Ein semantisches Netz für die virtuelle Hochschule
Konzeption, Entwicklung, Nutzungskonzepte
©2002
Diplomarbeit
131 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Zum Konzept einer virtuellen Hochschule gehören alle für die Studierenden relevanten Funktionen einer Hochschule. Dazu zählen Kommunikationsmöglichkeiten zur Unterstützung sozialer Kontakte zwischen Studierenden und zur Unterstützung von Gruppenarbeit und Seminaren (kooperatives Lernen), Informations- und Beratungssysteme (Tutor, Dozent), der Zugang zu einer Bibliothek mit digitalen Medien und die Einbindung aller verwaltungsbezogenen Abläufe. Als Lehrmaterialien werden Computer Based Trainings (CBT), Videosequenzen, Animationen, Simulationen, Foliensequenzen und Textkurse verwendet. Die Lehrmaterialien stehen als hypermediale Dokumente zur Verfügung. Lehr-Lernmodule mit großen Dateien und umfangreiche Texte können als CD-ROM bzw. als Text verschickt werden. Sie sind nach didaktischen und thematischen Gesichtspunkten miteinander verknüpft. Zur Realisierung einer virtuellen Hochschule gehört die Entwicklung einer homogenen Lehr-Lernplattform, die dem Nutzer eine individuelle Sicht auf den komplexen Informationsraum Hochschule mit Hilfe seines Heimcomputers via Netzwerktechnik bzw. Internet ermöglicht. So ist den Studierenden der Zugriff jederzeit und von (fast) jedem Ort aus möglich. (Vgl. [Sch] und [Bru 2001]) Unter Federführung der FH Darmstadt wird in Kooperation mit anderen Hochschulen im Rahmen des Hochschulförderprogramms Neue Medien in der Bildung das Projekt 2MN Module für die multimediale netzbasierte Hochschullehre durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung modularer multimedialer Lehrangebote zur wissenschaftlichen Ausbildung bzw. Weiterbildung in ingenieurwissenschaftlichen Fachdisziplinen und den Informationswissenschaften. Die Lehrangebote sollen so konzipiert sein, dass sie sowohl als Präsenzstudium als auch im Fernstudium durchführbar sind. Im Rahmen des Projektes wird eine Lehr-Lernplattform (ELAT Environment for Learning and Teaching) entwickelt. ELAT realisiert die oben beschriebenen Funktionen, die eine solche Umgebung im Rahmen einer virtuellen Hochschule bereitstellen sollte. Ein besonderes Merkmal der Plattform ist ihre offene Konzeption, die die Option offenhält, zu einem späteren Zeitpunkt erstellte, weitere Lehr-Lernmodule zu integrieren. Die im Zusammenhang mit dieser Arbeit relevanten Lehr-Lernmodule sind der Fachdisziplin Informationswissenschaft zuzuordnen. Im Einzelnen handelt es sich um die Lehrveranstaltungen Indexieren und Thesaurus, Information Retrieval sowie […]
Zum Konzept einer virtuellen Hochschule gehören alle für die Studierenden relevanten Funktionen einer Hochschule. Dazu zählen Kommunikationsmöglichkeiten zur Unterstützung sozialer Kontakte zwischen Studierenden und zur Unterstützung von Gruppenarbeit und Seminaren (kooperatives Lernen), Informations- und Beratungssysteme (Tutor, Dozent), der Zugang zu einer Bibliothek mit digitalen Medien und die Einbindung aller verwaltungsbezogenen Abläufe. Als Lehrmaterialien werden Computer Based Trainings (CBT), Videosequenzen, Animationen, Simulationen, Foliensequenzen und Textkurse verwendet. Die Lehrmaterialien stehen als hypermediale Dokumente zur Verfügung. Lehr-Lernmodule mit großen Dateien und umfangreiche Texte können als CD-ROM bzw. als Text verschickt werden. Sie sind nach didaktischen und thematischen Gesichtspunkten miteinander verknüpft. Zur Realisierung einer virtuellen Hochschule gehört die Entwicklung einer homogenen Lehr-Lernplattform, die dem Nutzer eine individuelle Sicht auf den komplexen Informationsraum Hochschule mit Hilfe seines Heimcomputers via Netzwerktechnik bzw. Internet ermöglicht. So ist den Studierenden der Zugriff jederzeit und von (fast) jedem Ort aus möglich. (Vgl. [Sch] und [Bru 2001]) Unter Federführung der FH Darmstadt wird in Kooperation mit anderen Hochschulen im Rahmen des Hochschulförderprogramms Neue Medien in der Bildung das Projekt 2MN Module für die multimediale netzbasierte Hochschullehre durchgeführt. Ziel des Projektes ist die Entwicklung modularer multimedialer Lehrangebote zur wissenschaftlichen Ausbildung bzw. Weiterbildung in ingenieurwissenschaftlichen Fachdisziplinen und den Informationswissenschaften. Die Lehrangebote sollen so konzipiert sein, dass sie sowohl als Präsenzstudium als auch im Fernstudium durchführbar sind. Im Rahmen des Projektes wird eine Lehr-Lernplattform (ELAT Environment for Learning and Teaching) entwickelt. ELAT realisiert die oben beschriebenen Funktionen, die eine solche Umgebung im Rahmen einer virtuellen Hochschule bereitstellen sollte. Ein besonderes Merkmal der Plattform ist ihre offene Konzeption, die die Option offenhält, zu einem späteren Zeitpunkt erstellte, weitere Lehr-Lernmodule zu integrieren. Die im Zusammenhang mit dieser Arbeit relevanten Lehr-Lernmodule sind der Fachdisziplin Informationswissenschaft zuzuordnen. Im Einzelnen handelt es sich um die Lehrveranstaltungen Indexieren und Thesaurus, Information Retrieval sowie […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
ID 5987
Oerder, Thomas: Ein semantisches Netz für die virtuelle Hochschule -
Konzeption, Entwicklung, Nutzungskonzepte
Druck Diplomica GmbH, Hamburg, 2006
Zugl.: Fachhochschule Darmstadt, Diplomarbeit, 2002
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Diplomica GmbH
http://www.diplom.de, Hamburg 2006
Printed in Germany
Inhaltsverzeichnis
Vorbemerkung ...3
1
Einleitung ...4
1.1
Die Aufgabenstellung... 7
1.2
Vorgehensweise ... 8
2
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel ...9
2.1
Semantische Netze ... 9
2.1.1
Grundlagen ... 9
2.1.2
Eigenschaften semantischer Netze... 14
2.1.3
Mögliche Nutzungskonzepte ... 15
2.1.4
Das Konzept Topic Map... 19
2.1.5
Das Datenformat XML-Topic Map... 21
2.1.6
Die Software K-Infinity... 22
2.1.7
K-Infinity und das Konzept Topic Map im Vergleich... 25
2.2
Klassifikation...26
2.2.1
Grundlagen ... 26
2.2.2
Quellen zur Begriffsextraktion... 28
2.3
Inhaltliche und formale Repräsentation ...30
2.3.1
XML ... 30
2.3.2
Metadatenmodelle ... 33
2.3.2.1
Resource Description Framework ... 33
2.3.2.2
Dublin Core ... 35
2.3.2.3
Learning Objects Metadata ... 36
2.3.3
Semantisches Markup ... 39
2.3.3.1
Das News Industry Text Format ... 42
3
Repräsentation thematischer Aspekte als semantisches Netz ...46
3.1
Analyse ...46
3.1.1
Gegebenheiten und Rahmenbedingungen ... 46
3.1.2
Nutzer und Zielgruppen ... 49
3.1.3
Zielsetzung und Anforderungen ... 50
3.2
Konzept und Modellierung...51
3.2.1
Heranführung... 51
3.2.2
Aufstellung der Konzept-Topics ... 53
3.2.3
Ausstattung von Knoten mit Attributen ... 66
3.2.4
Aufstellung der notwendigen Assoziationen ... 66
3.2.5
Die Zuordnungen von Individuen und Informationsbestand... 69
4
Zusammenfassung und Auswertung ...70
4.1
Alternative Möglichkeiten der Integration ...70
4.1.1
Einbettung einer virtuellen Hochschule in eine Hochschule ... 70
4.1.2
Möglichkeiten der Dokumentenrepräsentation ... 73
4.1.3
Möglichkeiten zur Implementierung einer Klassifikation... 74
4.1.4
Möglichkeiten der Reihenfolgemodellierung... 75
4.2
Abgleich der Ergebnisse mit der Aufgabenstellung...76
4.3
Besondere Probleme...77
4.4
Ausblick...78
Bibliografie ...80
Abbildungsverzeichnis ...84
Quelltextverzeichnis ...85
Glossar...86
Anhang...90
CD-ROM mit Datenbestand der Modellierung (Praktischer Teil)
Vorbemerkung
E-learning war in diesem Jahr das dominierende Thema der Learntec-Messe in
Karlsruhe und eines der Schwerpunktthemen der Bildungsmesse 2002 in Köln. Dies
scheint der vorläufige Höhepunkt einer bereits seit Jahren bestehenden Entwicklung zu
sein. Dass Hochschulen an dieser aktuellen Entwicklung Teil haben wollen ist nur
natürlich, da insbesondere das Selbststudium bzw. das selbstgesteuerte Lernen
ohnehin integraler Bestandteil der Mehrzahl der konventionellen Studiengänge sein
dürfte. Sichtbares Zeichen dieser Entwicklung ist die ständige Vergrößerung des
Angebotes an virtuellen Lehrveranstaltungen, Studiengängen und die Eröffnung
virtueller Hochschulen. Das Angebot virtueller Lehrveranstaltungen setzt freilich mehr
voraus als die Präsentation einzelner Texte oder Videodateien via Internet. Erforderlich
ist eine ausgeprägte Strukturierung, die neben inhaltlichen auch Aspekte von
organisatorischer und rechtlicher Relevanz zu berücksichtigen hat. Was liegt näher, als
die an einer Hochschule etablierte Infrastruktur zusammen mit der neu zu
schaffenden, virtuellen Lehr- und Lernwelt abzubilden?
