Flexible und konfigurierbare Software-Architekturen für datenintensive ontologiebasierte Informationssyssteme

Ontologien werden voraussichtlich eine wichtige Rolle für die nächste Generation von Informationssystemen spielen. Heutzutage erfährt insbesondere die Vision des Semantischen Webs (Semantic Web) einige Beachtung - soll doch durch seine Realisierung nicht nur die „intelligente“ Beantwortung inhaltsbasierter Suchanfragen ermöglicht werden, sondern beispielsweise auch Dienste im Web automatisch anhand funktionaler Dienstbeschreibungen ermittelt, miteinander kombiniert, und entspr. invoziert werden. Ontologien sind jedoch nicht nur im Semantischen Web relevant, sondern können in einer Vielzahl anderer Informationssystem-Domänen durch die Bereitstellung eines reichhaltigen logisch-formalen Begriffsrahmens der Domäne, einer sog. Konzeptualisierung, neuartige und innovative Zusatzdienste für Informationssysteme erbringen. In dieser Arbeit wird ein formaler und softwaretechnischer Architekturrahmen zur Konstruktion ontologiebasierter Informationssysteme unter formalen und softwaretechnischen Gesichtspunkten entworfen und realisiert. Zur Sicherstellung einer hohen Flexibilität und Anwendbarkeit in mehreren Informationssystem-Domänen wird der Rahmen so entworfen, dass nicht nur einzelne Punkte im Informationssystem-Entwurfsraum, sondern ganze Regionen abgedeckt und adressiert werden können. Aktuelle Semantic-Web-Sprachen, wie die Web Ontology Language (OWL), können hier ebenfalls Anwendung finden. Durch durchgängige Betrachtung zweier sog. Leitdomänen für Informationssysteme werden domänenspezifische Aspekte von der Analyse über den Entwurf bis hin zur Realisierung prototypischer ontologiebasierter Informationssysteme in diesen Leitdomänen in den Rahmen einfließen. Zum einen wird die Domäne des Semantischen Webs betrachtet, und zum anderen die Domäne der geografischen bzw. räumlichen Informationssysteme. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der Realisierung einer Maschine zur ontologiebasierten Anfragebeantwortung. Die Arbeit adressiert alle hierfür zu lösenden Teilproblemgruppen, insbesondere das Repräsentations-, das Anfragebeantwortungs-, und das Inferenzproblem. Die sog. Beschreibungslogiken bilden ein weiteres wichtiges Standbein, stellen sie doch die theoretische Fundierung für aktuelle Ontologie-Sprachen (wie OWL) bereit. Die Arbeit beschreibt zudem den Entwurf und die Implementierung der Beschreibungslogik-Anfragesprache nRQL, die von vielen Nutzen des bekannten RacerPro-Beschreibungslogiksystemes verwendet wird. nRQL ist ein wichtiger Bestandteil des in dieser Arbeit entworfenen und realisierten Gesamtrahmens.