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Understanding Information Processing in Semantic Web Contexts

This seminar covers interdisciplinary perspectives on information processing in cognitive systems, exploring the roles of context, meaning, and connectivity. It delves into cognitive models, knowledge representation, and perception, offering insights for advanced semantic web applications.

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Understanding Information Processing in Semantic Web Contexts

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Presentation Transcript

  1. Universität zu Köln :: Historisch-Kulturwissenschaftliche InformationsverarbeitungHauptseminar WS 05/06 :: Semantic Web :: Prof. Dr. Manfred ThallerBernard Favre-Bulle (2001):Information und Zusammenhang:Informationsfluß in Prozessen der Wahrnehmung, des Denkens und der Kommunikation, Wien et al.: Springer. Birgitta Burger 1.12.05

  2. Einleitendes • „Der Leser erfährt, wie Information tatsächlich funktioniert – wie wir sie verarbeiten, welche Mechanismen sie steuern und welch grundlegende Rolle der Zusammenhang dabei spielt.“ (Klappentext) • Information: Interdisziplinäre Behandlung durch Informationswissenschaft, Neuro-wissenschaft, Kognitionswissenschaft und Sprachwissenschaft

  3. Gliederung Kap. 2 Kap. 7 Kap. 3 Bild: Kapitel-Gliederung Kap. 4 Kap. 6 Kap. 5

  4. Information Kapitel 2

  5. Was ist Information? • Lat.: In Form bringen, Bildung • Wort / Zeichen keine Information, sondern löst beim kognitiven System (Mensch, Tier, Computer) Informationsfluss durch Wahrnehmungsprozess aus • Information: Ergebnis eines Interpretationsprozesses einer Nachricht durch kognitives System im Kontext • Information nie absolut: Bedeutung je nach Kontext anders; Vorwissen wichtig (Relativität) • zwei wichtige Paradigmen für Information 1. nachrichtentechnisches Informationsparadigma 2. semantisches Informationsparadigma

  6. Nachrichtentechnisches IP • Shannon: mathematische Informationstheorie • Maximale Informationsübertragungsrate und Optimierung der Nachrichtenverschlüsselung (Effizienz steigern, Störeinflüsse mindern) • Unsicherheit: Empfänger weiß nicht, welches Symbol als nächstes kommt; Mathematische Wahrscheinlichkeitsgröße: Entropie • Aufhebung dieser Unsicherheit  Information • Symbolinhalt, -bedeutung nicht relevant!

  7. Sender – Empfänger - Modell • Kommunikationsprozess: Informationsflüsse erzeugen, senden, übertragen, empfangen und interpretieren Bild: Sender-Empfänger • Ideal: Empfänger bekommt alles vom Sender übermittelt – selten! • Problem: Sender weiß nicht, ob ankommt, was er will • Abhilfe: bessere Technik (digital, redundante Codes (Fehlerkorrektur mindert Leistung), Rückbestätigung)

  8. Semantisches IP • Inhalt der Information Bedeutung • Dretske • Semiotik: Struktur der Zeichen selbst, ihrer Kombinierbarkeit und ihrer Funktion als Elemente im Kommunikationsprozess (Peirce, Morris; Eco, ...) • Situationstheorie: mathematische Theorie von Information und Bedeutung; Modellierung von Objekten und ihren Beziehungen in sog. Situationen (Barwise, Perry; Devlin)

  9. Konnektionistische Modelle Kapitel 3

  10. Konnektionistische Modelle • Modellierung von kognitiven Strukturen und Funktionen durch große vernetzte Parallelsysteme • Da Gehirn aber noch viel zu wenig erforscht (bes. Denken und Handeln): Modellierung durch Künstliche Neuronale Netze

  11. Künstliches NeuronBild: KNN-Einheit Bild: künstliches Neuron/Einheit

  12. Semantische Netze • vernetztes Wissen in Graphendarstellung • Knoten: Objekte, Kanten: Eigenschaften, Beziehungen  Zusammenhänge • „Die schwarze Katze frisst die graue Maus.“

  13. KNN dazu • In KNN umwandeln: Knoten = Neurone, Kanten = Eigen-schaftsneurone, Bindeneurone • Schnell unübersichtlich, daher Cluster bilden  Konzeptknoten

