BMBF SMADI

 

Bei dem durch das BMBF geförderte Projekt "SMADI" handelt es sich um ein Verbundprojekt "Digitalisierung smarter Materialien und ihrer Herstellprozesse" mit dem Teilvorhaben "Ontologie-basierter Zugriff auf Daten und Modelle" (OBDMA).

Um eine domänenübergreifende vergleichende Bewertung der verschiedenen Klassen smarter Materialen systematisch zu ermöglichen, ist es aus informationstechnischer Perspektive erforderlich, ontologische Artefakte zu entwickeln, mit denen der Zugriff auf materialwissenschaftliche Erkenntnisse über Datenstrukturen und Modelle (für verschiedene Beschreibungsebenen) einheitlich und effizient gestaltet wird. Unter dem Terminus „ontologischen Artefakte“ fassen wir dabei alle ontologierelevanten Entitäten zusammen: das ontologische Vokabular/die ontologische Signatur; die Axiome, mit denen die intendierte Semantik der Vokabulars festgelegt wird; die Abbildungsregeln, mit
denen im OBD(M)A-Paradigma (s.u.) logische Repräsentationen der Daten verwirklicht werden; die Integritätsbedingungen, die von den logisch repräsentierten Daten erfüllt werden, und auch die auf Basis der Ontologiesignatur gestellten Anfragen und deren intendierte Antworten.

Um die praxisnahe Nutzbarkeit der ontologischen Artefakte zu garantieren, werden diese auf Basis des Ontologie-basierten Datenzugriffs (engl. ontology-based data access, OBDA) entwickelt. Dieses theoretisch fundierte und industriell bewährte Paradigma der Informationsgewinnung wird im Forschungsvorhaben um mathematische Modellgleichungen auf den Ontologie-basierten Daten- und Modellzugriff (OBDMA) erweitert. Dies beinhaltet u.a. den OBDA-basierten Zugriff auf sequenzielle Daten (Zeitreihen wie z.B. Messdaten) in Form eines stromverarbeitenden Zugriffs und die Bereitstellung von logischen Konstrukten und Operatoren, mit denen bei der OBDAbasierten Stromdatenverarbeitung über Modelle situationsspezifisch geeignete Simulationen angestoßen und deren Ergebnisse wiederum als Anfrageantworten zurückgegeben werden können.

Das Teilvorhaben gibt mit dem zu entwickelnden OBDMA-Paradigma den grundlegenden informatischen Lösungsansatz für das anvisierte Hauptproblem des Gesamtverbundes und auch die grundlegende Architektur für dessen Arbeiten und Ziele vor. Um eine nachhaltige, modulare und (mit anderen Systemen und Plattformen) integrierbare Lösung zu entwickeln, wird das anvisierte OBDMA-System zur Beschreibung der nötigen ontologischen Artefakte, in die die Materialwissenschaftler interaktiv ihr Wissen
einbringen, auf bewährte W3C-Standards und Open-Source-Software aufsetzen. Der OBDA-Ansatz realisiert mit seinen Abbildungsregeln (sog. Global-as-View-Regeln) eine spezielle Form der Datenintegration, die mit der Einbeziehung von modellbasierten Simulationen eine Weiterentwicklung erfährt. Die Entwicklung erfolgt in enger Abstimmung mit der Plattform MaterialDigital und im Austausch mit der Community. Zum Testen des zu entwickelnden OBDMA-Systems werden insbesondere die industriellen Paten eingebunden.

 

Projektleiter

PD Dr. Özgür L. Özcep

Mitarbeiter

Modeus Abdelnaby