1 Einleitung
Zum Konzept einer virtuellen Hochschule gehören alle für die Studierenden relevanten
Funktionen einer Hochschule. Dazu zählen Kommunikationsmöglichkeiten zur
Unterstützung sozialer Kontakte zwischen Studierenden und zur Unterstützung von
Gruppenarbeit und Seminaren (kooperatives Lernen), Informations- und
Beratungssysteme (Tutor, Dozent), der Zugang zu einer Bibliothek mit digitalen
Medien und die Einbindung aller verwaltungsbezogenen Abläufe. Als Lehrmaterialien
werden ,,Computer Based Trainings" (CBT), Videosequenzen, Animationen,
Simulationen, Foliensequenzen und Textkurse verwendet. Die Lehrmaterialien stehen
als hypermediale Dokumente zur Verfügung. Lehr-Lernmodule mit großen Dateien und
umfangreiche Texte können als CD-ROM bzw. als Text verschickt werden. Sie sind
nach didaktischen und thematischen Gesichtspunkten miteinander verknüpft. Zur
Realisierung einer virtuellen Hochschule gehört die Entwicklung einer homogenen
Lehr-Lernplattform, die dem Nutzer eine individuelle Sicht auf den komplexen
Informationsraum ,,Hochschule" mit Hilfe seines Heimcomputers via Netzwerktechnik
bzw. Internet ermöglicht. So ist den Studierenden der Zugriff jederzeit und von (fast)
jedem Ort aus möglich. (Vgl.
[Sch]
und
[Bru 2001]
)
Unter Federführung der FH Darmstadt wird in Kooperation mit anderen Hochschulen
im Rahmen des Hochschulförderprogramms ,,Neue Medien in der Bildung" das Projekt
,,2MN Module für die multimediale netzbasierte Hochschullehre" durchgeführt. Ziel
des Projektes ist die Entwicklung modularer multimedialer Lehrangebote zur
wissenschaftlichen Ausbildung bzw. Weiterbildung in ingenieurwissenschaftlichen
Fachdisziplinen und den Informationswissenschaften. Die Lehrangebote sollen so
konzipiert sein, dass sie sowohl als Präsenzstudium als auch im Fernstudium
durchführbar sind. Im Rahmen des Projektes wird eine Lehr-Lernplattform (ELAT
Environment for Learning and Teaching) entwickelt. ELAT realisiert die oben
beschriebenen Funktionen, die eine solche Umgebung im Rahmen einer virtuellen
Hochschule bereitstellen sollte. Ein besonderes Merkmal der Plattform ist ihre offene
Konzeption, die die Option offenhält, zu einem späteren Zeitpunkt erstellte, weitere
Lehr-Lernmodule zu integrieren. Die im Zusammenhang mit dieser Arbeit relevanten
Lehr-Lernmodule sind der Fachdisziplin Informationswissenschaft zuzuordnen. Im
Einzelnen handelt es sich um die Lehrveranstaltungen ,,Indexieren und Thesaurus",
,,Information Retrieval" sowie ,,Klassifikation". Die Konzeption der Lehr-Lernmodule
sieht vor, dass die Lehrinhalte mehrfach kombiniert werden können. Dies ist
Einleitung
5
notwendig, da die Lehrinhalte in verschiedener Kombination mehreren Studiengängen
angeboten werden sollen. Die Lehrveranstaltungen lassen sich thematisch unter den
Begriffen ,,Wissensorganisation", ,,Inhaltserschließung", ,,Wissensrepräsentation" und
,,Information Retrieval" einordnen
[Kno 2001]
. Die zur Anwendung kommenden
Materialien entsprechen hinsichtlich ihrer Art den im Rahmen der Beschreibung der
virtuellen Hochschule erwähnten (s. o.). Die Anforderungen der realen Hochschule an
eine Informationsinfrastruktur sind hinsichtlich der Aufrechterhaltung ihrer
Funktionstüchtigkeit andere als die der virtuellen Hochschule. Die reale, konventionelle
Hochschule verfügt, wie andere größere Organisationen auch, über eine gewachsene,
heterogene Informationsinfrastruktur bestehend aus formellen und informellen
Informationskanälen
[Kno 2002a]
.
Auch wenn im Sinne einer Optimierung eine Überführung der heterogenen in eine
homogene Informationsinfrastruktur wünschenswert wäre, so ist sie für sich
genommen nicht zwingend notwendig.
Die Einführung bzw. Implementierung einer virtuellen Hochschule an einer bereits
bestehenden realen Hochschule muss, soll sie den allgemeinen Anforderungen an eine
virtuelle Hochschule genügen, Zugriff auf Ressourcen verschiedener organisatorischer
Einheiten ermöglichen. Die virtuelle Hochschule benötigt ihrerseits eine eigene
homogene, digitale Informationsinfrastruktur respektive einer Verwaltung der
Ressourcen und ihrer Nutzer. Beim Aufbau einer virtuellen Hochschule im Rahmen
einer realen Hochschule gibt es demnach drei Möglichkeiten: Erstens der Aufbau einer
zusätzlichen digitalen Infrastruktur im Sinne einer separaten ,,Insellösung" unter
paralleler Beibehaltung der alten Informationsinfrastruktur; zweitens die Möglichkeit
der Einbeziehung der bestehenden Informationsinfrastruktur in die ohnehin neu
aufzubauende digitale Infrastruktur im Sinne einer Integration und drittens der völlige
Neuaufbau einer Informationsinfrastuktur unter Berücksichtigung aller Aspekte und
Anforderungen sowohl der virtuellen als auch der ,,realen" Hochschule. Dies hätte den
zusätzlichen Vorteil, dass die reale Hochschule von der neuen zu errichtenden
Infrastruktur im Sinne einer Optimierung profitieren könnte.
Einleitung
6
Bei Realisierung einer virtuellen Hochschule ergeben sich hinsichtlich der
Dokumentenstruktur neue, zusätzliche Anforderungen
1
. So müssen Dokumente, die
eine inhaltliche Nähe zueinander aufweisen, miteinander in Verbindung gebracht
werden können. Sie müssen neben inhaltlichen Aspekten nach formalen und
didaktischen Gesichtspunkten gruppiert oder einander zugeordnet werden können.
Dazu ist eine formale und inhaltliche Repräsentation aller Dokumente (Dateien)
notwendig. Aufgrund formaler und didaktischer Abhängigkeiten der Dokumente
untereinander ist die Möglichkeit zur Reihenfolgemodellierung in Bezug auf die
Gruppierung der Dokumente notwendig. Bei Videodateien und Animationen wäre die
Möglichkeit, bestimmte Sequenzen auswählen und direkt anspringen zu können,
hilfreich. Geht man von einem modularen Aufbau und einer multiplen Verwendbarkeit
der Lerneinheiten aus, ist dies sogar zwingend erforderlich
[KOM 2001]
.