  14. Wissen Kapitel 4

  15. Was ist Wissen? • Buch transportiert Wissen, kognitiver Agent hat Wissen: Erzeugung von Wissen durch: • klare und sichere Wahrnehmung einer Sache (z.B. externe Sinneswahrnehmung) • Lernen, Interpretation • Praktische Erfahrung: Üben (z.B. Programmieren) • Kenntnis von Fakten und Vertrautheit mit ihnen: wiederholte Konfrontation in verschiedenen Zusammenhängen, auch unbewusst • Kompetenz

  16. Was ist Wissen? • gilt auch für künstliche Agenten, z.B. Wissensbasen, die sich autonom Wissen aneignen (Wissensrepräsentation) • Wissen immer innerhalb eines kognitiven Systems und daran gebunden • prägt Verhaltensweisen, bildet Kontexte

  17. Wissensrepräsentation • Symbolsysteme • Computer, künstliche Wissensbasis, Expertensystem • Gehirn? (vermutlich nicht) • Wissen explizit, nicht tief in neuronaler Struktur eingebettet • Systeme bislang nicht leistungsfähig genug • konnektionistische Systeme • für praktikable Lösungen nicht weit genug entwickelt  Fortschritte durch parallele Verarbeitung erhofft • vorhandenes Wissen aktiv einbringen, Schlussfolge-rungen ziehen, neue Strukturen/Wissen bilden • neue verbindende, hybride Ansätze

  18. Wahrnehmung und Denken Kapitel 5

  19. Kognition(swissenschaft) • Wahrnehmungs-, Denk- und Erkenntnis-vorgänge (vorstellen, erinnern, verarbeiten, interpretieren, lernen, speichern von Wissen) Bild: Disziplinen Kognitionswissenschaft Bild: Disziplinen

  20. Paradigmen und Modelle • Paradigma • Vorlage, Muster für Problemanalyse, Grundstruktur • bestimmt Aussehen des Modells • Modellbildung (Nachbildung) • um Einsichten in menschliche und künstliche Systeme zu erhalten • Abstraktion, Annäherung an Wirklichkeit, Anschaulichkeit, Vereinfachung • Wechselwirkungen mit anderen Systemen und Umwelt

  21. Wahrnehmung • Filterung relevanter von nichtrelevanter Information (Fokus, Vordergrund, Hintergrund) • Erkennen = Wahrnehmungsprozess • kognitive Sensoren (Augen, Ohren, Haut...) • interne Repräsentation der einfließenden Rohdaten (Wiedererkennung, Neuerfassung der Muster) • die höheren Wahrnehmungsvorgänge ermöglichen dem Gehirn, Informationen über erkanntes Objekt zu erhalten (Interpretation, kontextuelle Einbettung in Weltwissen, Gedächtnis, ...)

  22. Denken • intellektuelle Fähigkeit • gedankliches Umherschweifen, unbewusstes Assozieren • zielorientiertes Problemlösen (Teilprobleme, schrittweises lösen) • deduktives Schließen: Folgerungen mit Gewissheit aus Prämissen ableitbar • Induktives Schließen: Folgerungen, die nur mit gewisser Wahrscheinlichkeit zutreffen • Kreativität und Innovation: Grenzüberschreitung

  23. Kontext Kapitel 6

  24. Kontext • informationeller Hintergrund (gemeinsames Wissen) • nötig für Wahrnehmung, Kommunikation, Planung, Entscheidungen ... • Ohne Kontext wäre Zusammenwirken von einzelnen Einheiten nicht verständlich • Vereinfacht bei der Interpretation von Information durch kognitive Agenten gilt: Information + Kontext = Bedeutung

  25. Kontext • besonders wichtig, wo Informationslage entweder zu klein (zusätzliche Hintergrund-infos) oder zu groß (Filterkriterien) • kultureller und emotionaler Kontext • Effekte durch Kontext: z.B. Dinge missverstehen • Gehirn kann über Kontext hinweg abstrahieren

  26. Sprache Kapitel 7

  27. Sprache • Funktion, Struktur und Eigenschaft der Sprache in Hinblick auf Information und Kontext untersuchen • Sprache funktioniert über Struktur und Regeln  Grammatik: Standardisierung auf konzeptioneller und formaler Ebene, um miteinander zu kommunizieren, aber flexibel für unbegrenzte Ausdrucksmöglichkeiten • Semantik: Inhalt und Bedeutung nicht absolut (Mehrdeutigkeiten, Ungenauigkeiten)  Kontext • kulturell geprägte Denkschemata  sprachliche Strukturen

  28. Bild: Merkmale von Sprache

  29. Ich sehe was, was Du nicht siehst!„Find the Milkmaid.“Bild: Schüttelbild Milchmädchen

  30. Fragen?Vielen Dank!

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