Enterprise Information Integrationmit semantischen Technologien

(1)

Enterprise Information Integration mit semantischen Technologien

Walter Waterfeld

(2)

Inhalt

 Enterprise Information Integration (EII)

 Semantische Technologien

 Semantische Informations-Integration

(3)

Informationsbeschaffung

existierende manuell benötigt

Verkauf Support Management

Kunden

(4)

Informationsbeschaffung

 Heterogene Datenquellen

 Technische Heterogenität



Verschiedene Formate



Unvollständige Daten



Redundante Daten

 Verschiedene Bedeutung

 Verschiedene Zugriffs-Systeme



Verschiedene Benutzerschnittstellen

(5)

Bisherige Technologien

 ^EAI



Remote Aufruf



Prozess Automatisierung Keinerlei Integration von Daten

 ETL (Data warehouse)



Kopieren von Daten



Konsolidierungen Veraltete Daten

(6)

Enterprise Information Integration (EII)

 Direktzugriff

 Integriertes

Informationsmodell

Abbildun g

Abbildun g Modell

(7)

EII Nutzen

 Einheitliche Sicht auf heterogene Information

 Anreicherung Informationsmodell

 Online Zugriff

 Schnelle Reaktion auf Änderungen von



Informationsquellen



Nutzung von Information

 Keine Änderung bestehender Anwendungssysteme

(8)

Beispiel

 Kundeninformation



Aggregiert aus allen relevanten Informationsquellen



Konsolidiert



Angepasst an einheitliche Terminologie



Angepasst an verschiedene Informationsnutzer

(9)

Kernfunktionalität: Semantik



Technische Integration nur 1. Schritt

 Zugriffsprotokolle

 Formatkonvertierungen



Integration nur über Semantik

 verschiedene Terminologie

 Z.B. Kundenbezeichner, KundenId, Kundenname, ..

 verschiedene Datenmodellierung

 Verschiedene Datentypen



Integriertes Informationsmodell

 Ausdruckstark

 ^Flexibel

 ^Ausführbar

(10)

Semantische Technologien

 Semantic Web



Heutiges Web für Menschen



Vision machinenlesbares Web

 Durch Semantik

 Semantische Annotation von Webseiten

(11)

Semantic Web Schichten

(12)

XML



Syntax ist nicht genug

<Sorte>Schekel</Sorte>

</Bestellung>

(13)

Ontologie

 Ursprünglich philosophische Disziplin



Lehre von Möglichkeiten und Bedingungen des Seienden

 ^Informatik



Explizite Spezifikation gemeinsamer Konzeptualisierung eines Anwendungsbereichs



Gemeinsames Vokabular



Gemeinsames Verständnis

(14)

Semantische Ausdrucksfähigkeit

Tuple Set

subclassification Modellierungs-

konzepte Modellierungs-

sprachen

Relationen- modell

Taxonomien

narrower than

Thesaurus ERM subclass

UML Transitiv

Symmetrisch invers

Ontologie

(15)

OWL als Ontologiesprache

 W3C Standard seit 2003

 XML als Syntax

 Bestandteile



^Klassen



^Property



^Individuen

(16)

Klassen

 Klasse: Menge von Individuen

 Liste von Superklassen: Teilmenge von

 Vordefinierte Klassen



Alle Individuen: owl:Thing



Leere Menge: owl:Nothing

<owl:Class rdf:ID=“Person">

</owl:Class>

<owl:Class^rdf:ID=“Kunde^">

<rdfs:subClassOf rdf:resource=“Person"/>

<rdfs:subClassOf rdf:resource=“Firma"/>

</owl:Class>

(17)

Property



Beziehungen zwischen Klassen

 ObjectProperty: class x class



Eigenschaften für Klassen

 DatatypeProperty: class x datatype



Binäre Relation: domain x range

 Definition unabhängig von Klasse

<owl:ObjectProperty rdf:ID=“hatEigentümber">

<rdfs:domain rdf:resource=“Firma"/>

<rdfs:range rdf:resource=“Firma"/>

</owl:ObjectProperty>

<owl:DatatypeProperty rdf:ID=“verdient">

<rdfs:domain rdf:resource=“Region"/>

<rdfs:range rdf:resource=“xs:decimal"/>

(18)

Property Charakteristiken

 Funktionale Property

 Transitivität

 ^Symmetrie

<owl:TransitiveProperty rdf:ID=“beteiligtAn">

</owl:TransitiveProperty>

<owl:FunctionalProperty rdf:ID=“gehörtzu">

<rdfs:domain rdf:resource=“Kunde"/>

<rdfs:range rdf:resource=“Region"/>

</owl:FunctionalProperty>

(19)

Property Charakteristiken



Inverse Property

<owl:ObjectProperty rdf:ID=“beteiligtAn">

<owl:ObjectProperty rdf:ID=“hatEigentümer">

<rowl:inverseOF rdf:resource=“beteiligtAn"/>

(20)

Klassen und Properties in OWL



Offenes Modell

 Nur gemachte Zusicherungen gelten

 Keine Vollständigkeit

 Beliebig ergänzbar, wenn kein Konflikt



Trennung Klassen und Properties

 Jeder kann alles über alles sagen



Globale Property Charakteristiken



Lokale Property Charakteristiken

 Property-Verwendung bei Klasse eingeschränkt

(21)