Eine Möglichkeit zur Implementierung einer digitalen Informationsinfrastruktur, die die
gewünschten Anforderungen erfüllen kann, ist die Repräsentation relevanter Aspekte
der FH Darmstadt in Form eines Wissensnetzes (semantisches Netz). Die für die
virtuelle Hochschule notwendige semantische Verknüpfung der Dokumente
(Lernobjekte) (vgl.
[Bru 2001, S. 97]
) könnte durch die begriffliche Umschreibung der
Lehrinhalte im Sinne einer Klassifikation wirksam unterstützt werden. Die
Implementierung eines semantischen Netzes könnte ferner zur Abbildung der
gewachsenen Infrastruktur der realen Hochschule dienen. Ein konkreter Vorteil wäre
zum Beispiel der assoziative Zugang zu den wissenstragenden Einheiten der FH
Darmstadt. Aspekte, gleich welcher Art, und die ihnen zugeordneten Dokumente, die
zu anderen Dokumenten in irgendeiner Art von Beziehung stehen, könnten ohne
Schwierigkeiten ausfindig gemacht werden. Ermöglicht würde für Nutzer eine
Transparenz des ,,Systems FH Darmstadt"
2
in dem Sinne, dass implizit vorhandene
1
Bezug nehmend auf die bestehende Strukturierung des Webauftritts der FH Darmstadt, die
einer konventionellen HTML-Struktur entsprechen dürfte. Die Webseiten der Fachbereiche
wurden im wesentlichen ohne erkennbare Bezüge auf andere Teile der FHD realisiert.
Merkmale einer Corporate Identity in Bezug auf inhaltliche Struktur, Repräsentation ihrer
Inhalte und Layoutmerkmale sind kaum festzustellen.
2
Zum Beispiel im Sinne eines Organigramms, eines Stellenplanes, der begrifflichen
Umschreibung der Wissensgebiete.
Einleitung
7
Verbindungen sichtbar und damit explizit werden würden.
1.1 Die Aufgabenstellung
Der theoretische Teil der vorliegenden Arbeit stellt die verschiedenen Aspekte
semantischer Netze dar. Dies sind zum einen das Konzept semantischer Netze und
zum anderen Nutzungskonzepte allgemeiner Art. Das im praktischen Teil zu
verwendende Modellierungswerkzeug K-Infinity der Firma intelligent views GmbH wird
beschrieben und auf dessen Besonderheiten im Hinblick auf die Implementierung des
Topic Map-Standard eingegangen. Klassifikationen und andere Hilfsmittel, die als
Hilfestellung zur Begriffsfindung bei der Beschreibung der zu generierenden Klassen
dienen, werden vorgestellt. Aspekte inhaltlicher und formaler Repräsentation von
Dokumenten im Allgemeinen und in Bezug auf Lernobjekte im Besonderen werden in
Kapitel 2.3 vorgestellt.
Der praktische Teil der vorliegenden Arbeit besteht im Aufbau eines semantischen
(Teil-) Netzes mit Hilfe der Modellierungssoftware K-Infinity. Dies geschieht in
Anlehnung an Begriffe und Relationen des durch Herrn Prof. Dr. G. Knorz zum
Zeitpunkt der Erstellung dieser Arbeit bereits teilweise modellierten Demonstrators
3
. Es
repräsentiert Teile der FH Darmstadt. Die zu diesen Zweck zu erstellenden Klassen
sollen den Zugang der Nutzer zu den Lehrveranstaltungen des Fachbereiches
Information und Wissensmanagement: ,,Klassifikationen", ,,Indexierung und
Thesaurus" sowie ,,Information Retrieval" und deren Materialien sowie die Verwaltung
der Lehr-Lernmaterialien der entsprechenden Online-Lehrveranstaltungen
ermöglichen. Analog dazu sollen für alle Fachbereiche der FH Darmstadt die
Wissensgebiete auf einer eher formalen Ebene bearbeitet werden.
Alternative Möglichkeiten zur Integration von Dokumentenrepräsentation und
semantischen Netzen werden im auswertenden Teil der Arbeit vergleichend
dargestellt.
3
S. a.: http://demo1.intelligent-views.com:3000/knorz/index.html - Die grafische Darstellung
lässt sich mit dem ,,Net Navigator" bezeichneten Tool erzeugen.
Einleitung
8
1.2 Vorgehensweise
Die Vorgehensweise bei der Durchführung des praktischen Teils dieser Arbeit ist,
formal betrachtet, folgende:
· Identifikation des Diskursbereiches, Analyse der Rahmenbedingungen und
Beschreibung der Anforderungen an die durchzuführende Modellierung
· Identifikation eines geeigneten Vokabulars (zum Beispiel: Klassifikationen aus
dem Bereich Bibliothek, Datenbank oder Institutionen, die Hochschulen
übergeordnet sind) und Modifikation desselben entsprechend den Anforderungen
· Erstellen des Begriffssystems unter Berücksichtigung von Abhängigkeiten
(Konzept-Topics, Assoziationen) und Benennung bzw. Aufstellung von Instanz-
Topics
· Aufstellung und Etablierung der Assoziationen
· Probeweises Zuordnen von Informationsressourcen
2 Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
2.1 Semantische Netze
2.1.1 Grundlagen
Unter dem Begriff ,,semantische Netze" versteht man netzartig konzipierte Formate zur
Wissensrepräsentation. Mit Hilfe dieses Konzeptes lässt sich ein Wissensgebiet, also
ein Ausschnitt der realen Welt, begrifflich darstellen. Dies geschieht durch
Verknüpfung der eingeführten Begriffe mit Hilfe formal oder thematisch definierter
Beziehungen.
Der Beginn theoretischer Überlegungen und Experimente zur Entwicklung
semantischer Netze geht auf die Forschung zur künstlichen Intelligenz in den sechziger
Jahren des vergangenen Jahrhunderts zurück. Hintergrund waren
kognitionspsychologische Annahmen zur Funktionsweise des menschlichen
Gedächtnisses. In diesem Zusammenhang sind Assoziationsmodelle gemeint, bei
denen man davon ausgeht, dass im Gedächtnis gespeicherte Konzepte über
Verbindungen zu anderen Konzepten verfügen. Wird ein solches im Gedächtnis
gespeichertes Konzept durch einen Erinnerungsvorgang aktiviert, kommt es zur
Aktivierung der Verbindungen und dadurch wird es möglich, die verbundenen
Konzepte ebenfalls zu erinnern (vgl.
[Rei 1991, S. 79]
). Die dem ursprünglich aktivierten
Konzept am nächsten liegenden Konzepte werden durch den Erinnerungsvorgang
miteinander assoziiert (Verkettung).
4
Visualisiert kann ein solches Assoziationsmodell als Netzwerk mit Knoten und Kanten
dargestellt werden. Die Knoten stehen dabei für die Konzepte (Begriffe) und die
Kanten für deren assoziative Beziehungen. Die Gestaltung der potentiellen
Aussagefähigkeit eines semantischen Netzes wird durch die Definition der Relationen,
die die Qualität der Assoziationen im Netz ausmachen sollen determiniert (vgl.
[Wei
2000, S. 24]
). Eine Möglichkeit ist es, diesen Assoziationen keine inhaltliche Bedeutung
4
Tatsächlich lassen sich im Selbstversuch Assoziationsketten knüpfen, die zeigen, dass nach
einer Reihe von Assoziationen eine deutliche Entfernung vom Ursprungsthema stattgefunden
hat (vgl.
[Fav 2001, S.164]).
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
10
zukommen zu lassen, sondern die Stärke der Assoziation durch einen Wert zu
kennzeichnen. Eine andere Möglichkeit ist es den Assoziationen formal-logische
und/oder thematische Bedeutungen zukommen zu lassen (vgl.
[Rei 1991, S. 79]
). Beim
erstgenannten Typ lässt sich lediglich die Assoziationsstärke zwischen zwei beliebigen
Punkten des Netzwerks durch Addition berechnen. Beim zweitgenannten Typ lassen
sich zwei beliebige Knoten sowohl thematisch als auch formal zueinander in Beziehung
setzen. Dieser Typ des semantischen Netzes ist inhaltlich aussagekräftiger als der
erstgenannte Typ. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich ausschließlich mit dem
zweitgenannten Typ
5
.
