Proposal IKT-2020

Projektname

SPIN – Semantic Process Information Network

Partner

• Universität Leipzig
• BI Business Intelligence

Gliederung

1. Thema und Zielsetzung des Vorhabens
Die globale und lokale und Bereitstellung von Informationen spielt in der heutigen Zeit eine zentrale marktwirtschaftliche Rolle, vor allem für informationstechnisch so weit entwickelte Länder wie Deutschland. Nie war es so einfach Informationen zu sammeln, zu reproduzieren und zu verteilen. Die flächendeckende Verbreitung des Internets resultiert in einem rapiden Anstieg der Informationsquantität. Damit steigt jedoch auch der Zeit und Kostenaufwand, welcher benötigt wird, die richtige Information im passenden Kontext möglichst zeitnah aufzufinden. Das aktive Mitglied der vor allem in Deutschland allgegenwärtigen Informationsgesellschaft, sieht sich somit immer häufiger dem Problem ausgesetzt, aus der Vielfalt der zur Verfügung gestellten Informationsquantität das für sein Problem benötigte Bruchstück Informationsqualität zu extrahieren. Doch nicht nur im globalen Rahmen des Internets kommt es zu den beschriebenen Schwierigkeiten: Auch Unternehmen haben oft Probleme, die vorhandenen, oft qualitativ hochwertigen Informationen genau dann bereitzustellen, wenn sie innerhalb eines intern ablaufenden Prozessen benötigt werden, was nicht zuletzt bei Unternehmen zu einer starken Einschränkung der wirtschaftlichen Leistungsfähigkeit führt. Das Problem geht bisweilen so weit, dass Mitarbeiter nicht wissen, wie sie an eine benötigte Information gelangen bzw. welche Informationen überhaupt innerhalb des Unternehmens vorhanden sind.

Das brachliegende Marktpotential deckt auch eine Umfrage der Unternehmensberatung MCKinsey auf: So setzt zwar jeder Zweite der 2847 weltweit befragten Manager kooperative Arbeitsplattformen wie Wiki`s oder Blogs innerhalb des Unternehmens ein, jedoch können laut Umfrage die derzeit bestehenden Systeme die hochgesteckten Erwartungen nicht erfüllen: Es stellt sich einerseits als schwierig heraus bei den Mitarbeitern vorhandene praktische Wissen und ihre Rolle in unternehmensspezifischen Prozessen abzubilden und ebenfalls negativ wirkt sich laut Studie die Einschränkung aus, dass elektronisch bereitgestellte Informationen nur Anhand von Schlagwörtern oder mit Hilfe enthaltener Wörtern und Wortgruppen automatisch durchsucht werden können. Die Angabe des semantischen Zusammenhanges zwischen der gesuchten Information und dem vorliegenden Problem bzw. des aktuellen Prozessschrittes sind dabei ebenso wenig möglich, wie die automatische Bereitstellung von semantisch passenden Informationen zu einem bereits gefundenen Ergebnis. Es besteht somit auf der einen Seite das Problem des Informationsmangels durch fehlendes Wissen über deren Existenz von Informationen und auf der anderen Seite kommt es zu einem Informationsüberfluss. Es besteht somit beachtliches marktwirschaftliches Potential im Bereich der gezielten Informationsbereitstellung, durch dessen Ausnutzung dem Wirtschaftsstandort Deutschland einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil im weltweiten Vergleich verschafft wird.

Um dieses ungenutzte Leistungsvermögen ausschöpfen zu können, wird ein System benötigt, welches Mitarbeitern eines Unternehmens ermöglicht, neue Informationen mit bereits im Unternehmen vorhandenen Informationen anhand von semantischen Beziehungen zu verknüpfen. Diese vom Menschen vorgenommene Vernetzung sollte im Idealfall vom Computer analysiert und beurteilt werden können, damit dieser durch statistische Messungen die Bedeutung und Relevanz von Informationen und deren Verknüpfungen beurteilen und somit die Versorgung mit Informationen optimieren kann. Da die Anforderung an den Aufbau des semantischen Netzes von Unternehmen zu Unternehmen stark differenzieren kann, sollte die vom Systems zur Verfügung gestellten Informationstypen und semantischen Beziehungen völlig frei definiert werden können. Darauf aufbauend sollte das System zusätzlich beliebige erweiterbar sein, um sich an die ständigen Veränderungen innerhalb eines Unternehmens anpassen zu können. Das ausnutzen des beschriebenen Marktpotentials durch Erstellung eines Prototypen eines solchen Systems, ist die Zielsetzung des Vorhabens.