Lokale Property Restriktionen



allValuesFrom und someValuesFrom



maxCardinality und minCardinality

<owl:Class rdf:ID=“Kunde">

<rdfs:subClassOf><owl:Restriction>

<owl:onProperty rdf:resource=“kauft”/>

<owl:allValuesFrom rdf:resource=“Produkt”/>

</owl:Restriction></rdfs:subClassOf>

</owl:Class>

<owl:Class rdf:ID=“Person">

<rdfs:subClassOf><owl:Restriction>

<owl:onProperty rdf:resource=“name”/>

<owl:minCardinality rdf:datatype=“xs:nonNegativeInteger”>1

</owl:minCardinality>

</owl:Restriction></rdfs:subClassOf>

(22)

Individuen



Instanzen von Klassen

 mit properties

 Unterschied zu Werten von Datentypen

 Identität als URI

 unabhängig von Eigenschaften

<hatEigentümer rdf:resource=“Allianz"/>

<name rdf:datatype=“xs:string”>Dresdner Bank</name>

</Koala>

(23)

Stufen von OWL

 OWL basiert auf Beschreibungslogiken

 Formale Definition durch Prädikatenlogik

 Ableitung von impliziter Information möglich

 Klassifizierung berechenbar: Klassenhierarchie

 Zielkonflikt: Effiziens versus Ausdrucksmächtigkeit

 OWL lite (bisher)

 Einfach, effizient realisierbar

 OWL DL

 Hohe Ausdrucksmächtigkeit

 gute Effiziens in praktischen Fällen

 Entscheidbar, berechenbar

 OWL Full

 Höchste Ausdrucksmächtigkeit

 Nicht effizient

 Nicht immer entscheidbar und berechenbar

(24)

Klassenausdrücke (OWL DL)

 intersectionOf und unionOf

 complementOf

 oneOf (Enumeration)

 hasValue (lokale Property Einschränkung)

<owl:Class rdf:ID=“Abiturientinnen"><owl:intersectionOf>

<owl:Class rdf:about=“Personen“/>

<owl:Restriction>

<owl:onProperty rdf:resource=“schulabschluss”/>

<owl:hasValue rdf:resource=“Abitur”/>

</owl:Restriction>

<owl:Restriction>

<owl:onProperty rdf:resource=“geschlecht”/>

<owl:hasValue rdf:datatype=“xs:boolean”>weiblich

</owl:hasValue>

</owl:Restriction>

<owl:intersectionOf></owl:Class>

(25)

Klassencharakteristika (OWL DL)



disjointWith

 Nur so explizit typische disjunkte Subklassen-Modellierung

<owl:Class rdf:ID=“Kunden">

<owl:disjointWith rdf:resource=“Mitarbeiter“/>

</owl:Class>

(26)

OWL Full

 Klassen als Individuen

 DatatypeProperty Subklasse von ObjecttypeProperty



In OWL DL disjunkt

(27)

Nutzbarkeit semantische Technologien

 Noch nicht im Webmaßstab

 ^Aber



Erste viel versprechende Anwendungen und Produkte



Kontinuierlich steigende auch kommerzielle Nutzung



Reif für Einsatz im begrenzten Rahmen

 Unternehmensweit



Ideal für Informations-Integration

(28)

Semantische Informations-Integration

 Ontologien als Integrationsmodell

 Abbildung auf Modelle von Datenquellen



Erfordert Ontologie Regelsprache



Beginnende Standardisierung

 Zugriff auf Integrationsmodell



Ontologie Anfragesprache

 Teilmenge von Regelsprache

(29)

Alternative EII Realisierungen

 Föderierte Datenbanken



Wenig Semantik



Starres Datenmodell

 Reine XML-basiertes EII



Wenig Semantik

 UML-basiertes EII



Starre Generierung

(30)

Beispiel Realisierung

Enterprise Information Integrator

 EII Produkt Software AG

 Nutzung semantische Technologie



^Ontologie



Ontologie Regelsprache



Querysprache als Teilmenge Regelsprache

 Repository für Metadaten

(31)

Architektur

Enterprise Information Integrator

Semantic Server Repository

Mapping Ontologien Ausgeführte

Ontologien Web Service

Queries

Tamino WebDAV UDDI Query

Metadata User Security Laden

Studio

(Eclipse-basiert)

(32)

Verwendung Ontologien

 Externe Sichten

 XML-iesierte Ontologie Anfragen

 Integrations Ontologie

 ^Abbildung

 Source Ontologie

 Automatisch generiert

 Externe Datenquellen

Source Onto-T

Tabellen Query1

XML ADA

Query2 Queryn

Source

Onto-W Source

Onto-X Source Onto-A

WSDL

Integrations Ontologie

(33)

Source Ontologie

Import Metadata

Abbildung Source Ontologien

Query Builder Deploy

Web Service

Integrator Studio Benutzer

Anwendung

Web Service

Semantic Server

Integrations Ontologie

Start End

Benutzung Enterprise Information

Integrator

(34)

Technische Infrastruktur

Enterprise Information Integrator

 Komplett Java-basiert

 Eclipse Entwicklungsumgebung



Integrator Studio als Menge von Eclipse Plugins

 Semantic Server



Java Ablauf-Umgebung

 Metadata Repository



XML-basiert



^UDDI



^Webdav

(35)

Beispielanfrage implizites Wissen



Externe Datenquelle



^Anfrage

 Beteiligungen Allianz

Name Eigentümer

DeutscheBörse DresdnerBank DresdnerBank Allianz

(36)

Vorteile semantische Integration

 Semantik durch Ontologien



Ausdrucksstark



Erweiterbare Semantik



Lose Kopplung an Modelle von heterogenen Datenquellen

 Modellieren statt programmieren



Ontologien als ausführbares Modell

Enterprise Information Integrationmit semantischen Technologien