Die beschriebenen Assoziationsmodelle gehen von folgenden Voraussetzungen aus
(vgl.
[Rei 1991]
)
· Wissen wird in Netzwerken von Begriffen gespeichert.
· Die primäre Zuordnung von Begriffen folgt klassischen Abstraktionsrelationen.
· Es gilt das Prinzip der Vererbung von Eigenschaften: Alle Eigenschaften von
Begriffen höherer Ebenen gelten für die darunter liegenden Ebenen ebenfalls.
· Semantische Nähe von Begriffen ist ein Faktor zur Relevanzbeurteilung in Bezug
auf den Gegenstand der Betrachtung.
Der formale Aufbau eines semantischen Netzes folgt den beschriebenen Annahmen.
Die Darstellung der enthaltenen Aussagen geschieht modellhaft als gerichteter Graph.
Begriffe, Konzepte und Objekte, angereichert mit zusätzlichen Eigenschaften, bilden
die Knoten. Sie sind semantische Einheiten, die durch Relationen mit anderen Knoten
des Netzes oder Objekten (Informationsobjekte) außerhalb des Netzes in Verbindung
stehen können. Die Relationen werden als gerichtete Kanten realisiert.
5
Selbstverständlich lassen sich beide Konzepte miteinander kombinieren, wie es zum Beispiel
in der Modellierungssoftware für semantische Netze K-Infinity implementiert wurde. Dort
lässt sich die Gewichtung einer Relation prozentual benutzerdefiniert angeben.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
11
Man unterscheidet verschiedene Arten von formal-logischen Relationen
6
:
· Abstraktionsrelation (Ober-Unterbegriffsrelation)
· Instanzrelationen
· Partitivrelation (Teil-Ganzes-Relation)
Neben diesen formalen Relationen gibt es noch eine andere Gruppe von Relationen:
Thematische Relationen. Sie haben inhaltlich entsprechende Bedeutungen wie das
modellierte Wissensgebiet.
Die Etablierung formal-logischer Relationen erlaubt Inferenz, das heißt die
Erschließung von Wissen auf der Basis vorhandenen Wissens. Dies geschieht auf der
Basis logischer Schlussfolgerungen nach festgelegten Regeln. Damit Inferenzregeln es
gestatten können aus vorhandenem Wissen neues Wissen abzuleiten, müssen die im
Netz eingeführten Begriffe korrekt und sorgfältig gewählt werden. Formale Regeln der
Logik müssen bei der Etablierung der Relationen beachtet werden. Ungenaue oder
falsche Einordnung der Begriffe in ein semantisches Netz oder die fehlerhafte bzw.
ungenaue Etablierung der Relationen führen zu falschen Ergebnissen. Die strengen
Anforderungen an formal-logische Kriterien einerseits und die Leichtigkeit der
Einführung neuer Begriffe und Klassen andererseits beinhalten daher ein gewisses
Risiko zur Schaffung von Inkonsistenz in einem semantischen Netz.
6
Die Einteilung und Benennung der beiden Gruppen von Relationen im Rahmen dieser Arbeit
geschieht willkürlich. Die als formal-logisch bezeichneten Relationen repräsentieren
Relationen, deren Aussagen formal definiert sind, und als bekannt vorausgesetzt werden
können. In einer Softwareapplikation können die entsprechenden Inferenzregeln fest
implementiert werden. Die Bedeutung für die Semantik des semantischen Netzes von
benutzerdefinierten, untypisierten Relationen kann von der Modellierungssoftware nicht
erfasst werden. Aktuell verwendete Software operiert ausschließlich auf syntaktischer Ebene.
Inferenzregeln, die die Aussage einer benutzerdefinierten (thematischen) Relation für die
Semantik des Netzes korrekt umsetzen sollen, bedürfen der Programmierung durch eine
kundige Person. Es bedarf quasi der Übersetzung einer inhaltlichen Aussage in eine logische.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
12
Semantische Netze bieten potentiell verschiedene Möglichkeiten der Inferenz:
· Deduktive Inferenz - spezielles Wissen wird aus allgemeingültigem Wissen
abgeleitet.
· Induktive Inferenz - mehrere Wissenselemente ergeben eine allgemeingültige
Aussage.
· Analoge Inferenz - der Lösungsweg eines Problems wird aus bekannten
Lösungswegen eines alten Problems abgeleitet.
Strukturell besteht ein semantisches Netz aus zwei Ebenen: Der Konzeptebene
(Ontologie) mit den Konzeptknoten von unterschiedlichem Abstraktionsgrad und den
Individualknoten, die mit den Konzeptknoten durch Instanzrelationen verbunden sind.
Zur ergänzenden (spezialisierenden) Erläuterung oder Modifikation von Begriffen
dienen Eigenschaftsknoten. Sie teilen sich ebenfalls in Knoten der Konzeptebene und
der Individualebene. Daher ist es notwendig, im Hinblick auf ihre Rolle in Bezug auf
den Ausschnitt des abgebildeten Wissens Knoten in verschiedene Sorten zu
gruppieren. Dementsprechend haben auch Relationen unterschiedliche Funktionen:
Die Herstellung formal-logischer Bezüge zwischen den Begriffen, der Zuweisung von
Eigenschaften entweder durch die Definition der Relationen selber oder durch die
Zuweisung von Eigenschaftsknoten und die Herstellung themengebietsabhängiger,
freidefinierbarer Relationen. Im Rahmen einer Visualisierung lassen sich Knoten als
Kreise und Kanten als Pfeile darstellen.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
13
Bei der folgenden Abbildung wurden die Relationen entsprechend der Legende
gestaltet und durch die Beschriftung spezifiziert. Die Knoten wurden mit Hilfe von
Farbe und Farbhelligkeit gruppiert. Die dargestellten (trivialen) Aussagen sind die, dass
der Lehrer Dr. Maier fachlich sehr kompetent und der Lehrer Hans Müller ziemlich
nachlässig ist. Die Darstellung macht außerdem deutlich, dass schon für die
Modellierung einfacher Aussagen ein relativ großer ,,Überbau" an Konzeptknoten
notwendig wird. Das Mengenverhältnis Konzeptknoten zu Individualknoten dreht sich
bei einer größeren Modellierung um. Anzumerken ist, dass es sich bei Dr. Maier und
Hans Müller vermutlich um Personen handelt. Präziser im Rahmen einer Modellierung
ist, diese als Instanzen der Klasse Person einzuführen und ihnen die Funktion Lehrer
zuzuweisen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde darauf verzichtet.
Abb 1: Ebenen semantischer Netze, Begriffssorten, Relationstypen
Legende:
Blaue Pfeile: thematische Relationen
Schwarze Pfeile: formal-logische Relationen
Abstraktionsrelation:
Partitivrelation:
Klassen
repräsentant
Hans Müller
Lehrer
sehr
Graduator
Quantität
ziemlich
Dr. Maier
Spezifikator
Konkretum
Objekt
nachlässig
fachlich
kompetent
Nicht
quantifizierbares
Merkmal
Merkmal
Abstraktum
Individualebene
modifiziert
beschreibt
hat Eigenschaft
modifiziert
hat Eigenschaft
modifiziert
Konzeptebene
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
14
Instanzrelation:
Damit ein semantisches Netz durch einen Rechner verarbeitet werden kann, müssen
die Elemente aus denen es aufgebaut ist in ein Datenmodell überführt werden, mit
denen ein Rechner umgehen kann. Dies kann beispielsweise mit Hilfe
prädikatenlogischer Aussagen geschehen. Eine Implementierung wäre zum Beispiel
mit Hilfe entsprechender Programmierung möglich (Prolog, Lisp). Die Vorstellung von
semantischen Netzen als Modell einer Menge begrifflicher Entitäten, die durch
qualifizierte Beziehungen miteinander verbunden sind, erinnern an das aus der
Datenbanktheorie bekannte Entity Relationship-Modell.
2.1.2 Eigenschaften semantischer Netze
Die Tatsache, dass semantische Netze der Ausdrucksfähigkeit natürlicher Sprache
relativ nahe kommen können
[Wei 2000, S. 19]
, ermöglicht bei der Exploration des
dargestellten Wissensgebietes einen direkten Zugang und ein assoziatives Vorgehen.
