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10 KiB
TeX
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\documentclass{f4_beamer}
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% Basic setup
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\usepackage[german]{babel} % Sprachpaket für Deutsch (Umlaute, Trennung,deutsche Überschriften)
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\usepackage{graphicx,hyperref} % Graphikeinbindung, Hyperref (alles klickbar, Bookmarks)
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\usepackage{amssymb} % Math. Symbole aus AmsTeX
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\usepackage[utf8]{inputenc} % Umlaute
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% Custom packages
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\usepackage[autostyle=true,german=quotes]{csquotes} % Anführungszeichen mit \enquote{}
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\usepackage{textcomp} % Zusätzliches Package für °C
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\usepackage{listings} % Codesnippets
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\usepackage{scrhack} % Hack for lstlisting i suspect :-/
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\usepackage{xcolor}
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\usepackage{float}
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\usepackage{soul}
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\usepackage{verbatim} % für comment-environment
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\usepackage{amsmath}
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% Setup für Codeblocks
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\lstset{
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% Optionen
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breaklines=true,
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breakatwhitespace=true,
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breakautoindent=true,
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frame=single,
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%framexleftmargin=19pt,
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inputencoding=utf8,
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%language=awk,
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%numbers=left,
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%numbersep=8pt,
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showspaces=false,
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showstringspaces=false,
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tabsize=1,
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%xleftmargin=19pt,
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captionpos=b,
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% Styling
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basicstyle=\footnotesize\ttfamily,
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commentstyle=\footnotesize,
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keywordstyle=\footnotesize\ttfamily,
|
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numberstyle=\footnotesize,
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stringstyle=\footnotesize\ttfamily,
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|
}
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% Hack für Sonderzeichen in Codeblocks
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\lstset{literate=%
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{Ö}{{\"O}}1
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{Ä}{{\"A}}1
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{Ü}{{\"U}}1
|
|
{ß}{{\ss}}1
|
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{ü}{{\"u}}1
|
|
{ä}{{\"a}}1
|
|
{ö}{{\"o}}1
|
|
{°}{{${^\circ}$}}1
|
|
}
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% Broken citation needs broken command
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\newcommand\mathplus{+}
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% Actual beamer related document setup
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\title{CEP auf RDF-Datenströmen mit C-SPARQL}
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\subtitle{Bachelorkolloquium}
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\author{Jan Philipp Timme}
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\date{\today}
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% Content below this line
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\begin{document}
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\section{Motivation}
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\begin{frame}{Motivation}
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\begin{itemize}
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|
\item Immer mehr Geräte sind mit dem Internet verbunden
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|
\item Sollen überwacht werden beziehungsweise überwachen selbst etwas
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|
\item Bieten kontinuierlich aktuelle Zustands- und Messinformationen
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\item $\rightarrow$ In Form von RDF-Ereignisdatenströmen abrufbar
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|
\end{itemize}
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\end{frame}
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|
\begin{frame}{Ereignisdatenströme}
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|
\begin{itemize}
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|
\item Transportieren Daten von einzelnen Ereignissen
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|
\item Jedes Ereignis bildet kleinen Teil der Realität ab
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\begin{itemize}
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|
\item \dots sofern Daten korrekt sind (Messfehler, Übertragungsfehler, \dots)
|
|
\end{itemize}
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|
\item Aber: Sind oft zeitlich begrenzt gültig
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|
\item Und: Treten meist hochfrequent auf
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|
\item $\rightarrow$ Große Datenmengen in kürzester Zeit
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|
\end{itemize}
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|
\end{frame}
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\begin{frame}{Verarbeitung der Ereignisdatenströme}
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\begin{itemize}
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|
\item Ein Ereignis für sich trägt kaum Bedeutung
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\item Betrachtung in Kontext notwendig
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|
\item Der Kontext ergibt sich \dots
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\begin{itemize}
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|
\item \dots durch relevante, weitere Ereignisse
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|
\item \dots durch Integration von \emph{Domänenwissen}
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\end{itemize}
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|
\item Möglichst schnelle Verarbeitung gefordert
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\item $\rightarrow$ Complex Event Processing (CEP)
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\begin{frame}{Complex Event Processing (CEP)}
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|
\begin{itemize}
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|
\item Betrachtung von Ereignissen in \emph{Sliding Windows}
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|
\item $\rightarrow$ In-Memory Processing
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|
\item Erkennung von Ereignismustern
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|
\item Aggregation von Ereignissen
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|
\item $\rightarrow$ Erzeugung von komplexen Ereignissen
|
|
\end{itemize}
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|
\end{frame}
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|
\begin{frame}{Ziel der Arbeit}
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\begin{itemize}
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|
\item Verarbeitung von RDF-Ereignisdatenströmen mit CEP
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|
\item Dabei: Integration von Domänenwissen
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\item Und: In wie weit kann Reasoning\footnote{Dazu später mehr \dots} genutzt werden?
