Forschungsprojekt

SmartWeb - Mobiler breitbandiger Zugang zum Semantischen Web

Das World Wide Web (WWW) hat den weltweiten Zugang zu digital gespeicherter Information drastisch vereinfacht und beschleunigt. Allerdings gibt es bisher zwei ZugangshĂŒrden:

  1. Der Zugang zu den Inhalten ist grĂ¶ĂŸtenteils auf PCs mit großen Bildschirmen optimiert. Statt eines einfachen, intuitiven Zugangs mittels natĂŒrlicher Sprache ĂŒber das ubiquitĂ€re Mobiltelefon suchen derzeit Suchmaschinen textuell nach Inhalten, die nicht in jeder ModalitĂ€t, z.B. nur mittels Sprache, dem Benutzer zugĂ€nglich gemacht werden können.
  2. Bislang waren die Inhalte im WWW nur maschinenlesbar, ohne maschinell verstehbar zu sein. Da Information im WWW meist in natĂŒrlicher Sprache prĂ€sentiert wird, sind die bei einer Suche gefundenen Dokumente bislang nur fĂŒr den Menschen voll verstĂ€ndlich. Zudem entsprechen die Resultate trotz verbesserter Such- und Rankingtechniken oftmals nicht den Intentionen der Benutzer.

In SmartWeb werden die fĂŒhrenden Forscher aus dem Bereich der Intelligenten Benutzerschnittstellen, des SemanticWeb und der Informationsextraktion Methoden und Technologien erforschen und umsetzen, um diese HĂŒrden zu beseitigen. Das Semantische Web basiert auf der inhaltlichen Beschreibung digitaler Dokumente mit standardisierten Vokabularien, die eine maschinell verstehbare Semantik haben. Damit wird der Übergang von einem "Netz aus Verweisstrukturen" zu einem "Netz aus Inhaltsstrukturen" vollzogen. Dies eröffnet völlig neue Dimensionen in den Bereichen Internetdienste, Information Retrieval, Mobile Computing, E-Commerce und E-Work.

SmartWeb bildet eine wichtige Stufe bei der Realisierung des Internets der nĂ€chsten Generation, das breitbandige Multimediadienste mobil und individualisiert bereitstellen wird. SmartWeb ist auf der Ebene der Softwaresysteme angesiedelt, welche die Infrastuktur fĂŒr spezielle Anwendungsprojekte zur Implementierung neuartiger Mehrwertdienste im Internet der nĂ€chsten Generation bildet. SmartWeb ist abgestimmt auf die Entwicklungen auf dem Gebiet des Mobilen Internet und der darunter liegenden Schicht der Hochleistungsfestnetze, welche die Mobilfunkstationen breitbandig mit Datenströmen versorgen. Damit nimmt SmartWeb eine zentrale Stellung bei der Verbindung innovativer Kommunikationstechnologien mit völlig neuartigen Anwendungsfeldern. SmartWeb baut auf die Konvergenz der verschiedenen Mobilfunktechnologien auf und sichert eine bedarfgerechte Informationsversorgung sowie nutzer-zentrierte Informationslogistik.

Neuartige Dienste werden entstehen und durch den weiteren Umbau zur vernetzten Gesellschaft neue, hochwertige ArbeitsplĂ€tze schaffen. Dies kann jedoch nur erreicht werden, wenn die Entwicklung innovativer Technologien mit ihrer Akzeptanz beim Nutzer in Beruf und Freizeit einhergeht. Grundvoraussetzung ist hier der intuitive Zugang zum Semantischen Web und seinem Diensten durch intelligente Benutzerschnittstellen in einem mobilen multimodalen Dialog. WĂ€hrend der Zugriff auf das Semantische Web dabei endgerĂ€teunabhĂ€ngig ist und somit die freie Wahl zwischen PDA, Smartphone, oder auch im Kfz oder auf dem Motorrad lĂ€sst, ist das semantische Web eine wichtige Voraussetzung fĂŒr das mobile Internet und die PrĂ€sentation von Information auf unterschiedlichsten Plattformen. Durch die technische Entwicklung auf dem Gebiet der EndgerĂ€te wird ein mobiler breitbandiger Zugang z.B. mittels UMTS an jedem Ort zu jeder Zeit möglich sein. Dies ermöglicht es auch, Informationen zwischen den GerĂ€ten und deren Anwendern auszutauschen.