Diese Vorgehensweise entspricht der intuitiven Vorgehensweise von Menschen. Dies
wird zusätzlich dadurch unterstützt, dass die Möglichkeit der Visualisierung von
Zusammenhängen und damit leichten Verständlichkeit bereits im Konzept selbst
angelegt ist. So lässt sich einerseits entlang der Relationen im Wissensgebiet browsen,
andererseits ermöglicht das direkte Anspringen der Begriffe innerhalb des
semantischen Netzes die Suche nach Themengebieten. Aus der genauen Definition der
Begriffe durch diese Verankerung resultiert eine effiziente terminologische Kontrolle.
Durch Zuweisung beliebig vieler synonymer Benennungen lässt sich die Auffindbarkeit
eines Themas sicherstellen. Semantische Netze ermöglichen auch Zugang zu Inhalten
etwa literarischer Texte, die sich durch automatische Indexierung nicht erschließen
lassen, da ihre tatsächlichen Inhalte oft nicht explizit formuliert sind
[Schm 2000]
.
Große komplexe semantische Netze werden in Bezug auf die Visualisierung selbst auf
großen Bildschirmen schnell unübersichtlich. Es kann also stets nur eine vorher
getroffene Auswahl an Knoten bzw. ein gewählter Ausschnitt sinnvoll betrachtet und
kognitiv erfasst werden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, im Rahmen einer
Anwendung semantischer Netze entsprechende Auswahl- und Recherchetools zur
Verfügung zu stellen. Im Hinblick auf Retrieval und Erschließung eines
Wissensgebietes ist der Nutzen für unerfahrene Nutzer möglicherweise größer als für
Fachexperten. Fachexperten beherrschen die Terminologie ihres Fachgebietes. Sie
haben, wenn für sie der Umgang mit fachlichen Informationen zur Bewältigung ihrer
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
15
beruflichen Aufgabe gehört, sicher oft Erfahrung mit konventioneller
Datenbankrecherche.
Das scheinbar einfache Konzept semantischer Netze verschleiert dessen tatsächliche
Komplexität bei der Modellierung scheinbar einfacher Zusammenhänge in ein
konkretes semantisches Netz. Der Vorteil eines semantischen Netzes, dass implizit
vorhandene Sachverhalte explizit dargestellt werden, setzt umgekehrt voraus, dass bei
der Modellierung implizites Wissen explizit ausgedrückt werden muss. So kann es
passieren, dass aufgrund unpräziser Modellierung die Benennungen von Begriffen und
Relationen eine Semantik suggerieren, die in der logischen Struktur des Netzes keine
tatsächliche Entsprechung hat
[Kno 2001a]
. Das hätte zur Folge, dass die potentiellen
Möglichkeiten der Inferenz nicht genutzt werden könnten (s. a. Kapitel: 2.1.1).
Die Erfassung der thematischen Zusammenhänge des modellierten Wissensgebietes
kann derzeit nur durch Menschen geschehen. Darüber hinaus ist, neben guter
fachlicher Kenntnis des modellierten Wissensgebietes, die Fähigkeit zur Modellierung
eines solchen Netzes Voraussetzung. Aufbau und Pflege eines semantischen Netzes
sind daher in der Regel nur durch geschultes Fachpersonal
[Sig 2001a]
leistbar und
damit zeit- und kostenintensiv. Daraus lässt sich ableiten, dass die Anwendung eines
semantischen Netzes nur dort effizient ist, wo ein Zuwachs an Nutzen in Form von
Umsatzsteigerungen, Leistungserweiterungen oder Rationalisierung an anderer Stelle
erzielt werden kann.
Der vielleicht größte Nutzen bei der Anwendung semantischer Netze ist die
gleichzeitige Unterstützung sehr spezieller Aufgaben bei gleichzeitiger potentieller
Universalität. So können beispielsweise in einer Organisation Verwaltungs- und
Produktionsaufgaben gleichermaßen bewältigt werden. Einen Überblick über mögliche
Nutzungskonzepte gibt das folgende Kapitel. Für verschiedene Aufgaben lassen sich
Teilnetze aufbauen, die sich später zusammenfügen lassen.
2.1.3 Mögliche Nutzungskonzepte
Mögliche Nutzungskonzepte für semantische Netze nach dem Topic Map-Standard
oder standardkonforme Systeme wie K-Infinity der Firma intelligent views GmbH
lassen sich in Anlehnung an das Kapitel 2.1.2 nach verschiedenen Aspekten einteilen:
· Allgemeine Nutzungsmöglichkeiten
· Anwendungsbezogene Nutzungsgebiete
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
16
· Zielgruppenspezifische Nutzungsgebiete
· Konkrete Nutzungsbeispiele
Jeder Aufzählungspunkt der folgenden Auflistung berücksichtigt jeweils alle oben
genannten Aspekte. Optionen im Hinblick auf Hochschule respektive virtuelle
Hochschule werden explizit erwähnt. Eine Ausnahme bildet der letzte Punkt: Konkrete
Nutzungsbeispiele.
Da es sich bei einem semantischen Netz lediglich um ein Konzept handelt, setzt die
Realisierung nachfolgend erwähnter Möglichkeiten die Implementierung des Konzeptes
in Form geeigneter Anwendungen voraus.
· Retrievalwerkzeug (Recherchehilfe)
Ein semantisches Netz kann als Zugangsmöglichkeit eines Wissensspeichers im
Sinne eines semantischen Retrievals dienen. Dies könnte sowohl im Bereich der
Fachinformation als präzises Suchwerkzeug als auch bei der Unterstützung
unerfahrener Rechercheure durch die Unterstützung assoziativen Vorgehens
nutzen. Beide Nutzergruppen dürften sowohl in der Privatwirtschaft als auch an
Hochschulen zu finden sein. Durch die Möglichkeit grafischer Darstellung
(Visualisierung) von Zusammenhängen eines Wissensgebietes könnte ein
semantisches Netz unterstützend zum Lernen bzw. Erfassen komplexer fachlicher
Zusammenhänge eingesetzt werden
7
. Dazu könnte die explorative
Suchmöglichkeit entlang der Kanten des semantischen Netzes genutzt werden.
Dies würde das Konzept selbstgesteuerten Lernens, das jedem virtuellen
Lehrangebot zugrunde liegt, nachhaltig unterstützen. Denkbar wäre in diesem
Sinne auch eine Funktion als Weiterbildungsmedium für Mitarbeiter großer oder
dezentral aufgebauter Organisationen.
· Dokumentenverwaltung (Dokumentenmanagement)
Die Verwaltung von Dokumentenbeständen lässt sich im Wesentlichen durch zwei
Aufgabenbereiche charakterisieren. Zum einen müssen Dokumente verschiedener
Art im Rahmen sinnvoller Strukturen abgelegt werden. Zum anderen muss ihre
Wiederauffindbarkeit gesichert werden. Beide Aspekte sind im Hinblick auf die
Arbeit im Rahmen einer virtuellen Lehr-Lernplattform von Bedeutung: Es werden
Dokumente produziert und eingestellt - von den Lehrenden sowie den
Lernenden. Ferner werden Dokumente entsprechend der zu bewältigenden
Aufgabenstellung gesucht. Ergänzend könnte hier die Dokumentation von
Forschungsarbeiten oder Projekten genannt werden. Ein weiterer möglicher
Anwendungsbereich wäre die technische Dokumentation oder die Dokumentation
von Softwareprojekten.
7
S. a.: http://www.sbg.ac.at/filcom/compendis.htm
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
17
· Beschreibung eines Weltausschnitts (Wissensgebietes)
Durch die Schaffung von Transparenz in Bezug auf vorhandene Wissensbestände
(Implizites wird explizit) findet neben der Verminderung von Redundanz auch
eine Standardisierung von Wissen innerhalb einer Organisation statt. In diesem
Zusammenhang passt zum Beispiel die Darstellung von Aufbau- und
Ablauforganisation im Sinne eines Organigramms. Wissensmanagement im
weitesten Sinne und die Entscheidungsunterstützung von Entscheidungsträgern
in Organisationen könnte wirksam unterstützt werden.