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|
\item $\rightarrow$ Anhand eines Beispielszenarios praktisch durchführen
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\end{itemize}
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\end{frame}
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\section{Exkurs: Grundlagen RDF}
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\begin{frame}{Exkurs: RDF}
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\begin{itemize}
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\item Resource Description Framework
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\item Framework zur Beschreibung und Modellierung von Wissen
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\item Aussagen sind Tripel
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\item Bestehen aus Subjekt, Prädikat und Objekt
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|
\item Werden als URI repräsentiert
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\begin{itemize}
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|
\item Im Objektteil sind auch Literalwerte erlaubt
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\end{itemize}
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\end{itemize}
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|
Es folgt ein Beispiel \dots
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\end{frame}
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\begin{frame}[fragile]{Beispiel: Zwei RDF-Tripel in Turtle-Notation}
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Fakten über ein beispielhaftes Subjekt in RDF:
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\begin{lstlisting}
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@prefix car: <http://example.org/carSim/objects/Car#> .
|
|
@prefix carModel: <http://example.org/carSim/objects/CarModel#> .
|
|
@prefix carOnt: <http://example.org/carSim/carSimulationOntology#> .
|
|
|
|
car:23 carOnt:isCarModel carModel:42 .
|
|
car:23 carOnt:hasNickname "Alf"^^xsd:string .
|
|
\end{lstlisting}
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|
\begin{itemize}
|
|
\item Turtle erlaubt mit \texttt{@prefix} die Definition von Prefixen\footnote{Für die Übersichtlichkeit werden Prefixe auf den folgenden Folien weggelassen.}
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|
\item $\rightarrow$ Übersichtliche Repräsentation der Fakten
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|
\end{itemize}
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|
\end{frame}
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|
\begin{frame}[fragile]{Beispiel: Zwei RDF-Tripel visualisiert}
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|
\begin{figure}[htbp]
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|
\centering
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\includegraphics[width=\textwidth]{img/triple-spo.pdf}
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|
\caption{Prädikate verknüpfen ein Subjekt mit Objekt und Literalwert}
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\label{fig:triple_spo}
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|
\end{figure}
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|
\begin{lstlisting}
|
|
car:23 carOnt:isCarModel carModel:42 .
|
|
car:23 carOnt:hasNickname "Alf"^^xsd:string .
|
|
\end{lstlisting}
|
|
\end{frame}
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|
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|
\begin{frame}{Assertion Box (ABox) und Terminology Box (TBox)}
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|
\begin{itemize}
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|
\item Unterscheidung zwischen Faktenbasis (ABox) und Terminologie (TBox)
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|
\item TBox enthält Vokabular mit definierter Bedeutung
|
|
\item $\rightarrow$ Analog: Klassendefinition in OOP
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|
\begin{itemize}
|
|
\item Objektklassen
|
|
\item Prädikate
|
|
\end{itemize}
|
|
\item ABox enthält konkrete Fakten
|
|
\item $\rightarrow$ Analog: Instanzen in OOP
|
|
\begin{itemize}
|
|
\item z.B. Wissen über existierende Objekte, \dots
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{frame}
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|
\begin{frame}[fragile]{Beispiel für eine TBox}
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|
Definition der Klassen \texttt{Car}, \texttt{CarModel} und \texttt{Driver} in RDF-Schema (RDFS):
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\begin{lstlisting}
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|
:Car rdf:type rdfs:class .
|
|
:CarModel rdf:type rdfs:class .
|
|
:Driver rdf:type rdfs:class .
|
|
|
|
:drives rdf:type rdf:Property .
|
|
:drives rdfs:domain :Driver .
|
|
:drives rdfs:range :Car .
|
|
|
|
:isCarModel rdf:type rdf:Property .
|
|
:isCarModel rdfs:domain :Car .
|
|
:isCarModel rdfs:range :CarModel .
|
|
\end{lstlisting}
|
|
\end{frame}
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|
\begin{frame}[fragile]{Beispiel für eine ABox}
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|
Beschreibung eines PKW und dessen Fahrer mit Hilfe der Terminologie aus der vorherigen TBox:
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\begin{lstlisting}
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|
car:5 rdf:type :Car .
|
|
car:5 :isCarModel carModel:8 .
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|
carModel:8 rdf:type :CarModel .
|
|
carModel:8 :maximumMotorRPM 4300 .
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|
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|
driver:1 rdf:type :Driver .
|
|
driver:1 :drives car:5 .
|
|
driver:1 :hasName "Max Mustermann"^^xsd:string .
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|
\end{lstlisting}
|
|
\end{frame}
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|
\begin{frame}{Reasoning}
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|
\begin{itemize}
|
|
\item Prozess zum automatischen Anreichern von RDF-Daten
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|
\item Basiert auf einer gegebenen TBox
|
|
\item Ermittelt in der ABox enthaltenes, implizites Wissen
|
|
\end{itemize}
|
|
|
|
Dazu folgt nun ein Beispiel \dots
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|
\end{frame}
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\begin{frame}[fragile]{Beispiel: Reasoning}
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|
Gegeben sei folgende ABox:
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|
\begin{lstlisting}
|
|
:a :drives :b .
|
|
\end{lstlisting}
|
|
Führt man nun Reasoning mit Hilfe dieser TBox durch:
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|
\begin{lstlisting}
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|
:drives rdf:type rdf:Property .