2. Stand der Wissenschaft und Technik, Neuheit des Lösungsansatzes, Patentlage
Das Gebiet des Web 2.0 wird zurzeit intensiv erforscht. Die Möglichkeiten der Nutzung der so ge-nannten „intelligence of crowds“ [REF] scheinen schier uneingeschränkt zu sein. Dabei wird der zugrunde liegende Ansatz weniger offensichtlich schon seit Jahrzehnten in unterschiedlichen Werk-zeugen und Methoden eingesetzt. Insbesondere verwenden Suchmaschinen Statistiken über die von Nutzer benutzten Wörtern um auf den Inhalt von Dokumenten zu schließen [REF zu VSM, tf-idf]. Die Nutzung der „intelligence of crowds“ ist somit ein wissenschaftlich und wirtschaftlich bewähr-tes Konzept. Trotz dessen bleibt es ein Top Thema in der Forschung, wie aktuelle Forschungser-gebnisse und wissenschaftliche Konferenzen zu Web 2.0 belegen [REFS].

Die Kombination von Ansätzen der automatischen Sprachverarbeitung mit Web 2.0 und Semantic Web Techniken zur Laufzeit ist zurzeit kaum erforscht [REF zu ICKM, ECKM] und stellt der For-schungsschwerpunkt des vorliegenden Antrags. Dabei wird der Gesichtspunkt der Verwendung sol-cher Ansätze zur Verbesserung des Wissenstransfers innerhalb von KMU verwendet. Die Universität Leipzig hat Pionierarbeit bei der Erforschung von Möglichkeiten der Kombination von Ansätzen aus dem Bereich des Semantic Web mit Techniken aus dem Web 2.0 unter Berück-sichtigung von automatischen Ansätzen. Von besonderer Relevanz für das hier beschriebene Vor-haben sind insbesondere die Projekte Pre BIS und Softwiki.

Im Rahmen des vom BMBF geförderten Projekts Pre BIS (Pre Built Information Space) wurde die prozessorientierte Bereitstellung von Informationen erforscht. Dabei wurden unter anderem Metho-den zur Verwendung von Semantic Web Techniken zur Beschreibung des Kontextes von Mitarbei-tern und die Integration dieses Kontextkonzepts in Prozessbeschreibungen erforscht. Eine solche Beschreibung kann im Rahmen dieses Vorhabens zur Schließung der Lücke zwischen Prozessschritt und semantisch relevantem Content geschlossen werden. Die Transformation des zwei-stufigen Information Retrieval Prozesses in einem einstufigen Prozess durch die automatische Segmentierung und interaktive Darstellung von Dokumenten stellt das zweite der bereits erzielten For-schungsergebnisse, die im Rahmen von SPIN Verwendung finden werden. Diese Transformation wurde zur Umsetzung eines semi-automatischen und kollaborativen Ansatzes zur Evolution der vorhandenen Wissensmodelle mit dem Ziel der kontinuierlichen iterativen Anpassung des Systems an den Gegebenheiten des Unternehmens. Techniken zur kollaborativen Explizierung und Bereit-stellung von sonst implizitem Wissen bildet der dritte Schwerpunkt der Forschungsarbeiten, die hier eingebracht werden.

Ein weiteres Projekt der Universität Leipzig (Softwiki) befasst sich mit der kollaborativen Erstellung (Web 2.0) von Wissensbasen (Semantic Web). Dabei werden Ansätzen zur Darstellung, Speicherung und Anfrage von großen Wissensbasen entwickelt bzw. verbessert. Ferner werden Methoden zum Aufheben aufkommender Schwierigkeiten wie semantische Inkonsistenzen, etc. erforscht. Diese Techniken werden bereits in einigen Pilotprojekten angewendet.