Für Studienteilnehmer, die nicht am Ort des Trägers einer virtuellen Hochschule
wohnen, kann es hilfreich sein, Aufbau und Struktur ihrer Bildungseinrichtung zu
kennen oder kennen zu lernen. (Gleiches gilt selbstverständlich für alle anderen
Menschen, die mit einer Hochschule zu tun haben.)
· Datenbanksystem für verschiedene Zwecke (Personal)
Alle Personenangaben von Mitgliedern bzw. Mitarbeitern einer Hochschule
könnten analog einem herkömmlichen Datenbanksystem erfasst und verwaltet
werden. Gemäß dem Konzept des semantischen Netzes kann ihre Einbindung
entsprechend ihrer Aufgaben dargestellt werden. Die Vergabe differenzierter
Zugriffsrechte
8
müsste von der verwendeten Applikation unterstützt werden.
· Index, Katalog
Es könnten Verzeichnisse nach Bedarf erstellt werden. Denkbar wären im
Hochschulbereich beispielsweise angebotene Dienstleistungen wie Vorlesungen,
Seminare, Prüfungen, wissenschaftliche Projekte und thematische Arbeitsfelder
einer Hochschule. Ein semantisches Netz könnte aber auch (in Teilen) selber
Index sein, zum Beispiel in Form eines Metadaten-Containers zur Auszeichnung
elektronisch adressierbarer Informationsobjekte aller Art. Eine mögliche Art der
Anwendung wäre zum Beispiel als Hilfsmittel zur Sacherschließung. Lehr-
Lernmaterialien genauso wie die zu vermittelnden Lehrinhalte könnten durch
Verknüpfung im semantischen Netz einer (virtuellen) Hochschule inhaltlich
beschrieben und zugänglich gemacht werden. Die Realisierung von
semantischem Markup könnte dabei unterstützend wirken. Denkbar wäre in
diesem Zusammenhang auch die Verwaltung und Katalogisierung der Medien
einer Hochschulbücherei.
Im Kontext dafür geeigneter Anwendungen lässt sich zum Beispiel ein
strukturiertes Verzeichnis der zu einem Fach- oder Themengebiet gehörenden
Lehrinhalte automatisch erstellen (vgl. [KOM 2001]).
8
Die Software K-Infinity verfügt über die Möglichkeit einer Rechtevergabe zur
Zugriffsregelung.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
18
· Integration verteilter Datenquellen
Die heterogene Informationsinfrastruktur einer Hochschule könnte mit Hilfe eines
semantischen Netzes verknüpft werden. So könnte ein zentraler Zugang zu allen
relevanten Informationsquellen oder Datenquellen (auch externer
Informationsbestände) realisiert werden. Im Rahmen einer Aufgaben- und
Kompetenzverteilung bei der Erstellung von Lehrinhalten zur virtuellen Lehre
könnte ein zentraler Zugang (Zugriff) mit einem nahezu vollständigen
Fächerangebot etabliert werden. Jede Hochschule könnte ihre fachlichen
Schwerpunkte zum Projekt einbringen. Durch die Möglichkeit zur Verknüpfung
von Informationsobjekten via Netzwerktechnik mit Hilfe von Hyperlinks bietet ein
semantisches Netz einen zentralen Einstiegspunkt zum Auffinden von
Informationen oder Wissen. Vielleicht ist das Integrationspotential sogar der
größte Vorteil eines semantischen Netzes im Rahmen mancher Anwendungen.
· Contentmanagement
Der Bereich Contentmanagement betrifft in erster Linie Organisationen, deren
Unternehmenszweck es ist mit Publikationen Geld zu verdienen. Semantische
Netze kommen hier u. a. als Hilfsmittel zur Publikationsverwaltung und
Produktion zum Einsatz. Insbesondere das wissensbasierte Publizieren, die
Mehrfachverwertung gleicher Inhalte zur Publikation mittels verschiedener
Medien (Content Syndication) und vielleicht in Zukunft das Digital Rights
Management wären hier zu nennen. Bei der Verwaltung von Sachwissen etwa in
Form von (Fach-) Lexika, Enzyklopädien oder linguistischem Wissen wie der
Verwaltung (mehrsprachiger) Wortschätze kommt einem semantischen Netz eine
zentrale Bedeutung zu. Die Mehrsprachigkeit eines Wortschatzes kann als
Instrument zur automatischen Übersetzung genutzt werden.
An Hochschulen entsteht durch Forschung und Promotion eine nicht
unbeträchtliche Zahl wissenschaftlicher Publikationen. Deren Verwertung,
insbesondere im Hinblick auf Mehrfachverwertung sowie die Wahrung der
geistigen Eigentumsrechte, könnten möglicherweise mit Hilfe eines semantischen
Netzes organisiert werden.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
19
Konkrete Beispiele für Produkte oder Dienstleistungen, bei deren Realisierung eine
Anwendung im Sinne eines semantischen Netzes zum Einsatz kam oder kommt zeigt
die folgende Auflistung. (Die Kenntnis darüber erlangte der Autor entweder durch die
referenzierten Quellen oder durch Kontakt zu den jeweiligen Firmen.)
· Der themenbezogene Nachrichtenservice (Auto, Gesundheit) des Zimpel
Verlages exklusiv für Journalisten
9
· Der Net Guide
10
(Verzeichnis von Internetquellen) des Focus Magazins
· Die enzyklopädischen Datenbanken von wissen.de und xipolis.net
· Der Brockhaus Duden
· Die CD ROM-Ausgabe des Fischer Weltalmanachs
· Die "Große Kommentierte Frankfurter Ausgabe" der Werke Thomas Manns als
Buchausgabe und CD-ROM des Fischer Verlages
[Schm 2000]
· Virtuelles Lehrangebot der FH Darmstadt (im Mai 2002 noch im Aufbau)
[Kno
2001]
· Informationsangebote der Pressetext Austria AG
11
2.1.4 Das Konzept Topic Map
Beim Topic Map-Standard handelt es sich um ein Konzept zum Aufbau semantischer
Netze. Das Konzept sieht vor Klassen zu bilden und diese untereinander und mit ihren
Instanzen zu verknüpfen. Qualität und Aussagen der Verknüpfungen sind frei
definierbar. Durch diese freie Definierbarkeit ist es sehr flexibel einsetzbar. Es
gestattet sowohl die Verwaltung und Retrieval real vorhandener Dokumentenbestände
(Informationsobjekte) als auch die Modellierung von Ideen und Konzepten wie zum
Beispiel das Organigramm einer Institution oder der Klassifikation eines
Wissensgebietes. 1999 wurde das Konzept Topic Map von der International
Organization of Standardization (ISO) mit der Nummer ISO/IEC 13250:2000 zum
Standard erhoben
[Rat 1999]
.
9
Siehe: http://www.zimpel-press.net
10
Siehe: http://focus.de/D/DC/dc.htm
11
Siehe: www.newsfox.com
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
20
Eine Topic Map (TM) besteht aus einer Konzeptebene und einer Instanzebene. Die
Konzeptebene repräsentiert die Regeln, nach denen der abgebildete Weltausschnitt
abstrakt modelliert wird (Ontologie). Die Instanzebene repräsentiert die Objekte der
modellierten Welt. Von dort aus können Verknüpfungen zu Informationsobjekten
vorgenommen werden. Aufgebaut wird eine TM aus lediglich drei Elementen: Topic;
Association; Occurrence. Das zentrale Element ist das Topic. Associations und
Occurrences können neben ihrer eigentlichen Funktion auch Topic sein. Associations
dienen der definierenden Beschreibung der Beziehung, die zwischen zwei Elementen
(Topic und Topic oder Topic und Occurrence) bestehen. Eine Occurrence ist in Bezug
auf das Topic, zu dem sie über eine Association verbunden ist, Repräsentant des
Informationsobjektes. Abbildung 2 zeigt eine solche Beziehung. In den Kästchen sind
stichwortartig die Arten der Informationen aufgeführt, die zur Charakterisierung der
einzelnen Elemente zur Verfügung stehen. Das Element Topic muss nur die
Informationen zu Topic Type und Topic Name oder Base Name tragen. Alle übrigen
Angaben sind optional.
