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Semantische Interoperabilität

In Wissenschaft und Industrie entstehen große Mengen digitaler Daten und wertvolles Fachwissen: Begriffe, Zusammenhänge, Regeln, Annahmen und Prozesskontexte, die bestimmen, was Daten bedeuten und wie sie zu interpretieren sind. Wird dieses Wissen formal und auf gemeinsamer Grundlage beschrieben, wird es über Projekte, Partner und Systeme hinweg nutzbar – für Menschen ebenso wie für Maschinen. Semantische Beschreibungen schaffen dafür eine maschinenlesbare Bedeutungsschicht. Sie stellen kontrollierte Vokabulare und formale Relationen bereit, mit denen sich Daten einordnen, verknüpfen und einheitlich abfragen lassen. Darüber hinaus ermöglichen sie, dass maschinelle Systeme auf Basis dieser Strukturen und einfacher Logik konsistente Aussagen ableiten können – etwa indem sie Beziehungen, Typisierungen oder implizite Zusammenhänge aus explizit modelliertem Wissen erschließen. Dadurch wird die Integration und Wiederverwendung von Informationen erleichtert und digitale Prozesse können schrittweise stärker automatisiert werden. Gerade in der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (MSE) zeigt sich diese Herausforderung besonders deutlich: Die digitale Transformation der MSE führt zu stark heterogenen Datenformaten und Begriffswelten – gleichzeitig müssen Prozess, Material und Provenienzinformationen über Workflows, Tools und Organisationsgrenzen hinweg dauerhaft interpretierbar bleiben. Der Arbeitsbereich „Semantische Interoperabilität“ der PMD schafft dafür eine gemeinsame, maschinenlesbare Bedeutungsschicht: Es werden Repräsentationen als semantisches Rückgrat entwickelt und gepflegt, wobei eine bottomup getriebene CommunityKuration gefördert und Werkzeuge sowie Leitfäden bereitgestellt werden, damit semantische Modellierung in Projekten praktisch anwendbar wird. Im Fokus stehen drei zentrale Produkte/Angebote:

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PMDco
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Application Ontologies
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PMD Ontology Playground

1) PMD Core Ontology (PMDco) – semantisches Rückgrat für MSE

Die Platform MaterialDigital Core Ontology (PMDco) ist eine MidLevelOntologie für den MSE-Bereich und stellt verbindende Konzepte bereit, um Prozesse, Experimente und SimulationsWorkflows konsistent zu beschreiben und dadurch Reproduzierbarkeit, Wiederverwendung und Dateninteroperabilität zu unterstützen. Die PMDco ist BFObasiert und nutzt weitere BFOverknüpfte Ontologien (u. a. RO, IAO, OBI), um Interoperabilität innerhalb eines etablierten Ökosystems zu erreichen. Die Ontologie ist modular umgesetzt (ODKbasiertes Releasemanagement) und wird durch semantische Patterns und SHACLShapes ergänzt, um wiederkehrende Modellierungsbedarfe zu standardisieren und Qualitätssicherung/Validierung zu erleichtern.

2) Applikationsontologien – domänenspezifische Erweiterungen & Unterstützung

Auf Basis der PMDco entstehen Applikationsontologien, die spezifische Teilbereiche (z. B. die Domänen: Herstellung, Prüfung, Analyse, Simulation) präzise modellieren und dabei semantisch kompatibel zum PMDRückgrat bleiben. Wir entwickeln exemplarische Ontologien und unterstützen Projekte methodisch und technisch – von Best Practices über kollaborative Workflows bis zur RepositoryStruktur. Dafür stellen wir ein vorkonfiguriertes TemplateRepository bereit (inkl. Workflows/ODKSetup und automatisierter Dokumentation via Widoco/GitHub Pages), das den Einstieg und eine saubere Weiterentwicklung deutlich erleichtert.

3) PMD Ontology Playground – Austausch, Community & Hilfe zur Selbsthilfe

Der PMD Ontology Playground ist unser CommunityAngebot für Austausch rund um semantische Technologien und insbesondere die PMDLösungen: Er bündelt Diskussionen/Interaktion (Forum), Materialien/Links und ein regelmäßiges Austauschformat („Playground“Meetings). So entsteht ein niedrigschwelliger Ort, an dem Domänenexpertinnen und OntologieEntwicklerinnen gemeinsam Modellierungsfragen klären, Erfahrungen teilen und Anforderungen in die Weiterentwicklung von PMDco und Applikationsontologien zurückspiegeln können.