Verteiltes Schlussfolgern im Web of Data

Projekttitel: Verteiltes Schlussfolgern im Web of Data

Projektdauer: 2 Jahre

Forschungsbereiche: KI-Algorithmen und -Methoden, Wissensrepräsentation und Wissensmodellierung

Seit seiner Einführung Anfang der 2000er Jahre hat das Konzept der Schaffung eines Semantic Web stark an Bedeutung gewonnen. Es wurden Standards zur Darstellung und zum Austausch vernetzter Daten wie das Resource Description Framework (RDF) entwickelt, und die Linked Open Data Cloud, die öffentlich zugängliche Informationen nach diesem Standard enthält, wächst stetig weiter. Logische Beziehungen zwischen verschiedenen Ressourcen lassen sich im RDF-Schema (RDFS) oder in der Web Ontology Language (OWL) ausdrücken; Industrie und öffentlicher Sektor (siehe auch „Linked Open Vocabulary“) haben wiederverwendbare Vokabulare bereitgestellt, die diesen Spezifikationen entsprechen.

Zwar können all diese Entwicklungen als Indikatoren für den Erfolg des Semantic Web angesehen werden, doch gibt es auch Aspekte, die noch nicht vollständig umgesetzt sind. Anhand der OWL- oder RDFS-Vokabulare können Reasoner Schlussfolgerungen aus den vorliegenden Daten ziehen, doch diese Schlussfolgerungen und die Art und Weise, wie sie gewonnen wurden, können derzeit nicht über das Web ausgetauscht werden, da es hierfür keinen Standard gibt. Wenn Reasoner anderen Logiken folgen, beispielsweise regelbasierten Ansätzen, geben sie ihre Ableitungsregeln meist nicht einmal in einem Semantic-Web-Standard weiter (obwohl ein solcher Standard existiert).

Infolgedessen werden Daten des Semantic Web größtenteils lokal verarbeitet, und das Fehlen tatsächlich verwendeter Standards hindert das Semantic Web daran, sein volles Potenzial auszuschöpfen: In einem „Web of Data“ sollten sich Schlussfolgerungssysteme auf die Ergebnisse der anderen verlassen können, es sollte möglich sein, Schlussfolgerungsergebnisse im Zweifelsfall zu überprüfen, und Metainformationen wie die Herkunft einer Tatsache sollten in maschinenlesbarer Form zugänglich sein. Eine solche Infrastruktur würde verteilte Schlussfolgerungen und die Überprüfung von Beweisen ermöglichen.

Ziele

Ziel des Forschungsprojekts ist es, zu untersuchen, wie verschiedene Logiken und Beweise über das Semantic Web ausgedrückt, ausgetauscht und überprüft werden können. Wichtige Aspekte dabei sind die Verweisung auf Datenquellen und Ableitungen sowie die Erweiterung bestehender Standards, um Meta-Aussagen zu ermöglichen. Selbstverständlich müssen diese möglichen Erweiterungen semantisch fundiert sein.

Problemstellung

Unser Projekt zielt darauf ab, die Frage zu beantworten, wie die verschiedenen Technologien und Standards im aktuellen Semantic Web kombiniert eingesetzt werden können. Eines der Probleme besteht darin, dass nicht immer klar ist, in welcher Beziehung Standards oder Frameworks zueinander stehen. Ein weiteres Problem ist, dass es nicht möglich ist, Aussagen über Aussagen zu treffen, und die Erweiterung von Logiken, um solche Ausdrücke zu ermöglichen, ist alles andere als trivial.

Praxisbeispiel

Im Rahmen dieses Projekts haben wir uns aktiv an der Entwicklung verschiedener Standards für das Semantic Web beteiligt und tun dies auch weiterhin, wie zum Beispiel RDF-star – ein Framework, das es Anwendern ermöglicht, Aussagen als Terme (Provenienz) zu verwenden, Notation3 Logic – ein Framework, das Regeln, Graphbegriffe, aber auch Beweise unterstützt – sowie RDF-Surfaces – ein Framework zur Darstellung der Logik erster Ordnung im Web.

Technologie

In diesem Projekt nutzen wir hauptsächlich Implementierungen verschiedener Übersetzungen zwischen Frameworks bzw. Formalismen. So haben wir beispielsweise einen Übersetzer von Notation3-Logik in existenzielle Regeln sowie von SPARQL in Notation3-Logik implementiert. Darüber hinaus planen wir die Implementierung von Beweisprüfern für Beweise, die in Semantic-Web-Frameworks verfasst sind.

Ausblick

Das Forschungsprojekt wird die verschiedenen Bereiche des Semantic Web miteinander verknüpfen, die derzeit noch getrennt voneinander arbeiten. Wenn es verschiedenen Akteuren gelingt, nicht nur ihre Ableitungsergebnisse, sondern auch ihr Wissen über die Vertrauenswürdigkeit verschiedener Quellen auszutauschen, lassen sich Schlussfolgerungsaufgaben optimieren.

Publikationen

• https://www.w3.org/2021/12/rdf-star.html
• https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-031-45072-3_5
• https://ceur-ws.org/Vol-3632/ISWC2023_paper_469.pdf

Team

Teamleitung

• Prof. Dr. Sebastian Rudolph

Teammitglieder

• Dr. Dörthe Arndt