Zu den einzelnen Forschungsergebnissen wurden lauffähige Prototypen implementiert und getestet. Ein flächendeckender Einsatz in der freien Wirtschaft fand jedoch nur teilweise statt. Der als Ziel-setzung des Vorhabens beschriebene Prototyp versucht nun die bereits erzielten und zur Erreichung des Projektziels noch zu erzielenden Forschungsergebnisse innerhalb eines an die Bedürfnisse der freien Wirtschaft angepassten Gesamtsystems zu vereinen.
Ein Teil der beschriebenen Funktionalität kann bereits durch geschickte Kombination von auf dem Markt erhältlichen bereits erreicht werden. Jedoch sind wichtige Kernfunktionen wie bei-spielsweise kollaborative semantische Operationen auf Unternehmens-Wissensbasen, semantische Operationen auf Dokumente (Segmentierung, Agglomeration, etc.) und die prozessorientierte Ein-gabe und Vermittlung von Informationen kaum erforscht.

Bei einer ausführlichen Untersuchung der Patentlage unter den Gesichtspunkten des beschriebenen Prototyps wurden keine Verstöße gegen geltende Patente festgestellt.

3. Marktpotenzial, Marktumfeld, wirtschaftliche und wissenschaftliche Konkurrenzsituation
Da es sich bei dem vorliegenden Projekt, um die Entwicklung eines Prototypen mit Integration von aktuellen Forschungsergebnissen handelt, gibt es derzeit auch noch keine vergleichbaren Produkte am Markt. Die prototypische Umsetzung von SPIN ist einzigartig, weil der entstehende Funktionsumfang weit über die von Dokumentenmanagementsystemen (DMS) oder Wiki-Technologien hinausgeht.

Der Prototyp SPIN wird nach Fertigstellung alle Funktionen eines DMS besitzen. Darüber hinaus wird die automatische Segmentierung von Dokumenten und die Eingliederung in das semantische Netz möglich sein. Ein bedeutender Unterschied zu Wiki-Technologien besteht darin, dass im Gegenteil zu Wiki`s keine reine Wissenseingabe erfolgt, sondern eine prozessorientierte Wissenseingabe ermöglicht wird, welches die Geschäftsprozesse von Unternehmen optimal unterstützt. Implizites Wissen einzelner Mitarbeiter wird zu explizitem Wissen. Ferner werden Suchanfragen nicht wie bisher ausschließlich mit Schlagwörtern, sondern durch semantische Verknüpfungen realisiert.

Ein weiterer innovativer Ansatz des Projektes liegt darin, Grundfunktionalitäten von Enterprise Portal Technologien zu nutzen bzw. zu integrieren. Als wichtige Features vor allem aus Unternehmenssicht sind zu nennen:

• Multiplattformfähig hinsichtlich Datenbank und Serverarchitektur
• Rechte- und Rollenkonzept für die Regelung der Sichtbarkeit von Wissensknoten
• Benutzerkonzept für Mitarbeiter, Kunden, Lieferanten etc.
• Browserbasierte grafische Administrationsoberfläche
• Automatische Anmeldung an Fremdsystemen
• Infrastruktur zur Bereitstellung und Verwaltung von Web-Services
• Möglichkeiten zur Lokalisierung (deutsch, engl., etc.)
• API Schnittstellen
• Beliebig anpassbare Web-Oberfläche für alle Benutzer.

To Do:

• Marktpotenzial

4. Detaillierter Arbeitsplan, ggf. Verbundstruktur mit Arbeitspaketen aller beteiligten Partner

Legende:
AS: Anforderungsspezifikation
BI: BI Business Intelligence
DE: Design
GP: Gesamtes Projekt
RE: Realisierung
UL: Universität Leipzig

5. Finanzierungsplan

6. Verwertungsplan (wirtschaftliche und wissenschaftlich-technische Erfolgsaussichten, Nutzungsmöglichkeiten und Anschlussfähigkeit)

7. Kurzdarstellung der beantragenden Unternehmen, konkrete Darlegung der Geschäftsmodelle und Marktperspektiven mit Zeithorizont und Planzahlen, Darstellung des aufzubringenden Eigenanteils
BI Business Intelligence Gmb H (BI) ist ein kompetenter IT-Dienstleister mit Stammsitz in Leipzig. Innerhalb der zentralen Geschäftsbereiche
• Data Warehouse / Business Intelligence
• Portallösungen und
• Strategisches Daten Management
unterstützt BI Unternehmen bei der Realisierung anspruchsvoller IT-Projekte. Seit der Gründung 1998 hat BI sich sowohl als hoch spezialisierter Partner großer Unternehmen als auch bei der umfassenden Betreuung mittelständischer Unternehmen hierbei am Markt etabliert.