Abb 2: Darstellung der Charakteristika: Topic, Association, Occurrence
Associations sind nicht gerichtet, d.h. dass die Aussage, die eine Association
ermöglicht, nämlich zum Beispiel: Topic "A" ist-größer-als Topic "B" sich immer auch
Topic
Type
Definition (ist-ein-
Relation)
Base Name
Display Name
Topic
Name
Sort Name
Scope Gültigkeitsbereich
Theme Definition
alternativer
Bedeutung
Facet Zusätzliche
Metainformation
Public
Subject
Identifikation gleicher
Topics in
unterschiedlichen
Topic Maps
Topic
Occurrence
Occurrence Verweis
auf
Ressource
Occurrence
Role Type
Rolle der
Ressource im
Bezug auf
das Topic
Association
Association
Type
Definition
(Art der
Beziehung)
Association
Role Type
Rolle des
Topic im
Bezug auf die
Assoziation
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
21
umkehren lässt. Aus Sicht von Topic "B" gälte dann Topic "B ist-kleiner-als Topic "A".
Associations können transitiv sein. Das erlaubt Inferenzen über eine Kette aus
mehreren Topics und Associations hinweg. Die Aussagen, Topic "A" ist-größer-als
Topic "B" und Topic "B" ist-größer-als Topic "C" lassen bei als transitiv
gekennzeichneten Associations den Schluss zu, Topic "A" ist-größer-als Topic "C".
Durch die Umkehrbarkeit (s. o.) gilt auch: Topic "C" ist-kleiner-als Topic "A".
2.1.5 Das Datenformat XML-Topic Map
Als offenes Austauschformat für den Umgang mit Topic Maps (TM) und mit dem Ziel,
TM für das Internet nutzbar zu machen, wurde von der TopicMaps.Org Authoring
Group eine XML-DTD erstellt: XML Topic Maps (XTM) 1.0
[Top 2001]
. Sie erfüllt die in
den Spezifikationen von XML, Xlink und ISO 13250 genannten Vorgaben. Weitere Ziele
bei Erstellung der DTD waren die Eindeutigkeit des bei der Anwendung entstehenden
Codes und die Lesbarkeit für Menschen. Zur Realisierung des TM-Konzeptes in XML-
Syntax werden 19 Elemente benötigt. Die Erläuterung aller Elemente der DTD soll aber
im Rahmen dieser Arbeit nicht erfolgen. Für Details sei deshalb auf
[Top 2001]
verwiesen.
Auffällig ist, dass einige Topic-Charakteristika in XTM nicht 1:1 übernommen wurden.
Sie müssen mit Hilfe der zur Verfügung stehenden Elemente und Konstrukte modelliert
werden. Topic Type ist als Klasse-Instanz-Relation mit Hilfe des <instanceOf>-
Elementes realisiert. Theme und Facet als solche gibt es nicht. XTM gibt aber die
Möglichkeit, thematisch-inhaltliche Bezüge und Deklarationen mit Hilfe der Elemente
<subjectIdentity> und <subjectIndicatorRef> herzustellen. Mit deren Hilfe werden die
Public Subject Identifier (PSI) referenziert. Die Definitionen der wichtigsten Begriffe
sind unter
[Top 2001]
zu finden. Die Charakteristika ,,Display Name" und ,,Sort Name"
sind mit Hilfe der Elemente <variant> und <parameters> realisiert bzw. vorbereitet.
Die entsprechenden Funktionen stellt XSLT im Rahmen einer Ausgabetransformation
zur Verfügung. Das <mergeMap>-Element dient der Zusammenführung verschiedener
TMs.
Zur besseren Anschaulichkeit gibt es einen einfachen, mit Kommentaren erläuterten
XTM-Quelltext, der aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Anhang auf S. 2
übernommen wurde.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
22
2.1.6 Die Software K-Infinity
K-Infinity der Firma intelligent views GmbH ist eine Gruppe von Anwendungen zur
redaktionellen Bearbeitung und Administration von Wissensnetzen. Ein Wissensnetz ist
eine netzartige Struktur von Begriffen und Relationen, die ein bestimmtes
Wissensgebiet abbilden. Das zugrunde liegende Konzept entspricht dem eines
semantischen Netzes. Der Aufbau der Anwendung K-Infinity entspricht dem Client-
Serverprinzip und kann über TCP/IP-basierte Netzwerke genutzt werden. Zur
grafischen Darstellung im Microsoft-Internetexplorer existieren entsprechende Java-
Komponenten und ein browserkonformes Frontend. Die für Aufbau und Modifikation
notwendige Komponente heißt Knowledge-Builder. Er besteht aus einem Organizer
und einem Editor mit grafischer Oberfläche. Der Organizer dient der Organisation der
zum Wissensnetz gehörenden Begriffe und der Rechtevergabe der Bearbeitungsrechte
der Redakteure. Ferner verfügt er über ein Suchtool, mit dessen Hilfe der Begriffsindex
durchsucht werden kann.
Es gibt drei Möglichkeiten der Suche:
· Zeichenkettensuche - durchsucht werden der Begriffsindex und der Index der
Individuen des Wissensnetzes nach der eingegebenen Zeichenfolge
· Semantische Suche - durchsucht neben dem Begriffsindex den Index der so
genannten Relationsbegriffe (Benennungen der Relationen) und listet die den
gefundenen Begriffen durch Relationen assoziierten Begriffe mit auf. Basis ist
auch hier ein Zeichenkettenvergleich
· Aufbau komplexer Suchfragen aus Kombinationen von Begriffen, Relationen und
Individuen
Der Editor
12
dient der visuellen Unterstützung bei der Exploration des Netzes und der
Einführung und Bearbeitung von Begriffen und Relationen. Verschiedene Arten von
Begriffen oder Relationen lassen sich aufgrund verschiedener optischer Merkmale
identifizieren.
12
Für die zügige Arbeit mit dem grafischen Editor empfiehlt sich als Hardwareplattform ein
Rechner mit ausreichend großem Arbeitsspeicher (>128 MB) und einem Prozessor mit einer
Taktfrequenz von mindestens einem GHz. (Einschätzung des Autors)
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
23
Das Datenmodell von K-Infinity sieht eine Baumstruktur, also eine hierarchische
Struktur mit einem Wurzelelement (Bezeichnung: "T") vor. Es gibt vier Kategorien von
Knoten:
· Einfache Begriffe sind Knoten, die für das System keine spezielle Aufgabe
erfüllen, hinsichtlich eines Netzkonzeptes aber als Konzeptknoten (im Sinne einer
Ontologie) bezeichnet werden können.
· Individuen sind Instanzen von Begriffen. Sie können keine weiteren Instanzen
haben.
· Individuenerweiternde Begriffe haben die Funktion, Individuen hinsichtlich ihrer
Bedeutung näher zu spezifizieren
· Individuenfähige Begriffe haben die Funktion, Bezugsknoten für so genannte
Individuen sein zu können (optionale Eigenschaft).
Mit Ausnahme der Individuen und der individuenerweiternden Begriffe kann die
Fähigkeit ein Bezugsknoten für so genannte Individuen zu sein für alle einfachen
Knoten definiert werden.
Das Datenmodell verfügt über einige Systemrelationen, also hinsichtlich ihrer Aussage
und Funktion von K-Infinity unveränderbar festgelegten Relationen. Ferner gibt es die
Möglichkeit, Relationen frei zu definieren. Basisrelationen, die von K-Infinity immer
etabliert werden, wenn Begriffe in das System eingefügt werden, sind die Ober-
Unterbegriffsrelationen
13
, die Instanzrelation zwischen Individuum und
individuenfähigem Begriff und die Erweiterungsrelation zwischen Individuum und
individuenerweiterndem Begriff.
Die grafische Darstellung der Knoten geschieht in Form von Kreisen, deren Aussehen
je nach Kategorie verschieden ist. Die Relationen sind als Pfeile dargestellt. Die Art der
Darstellung ist verschieden, je nach Funktion der Relation. Beim Mausover erscheint
die Benennung der jeweiligen Relation analog zur Ausrichtung des Pfeils. Es gibt
bidirektionale Relationen: Symmetrische Relationen, inverse Relationen sowie
Halbrelationen, die nur in einer Richtung Gültigkeit haben.
13
Jeder Begriff ist also unterbegrifflich zu "T" - dem Wurzelknoten.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
24
Die Definition, welche Funktion ein Knoten innerhalb des Netzes haben soll, welche
Attribute er und seine Unterbegriffe haben können und die auf ihn und seine
Unterbegriffe anwendbaren Relationen, können für jeden Knoten im
Bearbeitungsmodus festgelegt werden. Diese Definitionen heißen bei K-Infinity
Schemadefinitionen. Unterschieden werden Schemadefinitionen für Unterbegriffe und
Schemadefinitionen für Individuen, die die Unterbegriffe des jeweiligen Knotens haben
können.
