Semantische Kodierung fachwissenschaftlicher Applets

Abstract

Die Bedeutung des Internets in der Bereitstellung und Präsentation von Informationen und Lerninhalten ist im ständigen Wachstum. Der enorme Informationszuwachs führt auf neue Probleme seiner Erschließung, weil derzeit zwar die einzelnen “Dokumente”, selten aber die eigentlichen Inhalte maschinell erfasst werden können. Suchmaschinen liefern deshalb nur oberflächliche Ergebnisse. Ein möglicher Lösungsansatz liegt in der Strukturierung und Aufbereitung der Informationen und Anwendungen im Web durch semantische Anreicherung der Informationen. Applets stellen den Ansatz einer maschinenverständlichen, semantischen Kodierung von Webinhalten vor eine besondere Herausforderung: Die Integration Java-basierter Applets in Webdokumenten entwickelt sich zu einem wichtigen Instrument, um wissenschaftliche Inhalte zu visualisieren und sie besser zugänglich, verständlich und vor allem “aktiver” zu gestalten. Die Intention der Applets erschließt sich jedoch erst durch ihren eigentlichen Programmablauf, ihre vollständige semantische Kodierung ist damit nicht auf die Darstellung “statischer Zustände” beschränkt, sondern muss auch “dynamische Prozesse” beschreiben. Im Folgenden präsentieren wir ein Konzept, das aus der objekt-orientierten Programmstruktur eines mathematischen Applets unter Vorgabe der semantischen Beschreibung seiner grundlegenden Elemente (Methoden und Attribute der verwendeten Klassen) eine semantische Beschreibung des Applets als Gesamtes generiert. 1 Hintergrund und Motivation Die semantische Beschreibung webbasierter Wissensinhalte ist eine notwendige Voraussetzung für deren optimale Zugänglichkeit durch intelligente Suchmechanismen [Jes04] und wird deshalb seit nunmehr einigen Jahren vom World Wide Web Consortium (W3C) [W3Ca] aktiv vorangetrieben. Wegweisend ist hierbei der von Tim Berners-Lee [BL98] initiierte Entwurf eines Semantic Webs [W3Cb] auf der Basis eines einheitlichen Beschreibungsmodells mit zugeordneter Metasprache. Ziel des Semantic Webs ist die Erweiterung der gegenwärtigen Funktionalitäten des Internets zu einem virtuellen Raum für allgemeine “WebServices”. Dabei werden Metasprachen beziehungsweise Metadatenformate geeignet kombiniert: • XML als Metasprache zur Beschreibung von Dokumenten • Ressource Description Framework (RDF) [W3Cc] als Modell zur Repräsentation von Metadaten. RDF bildet eine anwendungsund domänenunabhängige Beschreibungsmöglichkeit für Ressourcen, ohne Semantik im Voraus festzulegen. Dies entspricht einem Entity-Relationship-Modell. • Universal Ressource Identifier (URI) zur Identifizierung von Objekten, ohne sie – im Gegensatz zur URL – zu lokalisieren Das Semantic Web adressiert nicht die Generierung der semantischen Beschreibung von Wissensinhalten, sondern nur die grundsätzliche Möglichkeit ihrer Kodierung in geeigneten Metasprachen. Hierbei stellen multimediale Wissenselemente eine besondere Herausforderung dar, weil hier – im Gegensatz zu textbasierten Webdokumenten, bei denen die Bereitstellung der Beschreibungen direkt auf der zugrundeliegenden Natursprache aufbauen kann (siehe z.B. mArachna [Nat05]) – für Elemente wie Applets und Grafiken neue Beschreibungskonzepte entwickelt werden müssen. Ein bereits existierendes Modell ist der MPEG7-Standard [ISO00] zur Beschreibung von Bildern und Bildszenen, der auf den XMLund RDF-Techniken aufbaut. Forschungsvorhaben zur semantischen Beschreibung von Java-Applets, die speziell auf die Problematiken der Visualisierung von fachwissenschaftlichen, etwa mathematischen Inhalten eingehen, sind derzeit jedoch nicht bekannt. Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf der Annahme einer “Äquivalenz-Hypothese”: Java kodiert – als objekt-orientierte Programmiersprache – gewisse semantische Informationen direkt in der Struktur der verwendeten Klassen und Methoden. Wir gehen mit folgender Hypothese sogar noch weiter: Ein strikt objekt-orientierter Programmieransatz [GHJV95] – wir werden diesen Aspekt im Folgenden noch vertiefen – bildet die vorliegenden semantischen Strukturen äquivalent auf die interne Struktur der Klassen ab. So entspricht z.B. das Konstrukt “Vererbung der Ableitung einer Klasse aus einer anderen” dem semantischen Konstrukt “Jedes Objekt der abgeleiteten Klasse A ist ein Objekt der Klasse B”. Attribute einer Klasse lassen sich auf semantischer Ebene als “Klasse A verfügt über Attribut B”, Methoden auf “Methode A arbeitet auf/modifiziert Attribut C von Klasse B” abbilden. Unter der Ausnutzung dieser Äquivalenz von internen Strukturen der Klassen einerseits und ihrer Bedeutung in der semantischen Beschreibung der Klasse andererseits wird es möglich, die inhaltliche Beschreibung eines Gesamt-Applets aus der semantischen Kodierung seiner Basis-Klassen automatisch zu generieren und damit den Entwickler bei der Erzeugung semantischer Beschreibungen der von ihm generierten Wissensinhalte zu entlasten; die semantische Kodierung der Applets ergibt sich also automatisch als Nebenprodukt der Programmierung. Vorausgesetzt werden muss zusätzlich nur die vollständige und standardkonforme semantische Kodierung der Basisklassen durch den Entwickler. Hierbei stellt auch die Modellierung und Beschreibung der Interaktion mit dem User kein Hindernis dar: Im Falle der strikt objekt-orientierten Programmierung findet alle Interaktion durch Methoden des Applets statt, die damit wiederum durch die Äquivalenz-Hypothese auf eine korrekte semantische Beschreibung abgebildet werden. 2 Zielsetzung und Ansatz Ziel des im Folgenden beschriebenen Ansatzes ist die Entwicklung und Implementation eines Konzeptes, mit dessen Hilfe es möglich ist, während der Komposition mathematischer Java-Applets automatisch aus dem eigentlichen Java-Source-Code und der semantischen Beschreibung der verwendeten Klassen eine semantische Beschreibung des resultierenden Applets selbst zu generieren. Hierzu sind folgende Schritte notwendig: • Ontologieentwicklung zur semantischen Beschreibung mathematischer Applets: – Semantische Analyse existierender, mathematischer Applets der Mathlet Factory, Entwicklung einer Ontologie mathematischer Applets mit entsprechenden

Cite this paper

@inproceedings{Dahlmann2005SemantischeKF, title={Semantische Kodierung fachwissenschaftlicher Applets}, author={Nina Dahlmann and Sabina Jeschke and Ruedi Seiler and Marc Wilke}, booktitle={Leipziger Informatik-Tage}, year={2005} }