Durch das fĂŒr SmartWeb festgelegte Demonstratorszenario Fußballweltmeisterschaft 2006 wird dieses Mediengroßereignis gleichzeitig zur Plattform fĂŒr die weltweite Demonstration von Hochtechnologien aus dem IT-Bereich, die den Innovationsstandort Deutschland und die Marke "Made in Germany" in neuem Glanz erscheinen lassen.

Ziele und Visionen

Das Internet als Quelle fĂŒr Informationen, Daten und Dienste nimmt einen immer wichtigeren Raum in der heutigen Wissensgesellschaft ein. Die quasi allgegenwĂ€rtige VerfĂŒgbarkeit jedweder Information wird allerdings beeintrĂ€chtigt durch die Schwierigkeit, eine bestimmte Information im Ozean der Daten zu finden. Das Web als derzeit noch weitgehend unstrukturiertes Netz von unspezifizierten Verbindungen zwischen einzelnen Webseiten, die bestimmten formalen Kriterien genĂŒgen (man spricht vom Syntaktischen Web), entwickelt sich deshalb mehr und mehr zu einem Netz von Inhalten, in denen Webseiten ĂŒber semantische Beziehungen untereinander verknĂŒpft sind, dem Semantischen Netz. Damit werden Webseiten, die heute in der Regel nur fĂŒr den Menschen inhaltlich analysierbar sind, auch fĂŒr Softwaresysteme inhaltlich analysierbar.

Im Rahmen des Übergangs vom Syntaktischen zum Semantischen Web stellen sich drei zentrale Herausforderungen, die in der hier skizzierten Leitinnovation SmartWeb integriert angegangen werden sollen:

  1. Die Generierung und Analyse semantisch annotierter Webseiten.
  2. Ein ubiquitĂ€rer und intuitiver Zugang zum Semantische Netz fĂŒr den Nutzer.
  3. Fragebeantwortung im offenen Themenbereich (DomÀne).

Mit dem mobilen, intuitiven Zugriff auf das Semantische Web steht die geplante Leitinnovation SmartWeb fĂŒr die Integration der AnsĂ€tze des Leitprojektes in der Mensch-Technik-Interaktion SmartKom (insbesondere SmartKom-Mobile) und der Expertise des Kompetenzzentrums Semantisches Web.

Die Benutzer mĂŒssen auch komplexe Anfragen intuitiv stellen und multimediale Suchergebnisse intuitiv erfassen können. HierfĂŒr ist eine multimodale Benutzerschnittstelle erforderlich. Auf der Ein- und Ausgabeseite werden alle definierten ModalitĂ€ten adressiert. SmartWeb beherrscht den Übergang zwischen ressourcenschonender lokaler Verarbeitung auf dem mobilen EndgerĂ€t und aufwendiger Verarbeitung auf einem Backend-Server. Es wird zudem zwischen zwei Arten von Dialogen unterschieden: Bedien- und Suchdialog. Im Bediendialog kann der Benutzer das System ĂŒber die lokal auf dem EndgerĂ€t verfĂŒgbaren Komponenten ansprechen.

FĂŒr den SmartWeb-Ansatz des ubiquitĂ€ren, intuitiven Zugriffs auf Webinhalte im allgemeinen ist eine jederzeit dem aktuellen State of the Art angepasste Hard- und Softwareausstattung unerlĂ€sslich, um mit der immer schneller voranschreitenden Entwicklung gerade im Bereich des WWW, seines Inhaltes, der angebotenen Dienste und der entsprechenden EndgerĂ€te mitzuhalten. Daraus ergibt sich zwangslĂ€ufig die Notwendigkeit der strikten Modularisierung aller SystemfunktionalitĂ€ten und der BerĂŒcksichtigung von existierenden Standards sowie der Mitgestaltung von neuen Standards insbesondere fĂŒr die Schnittstellendefinitionen zu externen GerĂ€ten, falls diese - was zu erwarten ist - wĂ€hrend der gesamten Laufzeit des Projektes aufgrund des auch hier erfolgenden technologischen Fortschritts erneuert werden mĂŒssen.

Die Technologie

Den Kern der Technologie des Semantischen Web bilden Markierungssprachen, die eine formale Syntax und Semantik haben und in Form einer Ontologie eine standardisierte Begrifflichkeit zur Beschreibung digitaler Inhalte bereitstellen.

Semantische Markierungssprachen wie OWL erlauben die weltweite Verbreitung und gemeinsame Nutzung von Ontologien im WWW. Die semantische Markierung durch Metadaten stellt neben der Markierung fĂŒr das Layout (HTML) und die Struktur (XML) eines Dokuments die dritte Ebene einer Dokumentbeschreibung dar. Bei der Suche nach Information können Schlussfolgerungen den Suchprozess beschleunigen oder gesuchte Information ableiten. Methoden des maschinellen Lernens, des Data Mining und des Text Mining reduzieren beim Aufbau und bei der Wartung von Ontologien den manuellen Aufwand. Software-Werkzeuge unterstĂŒtzen das Erstellen, Editieren, Visualisieren, Auswerten, Verschmelzen und Validieren von Ontologien.

Multimediale Daten bilden einen wesentlichen Bestandteil des zukĂŒnftigen Semantischen Web. Die Moving Pictures Expert Group (MPEG) entwickelt bspw. MPEG-7 als Standard zur Metadatenbeschreibung multimedialer Inhalte, namentlich Still Pictures, Graphics, 3D Models, Audio, Speech, Video und deren Kombinationen (z.B. Multimedia Presentations). MPEG-7 Deskriptoren und Schema werden in XML Schema definiert. Die Semantik von MPEG-7 kann in RDF-Schemata spezifiziert werden.

Problem und Lösung

Der Gefahr der InformationsĂŒberflutung kann durch das semantische Web begegnet werden. Information wird in Zukunft dem Nutzer bedarfs- und situationsgerecht sowie personalisiert zur VerfĂŒgung gestellt. Durch die Verwendung von Ontologien können Hyperlinks inhaltlich klassifiziert werden, so dass ein semantisch-gesteuertes Surfen und ein Retrieval mit inhaltlichen Ähnlichkeitsmetriken möglich wird. Durch Zugriff auf semantische Webseiten können intelligente Suchagenten mit hoher PrĂ€zision gezielt Information im Internet auffinden, filtern und kombinieren, um dem Benutzer zeitaufwendige Recherchearbeit abzunehmen. Die Relevanz

Informationstechnische Dienste werden durch eine ontologische Beschreibung ihrer Voraussetzungen, FunktionalitĂ€ten und Schnittstellen zu semantischen Webdiensten, die durch Agentensysteme automatisch auffindbar, ausfĂŒhrbar und konfigurierbar werden. Über eine gemeinsame Semantik, die mit Hilfe einer Ontologiesprache eingefĂŒhrt wird, können heterogen gespeicherte Daten in einem gemeinsamen Datenmodell zusammengefĂŒhrt, inhaltlich selektiert und fĂŒr unterschiedliche PrĂ€sentationsformen aufbereitet werden.

Die Prognose

Das semantische Web wird in der nĂ€chsten Dekade schrittweise das bestehende WWW ablösen und fĂŒr den Benutzer stark vereinfachte Dienste im Bereich der Informationssuche, des E-Business, des E-Government, des E-Recruiting und des Wissensmanagements anbieten. Branchen-Ontologien werden kĂŒnftig die wesentlichen Begriffe und Beziehungen fĂŒr eine bestimmte Branche definieren, so dass eine InteroperabilitĂ€t von Webdiensten erreicht wird. Metadaten werden die Transformation digitaler Inhalte fĂŒr unterschiedliche AusgabegerĂ€te und Nutzergruppen unterstĂŒtzen.

Kontakt

Ansprechpartner: Dr. Anselm Blocher
Projektleitung: Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Wolfgang Wahlster
Homepage: http://www.smartweb-projekt.de

Weitere Dokumente

Beteiligte Forschungsbereiche

Publikationen

  • 2011
  • 2008
  • 2007
  • 2006