JPT/bachelorthesis
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Jan Philipp Timme 2016-10-12 13:51:46 +02:00
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Bachelorarbeit.tex
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@ -226,7 +226,7 @@ Das Domänenwissen soll in diesem Szenario folgende Informationen enthalten:
\chapter{Grundlagen}\label{cpt:basics}
Nachdem in Kapitel~\ref{cpt:motivation} das Vorhaben dieser Arbeit grob beschrieben wurde, folgt nun eine Einführung in die dafür benötigten Grundlagen. Da die später zu verarbeitenden Ereignisdatenströme im RDF-Format vorliegen werden, soll zunächst eine Einführung in das semantische Web zeigen, wie RDF zur Modellierung und Beschreibung von Wissen eingesetzt werden kann, und welche Möglichkeiten dadurch geboten werden. Anschließend sollen die grundlegenden Konzepte von CEP erläutert mit Hinblick auf die Verarbeitung von RDF-Datenströmen erläutert werden.
Nachdem in Kapitel~\ref{cpt:motivation} das Vorhaben dieser Arbeit grob beschrieben wurde, folgt nun eine Einführung in die dafür benötigten Grundlagen. Da die später zu verarbeitenden Ereignisdatenströme im RDF-Format vorliegen werden, soll zunächst eine Einführung in das semantische Web zeigen, wie RDF zur Modellierung und Beschreibung von Wissen eingesetzt werden kann, und welche Möglichkeiten dadurch geboten werden. Anschließend sollen die grundlegenden Konzepte von CEP mit Hinblick auf die Verarbeitung von RDF-Datenströmen erläutert werden.
\section{Einführung: RDF im semantischen Web}
@ -235,7 +235,7 @@ Das sogenannte \enquote{semantische Web} ist ein großes Anwendungsgebiet für R
\subsection{RDF im semantischen Web}\label{cpt:rdf-semantic-web}
Das Resource Description Framework (RDF) wird im semantischen Web zur Mo\-del\-lie\-rung und Repräsentation von Wissen verwendet. RDF-Daten bestehen aus einer Menge von Tripeln, welche sich aus den drei Komponenten Subjekt, Prädikat und Objekt in genau dieser Abfolge zusammensetzen um eine Aussage zu formen. Jeder dieser drei Bestandteile eines Tripels kann durch einen eindeutigen Uniform Resource Identifier (URI\footnote{Der URI wird in RFC 3986 beschrieben. Anstelle eines URI kann auch ein IRI (Internationalized Resource Identifier) verwendet werden --- die internationalisierte Form des URI nach RFC 3987.}) identifiziert werden. Lediglich in der Position \enquote{Objekt} eines Tripels kommen auch sehr häufig sogenannte \emph{Literale} vor um konkrete Datenwerte beispielsweise in Form von Zeichenketten oder Ganzzahlen zu repräsentieren.
\begin{lstlisting}[caption={Ein RDF-Tripel},label={lst:sample_rdf_triple}]
\begin{lstlisting}[caption={Ein RDF-Tripel in Turtle-Notation},label={lst:sample_rdf_triple}]
<http://example.org/carSim/objects/Car#23> <http://example.org/carSim/carSimulationOntology#isCarModel> <http://example.org/carSim/objects/CarModel#42> .
\end{lstlisting}
@ -249,7 +249,7 @@ Das in Listing~\ref{lst:sample_rdf_triple} enthaltene Tripel ordnet das Car-Subj
\end{figure}
\paragraph{Turtle-Notation mit Prefixen}
Wie anhand des Beispiels aus Listing~\ref{lst:sample_rdf_triple} erkennbar ist, ist die explizite Notation für Tripel aufgrund der häufigen Nennung von vollständigen URIs wenig platzsparend und für große Datenmengen somit nicht empfehlenswert. Da es neben XML noch andere Repräsentationsformate für RDF-Daten gibt, bietet sich die Nutzung einer Notation an, die eine Nutzung von Prefixen erlaubt. Nach einer einmaligen Definition innerhalb eines Kontextes (zum Beispiel einer Datei) können diese Prefixe dann für den gesamten Kontext verwendet werden und verringern somit erheblich den Bedarf an Speicherplatz.
Wie anhand des Beispiels aus Listing~\ref{lst:sample_rdf_triple} erkennbar ist, ist die explizite Notation für Tripel aufgrund der häufigen Nennung von vollständigen URIs wenig platzsparend und für große Datenmengen somit nicht empfehlenswert. Da es neben XML noch andere Repräsentationsformate für RDF-Daten gibt, bietet sich die Nutzung einer Notation an, die eine Nutzung von Prefixen erlaubt. Nach einer einmaligen Definition innerhalb eines Kontextes (zum Beispiel einer Datei) können diese Prefixe dann für den gesamten Kontext verwendet werden und verringern somit erheblich den Bedarf an Speicherplatz bei erhöhter Übersichtlichkeit für Menschen.
Listing~\ref{lst:sample_rdf_triple_with_prefix} zeigt die Notation von Tripeln im Turtle\footnote{Siehe auch die Spezifikation der Turtle-Notation nach \cite{w3c:turtle}}-Format unter Verwendung von Prefixen.
\begin{lstlisting}[caption={Das Tripel aus Listing~\ref{lst:sample_rdf_triple} mit Prefixen},label={lst:sample_rdf_triple_with_prefix}]
@prefix car: <http://example.org/carSim/objects/Car#> .
@ -295,7 +295,7 @@ In RDF kann ein Subjekt grundsätzlich eine Instanz von mehreren Objektklassen s
car:0 a carOnt:Car .
\end{lstlisting}
Abhängig von den Objektklassen eines Subjektes können Ontologien nun einschränken, wie eine Objektinstanz mit anderen Objektinstanzen oder Werten verbunden werden darf. So kann beispielsweise definiert werden, dass das Prädikat \texttt{carOnt:drives} als Subjekt nur Instanzen der Klasse \texttt{carOnt:Driver} und als Objekt nur Instanzen der Klasse \texttt{carOnt:Car} zulässt, da die umgekehrte Richtung nicht sinnvoll wäre. (Für die umgekehrte Richtung wäre etwa \texttt{carOnt:isDrivenBy} sinnvoll.)
Abhängig von den Objektklassen eines Subjektes können Terminologiedaten\footnote{Wie RDFS-Vokabular oder OWL-Ontologien} nun einschränken, wie eine Objektinstanz mit anderen Objektinstanzen oder Werten verbunden werden darf. So kann beispielsweise definiert werden, dass das Prädikat \texttt{carOnt:drives} als Subjekt nur Instanzen der Klasse \texttt{carOnt:Driver} und als Objekt nur Instanzen der Klasse \texttt{carOnt:Car} zulässt, da die umgekehrte Richtung nicht sinnvoll wäre. (Für die umgekehrte Richtung wäre etwa \texttt{carOnt:isDrivenBy} sinnvoll.)
\paragraph{Graphen}
Da innerhalb des semantischen Web angestrebt wird, in RDF vorliegende Informationen gemeinsam zu nutzen und miteinander vernetzen zu können, werden RDF-Tripel meist als Quadrupel (oder kurz \enquote{Quad}) gehandhabt, in denen als zusätzliche Information der sogenannte Graph genannt wird, in dem die Tripel enthalten sind. Ein Graph wird durch eine URI identifiziert und dient als Namensraum für die Tripel, die er enthält. Dies vereinfacht die gleichzeitige Nutzung von mehreren Datenquellen, da jedes Tripel eindeutig einem Graphen zugeordnet werden kann und innerhalb von Abfragen spezifisch Tripel aus verschiedenen Graphen selektiert werden können.