User and context modeling on the desktop - a scalable approach for lifetime information

Abstract

Die immense Fülle an Informationen, die wir, speziell seit der Allgegenwärtigkeit der Informationstechnologie, ständig generieren und konsumieren, bringt einen Information Overload mit sich, der unsere täglichen Aktivitäten erschwert. Die Menschheit betrachtete es schon immer als notwendig, Möglichkeiten zu finden, um die kognitive Last zu reduzieren und somit den Lernprozess zu beschleunigen und mit der wachsenden Informationsfülle umzugehen. Um dies effektiv zu erreichen, ist es von höchster Bedeutung, Information gemeinsam mit ihrem Kontext, in dem sie im echten Leben erzeugt und konsumiert wurde, bereitzustellen. In unserem täglichen Leben ist die Menge an Informationen sehr groß und beinhaltet komplexe Assoziationen. Daher benötigt man enormen Speicherplatz und schnelle Zugriffszeiten, sowie Möglichkeiten, die Real-World Assoziationen abzubilden und zu verwenden.<br />Die Vision von Memex von Vannevar Bush war ein bahnbrechender Versuch dies zu erreichen. Ihr Ziel ist es, praktisch unendlichen Speicherplatz mit schnellem Zugriff zur Verfügung zu stellen, sowie automatisch Verbindungen unter den gespeicherten Informationen herzustellen, die es dem Benutzer erlauben, von einer Informationseinheit zu jeder mit ihr in Beziehung stehenden zu springen. Diese Vision inspirierte Ted Nelson zum Konzept des Hypertext, welches schließlich in Tim Berners-Lees Erfindung des World Wide Web Erfüllung fand. Das Web stellt nicht nur eine plattform-neutrale Umgebung zum Austausch von Information in der Form von Dokumenten dar, sondern integriert diese Dokumente auch in einen zusammenhängenden Information Space. Jedoch resultierte dieser Ansatz in ein `Web der Dokumente' anstatt eines `Web der Daten', in dem die menschliche Präsenz zur Interpretation zwingend notwendig ist. Das exponentielle Wachstum des Web in den letzten Jahren garantiert die Verfügbarkeit von einer Vielzahl an Informationen, vergrößert aber ebenso das Problem des Information Overload. Die Vision des Semantic Web ist eine Antwort auf die Limitierungen des aktuellen Web und zielt darauf ab, Information im Web von Maschinen verarbeitbar zu machen.<br />Computer und `Software-Agenten' könnten dann Daten im Web anstelle ihrer menschlichen Besitzer interpretieren. Ontologien und andere Semantic Web Technologien werden dazu verwendet um die Bedeutung (Semantik) von Information im Web explizit und damit maschinenlesbar zu machen. Obwohl die Vision des Semantic Web erst erreicht werden muss, wird die Technologie bereits erfolgreich in anderen Bereichen angewendet, um formal und explizit Information zu spezifizieren und ihre verborgenen Bedeutungen erkennen zu lassen. Der erfolgversprechendste Ansatz ist der des PIM (Personal Information Manager), der zum Forschungsgebiet des so genannten `Semantic Desktop' führte, welcher sich mit Möglichkeiten, die Limitierungen aktueller PIM-Tools zu beheben, befasst. Die Leistungen verschiedener Forschungsgruppen resultierten in mehrere Semantic Desktop Systeme, einschließlich des SemanticLife unserer Forschungsgruppe. Ein Semantic Desktop ist ein PIM-System, das Ontologien und andere Semantic Web Technologien verwendet um persönliche Informationen zu erfassen und zu interpretieren. Sein Ziel ist es, verschiedenartigste und getrennt vorhandene persönliche Informationen von einer Vielfalt an PIM-Tools zu vereinen und Real-Life Assoziationen unter ihnen zu erfassen. Die übliche Methode der meisten Tools ist das Verwenden von mehreren Eingabe-Plugins, um die Information aus den Datenquellen zu extrahieren und eine Basis-PIM-Ontologie und mehrere domänenspezifische Ontologien zu erzeugen, diese dauerhaft in einen Metadaten-Speicher abzuspeichern und die Information auf weitere Verbindungen und Beziehungen hin zu analysieren. Jedoch stoßen diese Systeme an ihre Grenzen, wenn sie über eine lange Periode und mit einer großen Anzahl verschiedener Arten von persönlicher Information verwendet werden. Als Antwort auf die Limitierungen der aktuellen Semantic Desktop Tools analysiert diese Arbeit die Desktop-Umgebung eines Benutzers und stellt eine überarbeitete Architektur für SemanticLife vor, die die Anforderungen einer lebenslangen Speicherung von persönlicher Information erfüllt. Es werden drei primäre Interaktionskomponenten eines PIM identifiziert und die Abbildung aller High-level-Aktivitäten auf diese Interaktionen vorgeschlagen. Ein Framework namens 5W1H (What, When, Who, Where, Why, How) wird vorgestellt, das alle möglichen Aspekte einer Information oder eines Ereignisses abdeckt. Die zugehörige Basis-Ontologie und die Domänen-Ontologien werden entsprechend entwickelt. Damit wird nicht nur der Zusammenhang zwischen den Ontologien formalisiert, sondern auch das ständige Wachsen und die kontinuierliche Entwicklung über die Zeit erleichtert. Diese Ontologien werden in drei verschiedenen Schritten befüllt, die auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen funktionieren. In der revidierten Architektur werden diese Konzepte in mehreren Komponenten implementiert. Das Durchsuchen und Visualisieren von Semantic Web Inhalten stellte bislang nicht nur ein Problem im Semantic Web sondern auch am Semantic Desktop dar. Das 5W1H Framework zum Erfassen und Nutzbarmachen von Kontext könnte auch für das Browsen und Visualisieren des persönlichen Information Space auf dem Desktop verwendet werden.<br />

