Ontologien in der Informatik
Der Begriff Ontologie kommt aus dem Altgriechischem und bedeutet so viel wie „die Lehre vom Sein“. Sie war ursprünglich ein Teilgebiet der theoretischen Philosophie beziehungsweise der Metaphysik und befasste sich mit Fragen nach der Natur des Seins und der Struktur der Realität. Dieser Fokus verschob sich mit der Zeit: In den neueren Auslegungen der Philosophie konzentriert sich der Begriff Ontologie vor allem auf die Sprache an sich. Das bedeutet, es wird eine sprachliche Einteilung von Wissens- und Lebensbereichen vorgenommen. Außerdem umfasst der Komplex Ontologie und Sprache viele Gesetzmäßigkeiten. Unter dieser fast schon linguistischen Betrachtungsweise wird der Begriff auch in der Informatik verwendet.
Hier dient die Ontologie-Erstellung zur Formalisierung von Wissen und nimmt an Relevanz stetig zu. Denn durch die intensive Nutzung des Internets sowie der massiven Automatisierung von verschiedensten Prozessen ist es wichtiger denn je, dass unterschiedliche Systeme miteinander kommunizieren können. Mit Hilfe ontologischer Systematisierungen werden relevante Informationen sowohl für menschliche Nutzer als auch für verschiedene maschinelle Systeme lesbar und verwendbar (Knowledge Engineering).
Bei der Erstellung von Ontologien werden nicht nur Begriffe und Terminologien an sich, sondern auch deren Beziehungen zueinander und gegebenenfalls Ableitungsregeln zwischen ihnen erfasst. Insofern gehen Ontologien in ihrer Anwendung weit über reine Sprachwissenschaft hinaus. Sie dienen der Erleichterung der Kommunikation zwischen menschlichen und maschinellen Handelnden. In der Informatik werden daher pro Anwendung oder Bereich ganz eigene Ontologien definiert und verwendet.
Ontologie und ihre Bestandteile
Ontologien in der Informatik zeichnen sich durch drei Faktoren aus: A.) einen formalen Aufbau, so dass auch Maschinen sie lesen und nutzen können. B.) Das durch sie beschriebene Wissen muss eineindeutig benennbar sein. C.) Außerdem beschreiben Ontologien nicht nur Begriffe eines definierten Bereichs, sondern auch abstrakte Konzepte („Specification of a Shared Conceptualisation“). Diese Konzepte werden untereinander in Beziehung gesetzt.
Aufbau einer Ontologie
Zur Beschreibung des Aufbaus einer Ontologie muss man Konzepte und Beziehungen (Relationen) von Ontologien näher betrachten. Bei den Konzepten lassen sich zwei Arten unterscheiden. Diejenigen, welche eine ganze Klasse oder bestimmte Menge von einzelnen Objekten beschreiben. Und Konzepte, die ausschließlich konkrete Begriffe bezeichnen.
Die Relationen sind ihrerseits zweigeteilt: So gibt es Relationen, die Konzepte hierarchisch anordnen oder welche Konzepte miteinander in beliebige Beziehungen setzen.
Ontologien im Web
Die semantische Suche ist im Semantic Web eine der Hauptanwendungen – speziell bei unübersichtlichen oder unbekannten Wissensbeständen. Ontologien können hier an gleich mehreren Stellen von Nutzen sein. Auf Seite der Suchanfragen kann die Eingabe verallgemeinert oder spezialisiert werden, sowie in Bezug auf den Inhalt angeglichen oder korrigiert, wenn den gesuchten Informationen ontologisches Strukturwissen zugrunde gelegt wurde.
Bei der Suchbearbeitung wiederum dienen ontologisches Herleitungswissen sowie ontologische Definitionen zur Überbrückung von eventuellen Widersprüchlichkeiten in der Formulierung der Suche und den vorhandenen Informationen. Des Weiteren wird eine ähnlichkeitsbasierte Suche durch das Hinzuziehen von Hintergrundwissen ermöglicht. Werden Dokumente durch weitere beschreibende (und ontologisch strukturierte) Meta-Daten angereichert, können auch komplexe Inhalte in der Suche dargestellt werden.
Auch beim Suchergebnis können von Ontologien formulierte Sortier- sowie Präsentationsregeln angewendet werden, so dass Informationen optimal abgebildet und integriert werden können.
Das führt zum nächsten häufigen Anwendungsgebiet dieser Ordnungssysteme, der intelligenten Informationsintegration. Ontologien können auch dabei helfen, nicht nur Inhalte, sondern auch Schemata zu beschreiben. Das ist zum Beispiel bei der Integration von Daten der Fall, die verschiedene Ursprünge (Quellen) haben. So fungieren Ontologien als Transformations- und Übersetzungsvorschriften.
Quellen: