Hochschulöffentliche Vorträge
Mittwoch, 2. April 2008
Ort: Gebäude 33, Raum 1131
Uhrzeit: 13:00 Uhr (c.t.)
Tobias Lehmann
Zusammenfassung
Im Rahmen der multinationalen Einsätze von NATO, VN und damit auch der Bundesrepublik Deutschland treten klassische militärische (Kampf-) Einsätze immer mehr in den Hintergrund. Kooperation verschiedener Ministerien, oft aus verschiedenen Nationen gewinnen dagegen stetig an Bedeutung, da Kompetenzen und Ausstattung der einzelnen Ressorts zur Bewältigung kombinierter, militärischer, wirtschaftlicher, politischer und sozialer Aufgaben nicht mehr ausreichen. Als prozessualer Leitfaden hierfür wurde von der NATO zur verbesserten, zivil-militärisch-integrierten Planung auf operativer Ebene, der so genannte „Effects Based Approach to Operations" (EBAO) entwickelt, der hier als Anwendungskontext dient.
Aus starker Vernetzung, hohem Neuigkeitsgrad und Dynamik von Interessensgebieten innerhalb der neuen Einsatzgebiete ist im Bereich der IT -basierten Entscheidungsunterstützung ein enormer Integrationsbedarf zwischen Struktur-heterogenen Modellen in unterschiedlichsten Informationssystemen erwachsen. Modellintegration führt dabei zu Konflikten in mehreren Dimensionen. Zum einen sind dies Datentyp- und Interpretationskonflikte, die sich aus unterschiedlichen Strukturen, Granularitäten und Bezeichnern von Modellelementen sowie deren Interpretation ergeben. Technologien aus dem Bereich des Semantic Web, wie die Web Ontology Language (OWL), stellen hier verbesserte Lösungsansätze zur Verfügung. Zum anderen treten so genannte Metastrukturkonflikte auf wenn Modelle mit unterschiedlichen Modellstrukturbausteinen, also Metamodellen integriert werden sollen (wie etwa im Mapping von Objekt-Orientierten Sprachen auf Datenbanken oder XML). Metastrukturkonflikte erschweren fundamental eine direkte Vergleichbarkeit von Modellen. Die Entscheidungsunterstützung besteht aus zwei auf einander aufbauenden Teilen.
Im ersten Teil wird anhand des entwickelten Integrationsframeworks ISTIS beschrieben, wie insbesondere Metastrukturkonflikte unter expliziter Berücksichtigung ontologischer Wissensrepräsentation und durch Nutzung existierender Middleware wie XML, ODBC, WebServices oder aber auch Objekt-Relationaler Mapper gelindert werden können. Durch die Verwendung von ontologischen Meta-2 Elementen, also Elementen die zulässige Elemente eines Modells beschreiben, wird eine virtuelle ontologische Wissensbasis ermöglicht. Eine virtuelle Wissensbasis ist dabei eine Wissensbasis, die „gefühlt aus einem Guss" ist, physikalisch aber verteilt in heterogenen Anwendungssystemen vorliegt. Insbesondere werden dabei die verschiedenen Rollen des Kontextes der EBAO berücksichtigt – tendenziell stehen hier IT-Fachfremde Experten zur Explizierung von Wissen zur Verfügung.
Im zweiten Teil werden zur Überprüfung der Nutzbarkeit der durch ISTIS ermöglichten virtuellen Wissensbasis EBAO-spezifische Services und Agenten entwickelt und validiert. Hierzu sollen „Capabilities for Effective Action", (Bereitstellung problemrelevanter Informationen für einen menschlichen Entscheidungsträger) generiert werden. Auf den formalen ontologischen Systemen der virtuellen Wissensbasis werden dazu Inferenzen durchgeführt, die eine Unterstützungsleistung im Planungsprozess der EBAO darstellen. Dies sind u.a. eine Zielformalisierung mit Erschließen von Interessenskonflikten und –Überlappungen, indirekte Zusammenhangserkennung auf Basis verschiedener Formalismen sowie die Formalisierung von Effekten und Erschließen direkter und indirekter Effekt-Beziehungen. Die ontologischen Strukturen fußen auf beschreibungslogischen Definitionen, die im Vergleich z.B. zur Unified Modelling Language (UML) eine dynamische und kontextabhängige Strukturdefinition zulassen. Neben exemplarischem Aufzeigen des direkten Nutzens der Beschreibungslogik im Anwendungskontext werden weitere Mehrwerte durch diese untersucht. Unter anderem ist dies die Verwendbarkeit ihrer strukturellen Axiome im Bereich einer Systemanalyse auf Instanzenebene. Zusätzlich werden Services zur Integration unstrukturierter Dokumente in formale Systeme anhand verschiedener Use-Cases konzipiert und prototypisch umgesetzt. Die vorgestellten Mechanismen und Konzepte werden im Rahmen eines Projektes für das Zentrum für Transformation der Bundeswehr aktuell innerhalb einer internationalen Experimentreihe entwickelt und validiert.
Ort: Gebäude 33, Raum 1131
Uhrzeit: 13:00 Uhr (c.t.)
Tobias Lehmann
Ontologiebasierte Modellintegration und Wissensbasierte Entscheidungsunterstützung in Struktur-heterogenen, Effekt-orientierten Planungsräumen
Zusammenfassung
Im Rahmen der multinationalen Einsätze von NATO, VN und damit auch der Bundesrepublik Deutschland treten klassische militärische (Kampf-) Einsätze immer mehr in den Hintergrund. Kooperation verschiedener Ministerien, oft aus verschiedenen Nationen gewinnen dagegen stetig an Bedeutung, da Kompetenzen und Ausstattung der einzelnen Ressorts zur Bewältigung kombinierter, militärischer, wirtschaftlicher, politischer und sozialer Aufgaben nicht mehr ausreichen. Als prozessualer Leitfaden hierfür wurde von der NATO zur verbesserten, zivil-militärisch-integrierten Planung auf operativer Ebene, der so genannte „Effects Based Approach to Operations" (EBAO) entwickelt, der hier als Anwendungskontext dient.
Aus starker Vernetzung, hohem Neuigkeitsgrad und Dynamik von Interessensgebieten innerhalb der neuen Einsatzgebiete ist im Bereich der IT -basierten Entscheidungsunterstützung ein enormer Integrationsbedarf zwischen Struktur-heterogenen Modellen in unterschiedlichsten Informationssystemen erwachsen. Modellintegration führt dabei zu Konflikten in mehreren Dimensionen. Zum einen sind dies Datentyp- und Interpretationskonflikte, die sich aus unterschiedlichen Strukturen, Granularitäten und Bezeichnern von Modellelementen sowie deren Interpretation ergeben. Technologien aus dem Bereich des Semantic Web, wie die Web Ontology Language (OWL), stellen hier verbesserte Lösungsansätze zur Verfügung. Zum anderen treten so genannte Metastrukturkonflikte auf wenn Modelle mit unterschiedlichen Modellstrukturbausteinen, also Metamodellen integriert werden sollen (wie etwa im Mapping von Objekt-Orientierten Sprachen auf Datenbanken oder XML). Metastrukturkonflikte erschweren fundamental eine direkte Vergleichbarkeit von Modellen. Die Entscheidungsunterstützung besteht aus zwei auf einander aufbauenden Teilen.
Im ersten Teil wird anhand des entwickelten Integrationsframeworks ISTIS beschrieben, wie insbesondere Metastrukturkonflikte unter expliziter Berücksichtigung ontologischer Wissensrepräsentation und durch Nutzung existierender Middleware wie XML, ODBC, WebServices oder aber auch Objekt-Relationaler Mapper gelindert werden können. Durch die Verwendung von ontologischen Meta-2 Elementen, also Elementen die zulässige Elemente eines Modells beschreiben, wird eine virtuelle ontologische Wissensbasis ermöglicht. Eine virtuelle Wissensbasis ist dabei eine Wissensbasis, die „gefühlt aus einem Guss" ist, physikalisch aber verteilt in heterogenen Anwendungssystemen vorliegt. Insbesondere werden dabei die verschiedenen Rollen des Kontextes der EBAO berücksichtigt – tendenziell stehen hier IT-Fachfremde Experten zur Explizierung von Wissen zur Verfügung.
Im zweiten Teil werden zur Überprüfung der Nutzbarkeit der durch ISTIS ermöglichten virtuellen Wissensbasis EBAO-spezifische Services und Agenten entwickelt und validiert. Hierzu sollen „Capabilities for Effective Action", (Bereitstellung problemrelevanter Informationen für einen menschlichen Entscheidungsträger) generiert werden. Auf den formalen ontologischen Systemen der virtuellen Wissensbasis werden dazu Inferenzen durchgeführt, die eine Unterstützungsleistung im Planungsprozess der EBAO darstellen. Dies sind u.a. eine Zielformalisierung mit Erschließen von Interessenskonflikten und –Überlappungen, indirekte Zusammenhangserkennung auf Basis verschiedener Formalismen sowie die Formalisierung von Effekten und Erschließen direkter und indirekter Effekt-Beziehungen. Die ontologischen Strukturen fußen auf beschreibungslogischen Definitionen, die im Vergleich z.B. zur Unified Modelling Language (UML) eine dynamische und kontextabhängige Strukturdefinition zulassen. Neben exemplarischem Aufzeigen des direkten Nutzens der Beschreibungslogik im Anwendungskontext werden weitere Mehrwerte durch diese untersucht. Unter anderem ist dies die Verwendbarkeit ihrer strukturellen Axiome im Bereich einer Systemanalyse auf Instanzenebene. Zusätzlich werden Services zur Integration unstrukturierter Dokumente in formale Systeme anhand verschiedener Use-Cases konzipiert und prototypisch umgesetzt. Die vorgestellten Mechanismen und Konzepte werden im Rahmen eines Projektes für das Zentrum für Transformation der Bundeswehr aktuell innerhalb einer internationalen Experimentreihe entwickelt und validiert.
