The concept of Connecting Ontology and its exploitation for knowledge and information presentation for people with special needs

Abstract

Die rasante Entwicklung und die wachsende Verwendung von Informations- und Kommunikationstechniken in den letzten Jahrzenten hat zahlreiche Möglichkeiten zu Verbesserung der Lebensqualität für Benutzer des World Wide Web hervorgebracht. Die Fortschritte in der Datenspeicherung ermöglichen es, die gesamten Arbeit eines Benutzers an Computer, die während eines Lebens getätigt werden, zu speichern. Dies führt zu einer riesigen Menge an Informationseinheiten in verschiedenen Formaten von den unterschiedlichsten Quellen. Dies beinhaltet vielen Herausforderungen, die im Gebiet von Wissensmanagement und Wissenspräsentation für Endbenutzer behandelt werden. Die Daten sind nicht verwendbar, wenn die Verbindungen zwischen den einzelne Information und die Verbindungen zu den Gedanken und Ereignissen im Leben des Benutzers fehlen. Die richtig verbundenen Informationen mit Hilfe von Metadaten würden ein digitales Tagebuch des Benutzers darstellen. In den Wörtern von Vannevar Bush, ist es wie "eine vergrößerte Vertrautergänzung zu seinem Gedächtnis".<br />Zweifelslos würde dies den Benutzern in vielerlei Hinsicht nützlich sein, falls die Darstellung den Fähigkeiten und Präferenzen des Benutzers entspricht. Die sich ändernden Fähigkeiten und Präferenzen über Zeit eines Benutzers gestalten diese Aufgabe schwierig. Die Aufgabe wird erschwert, falls die Informationen für Benutzer mit speziellen Anforderungen, mit physischer oder geistiger Beeinträchtigung, präsentiert werden müssen. Auf Grund des Fehlens eines generischen Ansatzes ist das Accessibility Konzept für Computersysteme, die mit wenig Aufwand für die speziellen Anforderungen konfiguriert werden können, weder sehr populär, noch sehr weit verbreitet. Das Hauptaugenmerk liegt jeweils auf dem normalen Benutzer. Auch die gegenseitigen Vorteile für Benutzer mit speziellen Anforderungen und jene ohne wurden nicht erkannt. Diese erschwert die Entwicklung von Produkten für Benutzer mit Beeinträchtigungen und blockiert andererseits die Möglichkeiten von Vorteilen, die auch für Benutzer ohne Behinderungen nützlich sind. Daher gibt es die Notwendigkeit die Strategien für eine Gewinnsituation beide Seiten anzupassen.<br />Dies kann erreicht werden, wenn die kontextuellen Bestandteile des Systems passend modelliert und verbunden werden. Dabei wird die Beeinträchtigung des Benutzers als eine der Komponenten betrachtet. Die vor kurzem aufkommende Technology des semantischen Webs stellt Werkzeuge und Techniken zum Modellierung und Verbinden von heterogenen Informationsressourcen im Web zur Verfügung. Das Konzept von "Connecting Ontology" wurde eingeführt um heterogenen Domänen basierend auf den Regeln des semantischen Webs zu verbinden. Die Regeln repräsentieren das implizite Wissen über die Domänen, die daraus gebildete "Connecting Ontology" ist direkt nutzbar um Vorschläge unter Berücksichtigung der speziellen Anforderungen des Benutzers zu geben. Es ist außerdem möglich, wie bei jeder anderen Ontologie, weitere abstraktere Szenarien zu erfüllen. Ein Testfall zur Verbindung von Daten über die Beeinträchtigung von Benutzern und Eigenschaften über Benutzeroberfläche wird präsentiert um die Validität und Wirksamkeit des Ansatzes zu zeigen. Zu diesem Zweck wird das vorgestellte Accessibility Framework eingebunden, es arbeitet mit dem Visualisierung-Subsystem des Prototypens zusammen. Ebenfalls andere kontextuelle Komponenten des Systems können miteinander für ein Usable and Accessible system verbunden werden. Der Hauptbeitrag dieser Doktorarbeit bildeten das Konzept von "Connecting Ontology" für die Verbindung von heterogenen Domänen und die Ontologie für Daten über die Beeinträchtigung von Benutzern und Eigenschaften über Benutzeroberfläche. Die zukünftige Richtung beinhaltet die Entwicklung von "Connecting Ontology" als semantisches Web Services, die automatische Verbreitung der Ontologie über Daten über die Beeinträchtigung von Benutzern und Eigenschaften über Benutzeroberfläche. Eine weiter Entwicklung wäre die semantische Repräsentation von verschieden Visualisierungstechniken, sodass die Visualisierung nicht im Voraus gewählt werden muss und der Benutzer online auswählen nach den geläufigen Informationssemantik während der Navigation.<br />

The exponential growth in the development and the subsequent usage of the Information and Communications Technology over the last decade has provided numerous opportunities to the human users of the World Wide Web for improving their quality of life. The advancements in the data storage technology have practically made it possible to store the user's computer activities carried out during his / her entire lifespan. This has given rise to massive amounts of information items in multiple formats which may originate from heterogeneous resources.<br />Nonetheless, this is also intertwined with many issues to cope with in the domain of knowledge management and its presentation to the end users. The lifetime information is not very usable if the associations of information items with each other and with user's thoughts and life events are not established. The properly connected information items using the metadata would be the user's digital diary. In the words of Vannevar Bush, it is like "an enlarged intimate supplement to his memory".<br />Certainly, this would be very helpful for the user from many dimensions when presented according to his capabilities and preferences. Keeping in view the changing nature of capabilities and preferences over time, the task is a challenging one. The situation is aggravated when the information is to be presented for the users with special needs or impairments, who are physically or mentally challenged in carrying out their activities. Due to lack of a generic approach, the Accessibility concept is neither very popular nor widely practiced in the industry for providing accessible computer systems which can be customized for several types of impairments within reasonable resource constraints. The major concentration is always towards the normal users. Also, the mutual benefits for users with or without any impairments are not very well recognized which not only hampers the production of accessible products for people with disabilities, but also blocks many avenues which could even be more useful for users without any disability. Thus there is a need to adapt the strategies with a Win/Win situation for both.<br />This can significantly be achieved if the contextual components of the system are appropriately modeled and interconnected, while also considering the User's Impairments or Disabilities as one of those components. The recently emerging Semantic Web Technology provides us the tools and techniques to model and interconnect the heterogeneous information resources over the Web. The concept of "Connecting Ontology" is introduced to connect the heterogeneous domains based upon the Semantic Web Rules. The rules represent the tacit knowledge about the domain, and the Connecting Ontology thus formed is directly usable for giving suggestions according to user's impairments. It is also exploitable like any other ontology for fulfilling more abstract scenarios. A test case to connect the User's Impairments Data and the User Interface Characteristics is presented to show the validity and efficacy of our approach. For this purpose, the proposed Accessibility Framework is incorporated which works in coordination with the Visualization sub-system of our prototype. On similar lines, other contextual components of the system can be connected with each other for a Usable and Accessible system.<br />The major contributions of this thesis are the concept of "Connecting Ontology" for connecting heterogeneous domains, and the ontologies for the User's Impairments Data and the User Interface Characteristics which are beneficial in their own right. The future directions include the deployment of the "Connecting Ontology" as a Semantic Web Service, automatic population of the User's Impairments and User Interface ontologies, and the semantic representation of different visualization techniques so that the visualizations are not chosen in advance, but could be available for on-line selection by the user depending upon the prevalent information semantics during navigation and browsing.