanagement für die Produktentwicklung. Dissertation, Institut für Rechneranwendung und Konstruktion, Universität Karlsruhe, Shaker Verlag, Aachen, 2000 |