The immense amount of information that we generate and consume on regular basis especially after the pervasiveness of digital technology has resulted in information overload which is hampering our normal day-to-day activities. Man has always felt the need to discover methods that help reduce the cognitive load and hence speed up the learning process and effectively deal with the increasing information overload. To handle the situation effectively, it is considered of paramount importance to make the information readily available along with the context in which it was generated and consumed in real life. In our real lives this information is very huge in size containing complex associations and hence needs a tremendous amount of storage with high access speeds and the facility of making and utilizing the complex real-world associations. The vision of Memex by Vannevar Bush is a pioneer effort which attempts to address this need. It aims to provide virtually unlimited storage space with fast access speed and the facility of making automatic associations among the stored information allowing the user to jump from any information item to any other related item. This vision inspired the concept of Hypertext put forward by Ted Nelson and fulfilled by Tim Berners-Lee's invention of the World Wide Web. The Web not only provided a platform-neutral environment for information sharing in the form of documents but also integrated these documents into an interlinked information space. However, this resulted in the `web of documents' instead of `web of data' where human presence is considered compulsory for their interpretation. Exponential growth of the web in recent years ensures the availability of a variety of information but makes the problem of information overload even further severe. Semantic Web vision is a response to this limitation of the current web which aims to make web information machine-processable.<br />Machines and software agents would then be able to interpret web data on behalf of their human owners. Ontologies and other Semantic Web technologies are used for making the semantics of information on the web explicit and thus machine-processable. Although, we still have to achieve the Semantic Web vision but the technology is being successfully applied in other areas for the purpose of formally and explicitly specifying information and revealing hidden semantics. PIM is obviously the most favorite candidate and has resulted in the so-called `Semantic Desktop' area of research which aims to address the limitations of the current PIM tools. The efforts of different research groups have resulted in several Semantic Desktop systems, including SemanticLife from our group. A Semantic Desktop is a PIM system which employs ontologies and other Semantic Web technologies for the capture and interpretation of personal information. It aims to integrate diverse and segregated personal information from a variety of PIM tools and to reveal the real-life associations among them. A common approach followed by most of the tools consists of employing several input plugins for extracting information from data-feeds to populate a base PIM ontology and several domain ontologies, persisting the result into a metadata store and analyzing the information for any further relationships and associations. However, these systems exhibit serious limitations when used with overwhelming personal information types and needs over a long period of time. To respond to the limitations of current Semantic Desktop tools this work analyzes a user's desktop environment and proposes a revised architecture for SemanticLife to fulfill the needs of a life-long repository of personal information. Three primary interaction components of PIM are identified and the representation of all high-level activities into these interactions is suggested. 5W1H (What, When, Who, Where, Why, and How) framework is proposed to reveal all possible aspects of an item or event and a base ontology and domain ontologies are developed accordingly. This not only formalizes the inter-relationship among the ontologies but also facilitates their graceful growth and evolution with time. These ontologies are populated in three distinct steps, each functioning at a different level of abstraction. Several components implement these concepts in the revised architecture. Browsing and visualizing Semantic Web content has been a problem not only on the future web but also on the Semantic Desktop. The 5W1H framework for capturing and utilizing the context could also be used for browsing and visualizing personal information space on the desktop.