Der Geschäftsbereich Portallösungen hat sich eigenständig aus dem Bereich Data Warehouse bzw. aus den daraus resultierenden Kundenwünschen entwickelt. BI verfügt im Bereich Portallösung unter anderem über langjährige Projekterfahrung, ein breites Erfahrungsspektrum im Bereich Open Source Frameworks, Usability und Accessibility Experten und über ein hohes Know-how im Entwurf von 4-Tier Architekturen.

Speziell im Gasmarkt hat BI gemeinsam mit der ECG Erdgas-Consult Gmb H eine Vielzahl an innovativen Lösungen fast flächendeckend etabliert.
«Eine Basis für unsere erfolgreichen Produkte, so Herr Dr. Heine, Geschäftsführer der ECG Erdgas-Consult Gmb H, ist die Technologie der BI Business Intelligence Gmb H. Unsere langjährige Zusammenarbeit ist geprägt durch gegenseitiges Vertrauen, kurze Kommunikationswege, effizientes Arbeiten auf beiden Seiten und unseren gemeinsamen Anspruch, die besten IT-Lösungen für unsere Kunden zu entwickeln.»
So sind die Lösungen heute bei fast allen großen Netzbetreibern wie RWE, Verbundnetz Gas AG, Bayerngas, MITGAS und Gaz de France etc. im Einsatz. Es existieren zahlreiche Softwarelösungen, die Netzbetreiber, Speicherbetreiber und Gashändler bei der Abwicklung ihrer Geschäftsprozesse unterstützen.
Die angesprochene Technologische Basis ist hierbei das Web Application Framework Trilith™, welches … .

To Do:

• was ist/macht Trilith
• inhaltlicher Übergang zum gewünschten Prototypen
• UL Know-how Einbringung

Verwertungsplan:

Darstellung des aufzubringenden Eigenanteils:

Gesamtkosten für den Projektzeitraum 2008 bis 2009: 420.000 Euro

Projektdauer: 2 Jahre

Benötigte Förderung: 210.000 Euro

8. Notwendigkeit der Zuwendung: Wissenschaftlich-technisches und wirtschaftliches Risiko mit Begründung der Notwendigkeit staatlicher Förderung
Die Zielsetzung des Projektes erfordert, aktuelle Ergebnisse verschiedener Forschungszweige zu vereinen. Methoden der automatischen Sprachverarbeitung werden mit Ansätzen aus dem Web 2.0 und weiteren Techniken aus dem Semantic Web zusammengeführt, was bisher noch in keinem Forschungsprojekt realisiert wurde. Risiken aus wissenschaftlicher Sicht lassen sich in drei Katego-rien einteilen: Adäquatheit, Kompatibilität und Performance.

Die Adäquatheit der im Rahmen des Projekts entwickelten Lösung ist von besonderer Bedeutung für ihre spätere Weiterentwicklung zu einem marktreifen Produkt und ihre Vertreibung. Diese wird durch die Kooperation mit Unternehmen sichergestellt?

Durch die Verwendung von internationalen Standards wie RDF für die Speicherung der Wissens-modelle, SQL zur Abfrage von Datenbanken, die plattformunabhängige Programmiersprache Java zur Implementierung des Prototyps, etc. und von bewährten Ansätzen aus der Software-Technik und dem Integration Engineering wird eine herausragende Kompatibilität des entwickelten Proto-typs mit existieren Systemen zur Informationsversorgung sichergestellt.