|
|
:drives rdfs:domain :Driver .
|
|
:drives rdfs:range :Car .
|
|
|
|
:Vehicle rdf:type rdfs:class .
|
|
:Car rdf:type rdfs:class .
|
|
:Car rdfs:subclassOf :Vehicle .
|
|
\end{lstlisting}
|
|
So ergibt sich daraus folgendes, implizites Wissen:
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|
\begin{lstlisting}
|
|
:a rdf:type :Driver .
|
|
:b rdf:type :Car .
|
|
:b rdf:type :Vehicle .
|
|
\end{lstlisting}
|
|
\end{frame}
|
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|
\begin{frame}{Zusammenfassung RDF-Exkurs}
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|
\begin{itemize}
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|
\item RDF-Daten bestehen aus Tripeln (Subjekt, Prädikat, Objekt)
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|
\item Unter Nutzung von Vokabular auf RDFS-Basis kann schon viel erreicht werden
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|
\item Reasoning reichert vorhandenes Wissen automatisch um implizites Wissen an
|
|
\begin{itemize}
|
|
\item \dots dafür ist eine TBox mit Vokabular notwendig
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\end{itemize}
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{frame}
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\section{Complex Event Processing mit C-SPARQL}
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\begin{frame}{Complex Event Processing}
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\begin{itemize}
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|
\item Ereignisdaten werden in Sliding Windows betrachtet
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|
\item Auswertung anhand von CEP-Regeln
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|
\item Mustererkennung und Aggregation von Ereignissen
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|
\item $\rightarrow$ Erzeugung komplexer Ereignisse aus Ergebnissen
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|
\item $\rightarrow$ Auslösen von Aktionen (externe Dienste anstoßen, Code ausführen)
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\end{itemize}
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\end{frame}
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|
\begin{frame}{Sliding Window und Tumbling Window}
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|
\begin{itemize}
|
|
\item Tumbling Window ist Sonderfall des Sliding Window
|
|
\item \dots es wird immer um seine Größe weitergeschoben
|
|
\begin{itemize}
|
|
\item $\rightarrow$ Es wird quasi \enquote{umgeklappt}
|
|
\item $\rightarrow$ Ereignisse nur ein \emph{einziges Mal} darin enthalten
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{itemize}
|
|
\begin{figure}[htbp]
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|
\centering
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|
\includegraphics[width=\textwidth]{img/slidingvstumblingwindow.pdf}
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|
\caption{Sliding- und Tumbling Window auf einem Ereignisstrom}
|
|
\label{fig:slidingvstumblingwindow}
|
|
\end{figure}
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|
\end{frame}
|
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|
|
\begin{frame}{CEP mit C-SPARQL}
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|
\begin{itemize}
|
|
\item \enquote{Continuous SPARQL}
|
|
\item Erweiterung von SPARQL zur Verarbeitung von RDF-Datenströmen
|
|
\item
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{frame}
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|
\begin{frame}{}
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|
\end{frame}
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|
|
\begin{frame}{}
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|
\end{frame}
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|
\section{Fazit}
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\begin{frame}{Fazit}
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\begin{itemize}
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\item C-SPARQL-Engine noch nicht vollständig ausgereift
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\item Einige Probleme bei der Durchführung des Beispielszenarios aufgetaucht
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\item Einfacher Zugriff auf Domänenwissen ist großer Pluspunkt
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|
\item Nutzung von Reasoning auf Basis von TBox mit RDF-Schema möglich
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|
\item Umfang der C-SPARQL-Queries ist hingegen etwas groß
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|
\item Für rein didaktische Zwecke auf jeden Fall zur Erprobung von CEP geeignet
|
|
\end{itemize}
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\end{frame}
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|
\begin{frame}{Ausblick}
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\begin{itemize}
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|
\item Nach einigen Verbesserungen und Fehlerbehebungen gut nutzbar
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\item Dann auch definitiv für Einsteiger geeignet
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|
\item Eventuell Reasoning auf Basis von TBox mit OWL-Ontologien denkbar
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\begin{itemize}
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|
\item Diese sind deutlich mächtiger als Vokabular auf RDFS-Basis
|
|
\item Ermöglichen Attribute mit Transitivität, Symmetrie, Inversen, \dots
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{itemize}
|
|
\end{frame}
|
|
|
|
|
|
% Probably not used, not sure yet.
|
|
\begin{comment}
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|
\begin{frame}{Literaturverzeichnis}
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|
% Literaturverzeichnis
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% Schlüssel als Buchstaben
|
|
\bibliographystyle{alpha}
|
|
\bibliography{Literaturverweise}
|
|
% Und JETZT zum Inhaltsverzeichnis hinzufügen. Geil!
|
|
\addcontentsline{toc}{chapter}{Literaturverweise}
|
|
\end{frame}
|
|
\end{comment}
|
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|
\begin{frame}[fragile]{EOF}
|
|
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
|
|
|
|
Fragen?
|
|
|
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Download der Software und Bachelorarbeit unter: \url{http://jpt.lu/thesispackage.zip}
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\end{frame}
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|
\end{document}
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