Das Attribut Name ist für jeden Begriff obligatorisch, da jeder Begriff ohnehin eine
Benennung braucht. Als optionale Attribute stellt das System die Zuweisung von
Synonymen und die Vergabe einer ID zur Verfügung. Synonyme werden in den
Begriffsindex aufgenommen. Weitere Attribute müssen selbst definiert werden. Für
neu definierte Attribute muss ein Datentyp (Datum, Integer, Zeichenkette, Hyperlinks
u. a.) festgelegt werden. Optional ist die Möglichkeit der Mehrsprachigkeit von
Attributwerten. Dies gibt dem Bearbeiter eines Wissensnetzes die Möglichkeit, eine
Menge an Begriffen in Bezug auf ihre Bedeutung für mehrere Sprachen zu definieren.
Für den Import von Individuen, zum Beispiel für den Aufbau einer Personendatenbank,
existiert die Möglichkeit des Imports und Exports von Daten im Excel-Format. Für den
gleichen Zweck steht eine ODBC-Schnittstelle zur Verfügung. Zur Überführung des
Wissensnetzes in andere Anwendungen gibt es die Möglichkeit des XML-Exportes. Die
exportierte XML-Datei entspricht nicht dem XTM-Standard. Zur Datenübernahme in
andere Anwendungen müsste ein Transformationsskript (XSLT) oder eine
entsprechende Anwendung programmiert werden.
Eine weitere Komponente von K-Infinity zur redaktionellen Arbeit ist das Markup-Tool.
Die Komponente ermöglicht das Anlegen von Textdateien im Wissensnetz bei
gleichzeitiger Verknüpfung einzelner Zeichenketten, Zeichenkettenpassagen oder
Textabschnitte mit Begriffen des Wissensnetzes. Es handelt sich also um die
Möglichkeit des semantischen Markup (inhaltsbezogene Auszeichnung).
Binärdateien (MSWord, PDF) können ebenfalls mit Begriffen des Wissensnetzes
verknüpft werden. Ein semantisches Markup von Teilen des Textes selber ist dann
aber nicht möglich.
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
25
2.1.7 K-Infinity und das Konzept Topic Map im Vergleich
In K-Infinity wurde laut Werbeaussage der Herstellerfirma intelligent views GmbH der
Topic Map-Standard
14
umgesetzt. Nach den ersten Versuchen mit der Anwendung zu
arbeiten kam beim Autor subjektiv das Gefühl auf, dass es sich nicht um eine
konsequente Umsetzung des Topic Map Standards handelt. Letztlich erfüllt die
Anwendung den Standard, die Implementierung verstellt nur hier und da den Blick
dafür. Es sind viele Dinge bereits definiert, die sonst eigens mit Hilfe einer Ontologie
festgelegt werden müssten. Konzeptionelle Festlegungen durch die Anwendung selbst,
bzw. das durch die Entwickler vorgesehene Konzept, scheinen dem Geist des bewusst
flexibel gehaltenen Topic Map-Standard zu widersprechen. Das Datenmodell legt zum
Beispiel eine Baumstruktur fest und es muss auf jeden Fall eine konsistente
Abstraktionshierarchie aufgebaut werden, bevor die für das modellierte Wissensgebiet
relevanten, themenbezogenen Relationen eingefügt werden können. Dies oder die Art
und Weise, mit der Informationsobjekte eingebunden werden, sind Festlegungen, die
der Topic Map-Standard zwar nicht explizit vorsieht, ihm aber auch nicht
widersprechen.
Zwei kleinere Unterschiede gibt es aber dennoch. Es können beliebige und beliebig
viele Attribute für Begriffe definiert und etabliert werden. Dabei können die
Datentypen fest definiert werden. Topic Map sieht zur Ausstattung eines Topics ein Set
von sechs bzw. acht Attributen vor, deren Benennungen und Funktionen definiert sind.
Der zweite Punkt betrifft die Einbindung der Informationsobjekte. Werden
Informationsobjekte im System selbst erzeugt, sind sie Bestandteil desselben. Dies hat
den Vorteil, dass semantisches Markup und eine Strukturierung der Texte auf
Textabschnittsebene möglich wird ohne daraus auf komplex aufgebaute, externe XML-
Dateien bzw. Teile referenzieren zu müssen. Für Topic Map sind Informationsobjekte
stets eigenständige Objekte, die mit Hilfe dafür vorgesehener Strukturen (Association,
Occurrence) referenziert werden. Dies ist vielleicht auch Ausdruck einer
übergreifenden Philosophie. Das Topic Map-Konzept berücksichtigt explizit die
Fähigkeit zur Interoperabilität. K-Infinity ist ein proprietäres System. Die
Herstellerfirma legt laut Aussage einer Mitarbeiterin keinen Wert auf Interoperabilität
14
Siehe Werbeaussage der Firmenwebseite unter: http://www.i-views.de/web/
Theoretische Grundlagen und Hilfsmittel
26
mit anderen Wissensnetzsystemen. Schnittstellen zum Datenaustausch müssten daher
eigens programmiert werden.
Die Einhaltung bestimmter logischer Regeln (Abstraktionshierarchie) und die durch die
verschiedenen Arten von Begriffen (Individuen, Begriff, individuenerweiternder Begriff,
individuenfähiger Begriff, Dokumentenbegriff) und damit zwingend zu etablierenden
Systemrelationen, dienen der Erhaltung der Konsistenz des Wissensnetzes und
ermöglichen Inferenz. Die durch die Anwendung etablierten Festlegungen scheinen
zwar restriktiv, sind aber letztlich der Nutzerunterstützung bei der redaktionellen Arbeit
geschuldet. Außerdem muss selbst ein bewusst flexibel gehaltenes Konzept bei der
Umsetzung in eine Anwendung sinnvoll initiiert werden. Grundlage des Kapitels sind
neben
[Int 2001]
und
[Int 2002]
eigene Erfahrung durch die Benutzung der Software im
Rahmen der im Kapitel 3 beschriebenen Bewältigung des praktischen Teils der
vorliegenden Arbeit.
2.2 Klassifikation
2.2.1 Grundlagen
Klassifikationssysteme sind Ordnungssysteme, mit deren Hilfe Informationsobjekte
beschrieben und eingeordnet werden können. Sie sind Hilfsmittel zur Sacherschließung
und bestehen aus einem System von Klassen, die durch hierarchische Zuordnung
zueinander in Beziehung gesetzt werden.
Monohierarchische Klassifikationen kennen Abstraktionsrelationen (Oberbegriff-
Unterbegriffsrelation) und Partitivrelationen (Teil-Ganzes-Relation) als Bindeglied
zwischen den Klassen. Sie sind dadurch gekennzeichnet, dass jeder Begriff genau
einen Oberbegriff hat. Die Begriffshierarchie entspricht in ihrem Aufbau einer
Baumstruktur mit dem Wurzelelement an der Spitze. Alle Hierarchieebenen, die durch
Abstraktionsrelationen miteinander verbunden sind, sind dadurch gekennzeichnet,
dass ihre Klassen mindestens ein Merkmal mehr aufweisen als die darüber liegende
Hierarchieebene. Die Anzahl der Merkmale nimmt von oben nach unten zu. Es handelt
sich hierbei um eine analytische Klassifikation, bei der die hierarchische Einteilung der
Klassen der Einteilung eines Wissensgebietes vom Allgemeinen zum Speziellen folgt.
Eine Partitivrelation ist nach DIN 1463 eine ,,hierarchische Relation zwischen zwei
Begriffen, von denen der übergeordnete Begriff einem Ganzen entspricht und der
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2002
- ISBN (eBook)
- 9783832459871
- ISBN (Paperback)
- 9783838659879
- DOI
- 10.3239/9783832459871
- Dateigröße
- 2.3 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Evangelische Hochschule Darmstadt, ehem. Evangelische Fachhochschule Darmstadt – Informations- und Wissensmanagement
- Erscheinungsdatum
- 2002 (Oktober)
- Note
- 2
- Schlagworte
- wissensnetz wissensrepräsentation metadaten dokumenturrepräsentation inhaltsrepräsentation