Performance-Schwierigkeiten können die Größe und Komplexität der Wissensmodelle im Laufe der Verwendung des Prototyps an Bedeutung gewinnen. Ansätze aus dem Datenbankbereich wie Ca-ching, stored procedures u.ä. werden zur Beherrschung möglicher Engpässe dieser Kategorie einge-setzt.
Eine weitere Anforderung an den Prototypen ist ein flexibles Rechte- und Sichtenkonzept auf die verwalteten Daten, welches in der erforderlichen Ausprägung noch zu entwickeln ist.

Gerade diese hohen Anforderungen sind der Grund für die Alleinstellung der zukünftigen Lösung am Markt und damit des enormen Potentials. BI hat als KMU durch seine Kontakte den Bedarf vor allem in der Energiewirtschaft erkannt – auf Grund der Größe des Projekts und der notwendigen Vorleistung im Forschungssektor kann BI aber eine alleinige Umsetzung ohne Förderung durch den Staat nicht in der erforderlichen Zeit leisten, um das Potential voll ausnutzen zu können.

Kriterien

• Bedeutung des Forschungsziels: gesellschaftlicher Bedarf und Produktrelevanz
• wissenschaftlich-technische Qualität des Lösungsansatzes
  • semantic web Boom in der ganzen Welt zu verzeichnen
  • Parallel Boom der Aktivitäten im Web 2.0-Bereich
  • Europäische Union fördert Projekte in diesem Bereich, was von der Relevanz solcher Techniken für die Wettbewerbsfähigkeit Europas und insb. Deutschlands zeugt.
  • Idee: “Intelligence of the crowds” nutzen um Wissenstransfer in Unternehmen zu verbessern oder sogar ermöglichen. “Knowledge of crowds” ist ein bewährtes Konzept, da bereits von Suchmaschinen angewandt. Jedoch immer noch Top-Thema (siehe Yahoo Forschung z.B.), da 
  • Weder Semantic Web noch Web 2.0 werden von Unternehmen eingesetzt, obwohl exisitierende Projekte belegen, dass somit Wissenstransfer und weiteres drastisch erhöht werden können (siehe Wikipedia z.B.)
  • Ziel des Projekts ist Kombination aus beiden Welten und Anwendung im unternehmerischen Bereich mit den Zielen der Steigerung des Wissenstransfers, der Wissensextraktion und Modellierung. Dazu werden automatische Wissensextraktion und Text Mining Ansätze mit Methoden aus dem SW/Web2.0 kombiniert. Langfristige Ziele sind eine deutliche Steigerung der Produktivität der Mitarbeiter, die automatische Entdeckung von Wissensträgern (Experten), die Entdeckung von Hubs der Wissenslandschaft, etc.
• Innovationshöhe des wissenschaftlich-technischen Konzeptes
  • “Intelligence of the crowds” hoch aktuell (Yahoo Research, FP7)
  • Idee: “Intelligence of the crowds” mit “Artificial Intelligence” kombinieren um Wissensversorgung und Wissenstransfer zu verbessern mit dem Endziel der Steigerung der Produktivität.
  • Bisher nur eine Intelligenzform gewählt (siehe aktuelle Sem Web Projekte einerseits und AI-Projekte andererseites). Kombination könnte Schlüssel zu Akzeptanz im unternehmerischebn Bereich sein.
• technologisches und wirtschaftliches Potenzial
  • Anwendungen erprobter Trends in Unternehmen
  • Einfache Erschließung neuer Sektoren durch automatische Analyse von Fachliteratur und weiteren Wissensquellen -> Marktvorteil und erhöhte Wettbewerbsfähigkeit, einfache Erweiterung des Produktportfolios, einfacheres Einsteigen in neuen Branchen (alternative Energien).
  • Erstmals Kombination von konnektionistichen und soziotechnischen Ansätzen.
  • Reduzieren der mehrschrittigen Informationsversorgung zu einem einschrittigen Prozess (mobile Anwendungen usw.)
• Qualifikation der Partner
• Projektmanagement und ggf. Verbundstruktur
• Qualität und Umsetzbarkeit des Verwertungsplans, Kommerzialisierungsperspektive, Marktpotenzial
• Beitrag des Projekts zur zukünftigen Positionierung des Unternehmens am Markt
• Abschätzung der mit den wissenschaftlich-technischen Innovationen verbundenen gesellschaftlichen, wirtschaftlichen und ökologischen Chancen und Risiken.