Was Ingenieurwissensgraphen ausdruecken muessen
Kontext: MIN v1.1.0 — Grundontologie fuer Ingenieure.
Ingenieurwissensgraphen stehen vor einer besonderen Herausforderung: sie muessen nicht nur abbilden, was existiert und was geschieht, sondern auch, was bestimmt, was geglaubt wird und was unsicher ist. MIN adressiert das ueber sieben Achsen.
Achse 1: Materialitaet — was existiert physisch?
| Frage | MIN-Konstrukt |
|---|---|
| Was ist physisch da? | Object |
| Was geschieht / wurde getan? | Process |
| Welche Daten liegen vor? | Data |
| Was entsteht nur zwischen Partnern? | Boundary |
Ein Zugversuch hat Probe (Object), Pruefvorgang (Process), Messdaten (Data), und Kontaktreibung Probe/Einspannung (Boundary). Alle vier sind kausal wirksam — sie bewirken etwas in der Welt.
Zentrale Relationen:
- hasInput / hasOutput — was geht rein, was kommt raus
- hasComponent — mereologische Zusammensetzung
- generates / generatedBy — Prozess erzeugt Daten
- describes / describedBy — Daten beschreiben Nexus
- bounds / hasBoundary — Grenze zwischen Partnern
Achse 2: Formalitaet — was bestimmt, ohne zu wirken?
| Frage | MIN-Konstrukt |
|---|---|
| Welches Naturgesetz gilt? | Lex |
| Welches formale Modell beschreibt es? | Structura |
| Was koennte passieren? | Possibile |
| Welche Anforderung muss erfuellt sein? | Norma |
| Was wird kollektiv anerkannt (Sorte, Norm, Typ)? | Institutio |
| Was wird fuer wahr gehalten? | Epistemicum |
Ein Werkstoffingenieur braucht alle sechs: Hooke'sches Gesetz (Lex), Johnson-Cook-Modell (Structura), Ermuedungsriss-Szenario (Possibile), Rm >= 270 MPa (Norma), DC04-Stahlsorte (Institutio), und "Hooke gilt hier bis 200 MPa" als bewertete Hypothese (Epistemicum).
Zentrales Prinzip: Forma bewirkt nichts — aber ohne Forma waere jede Wirkung anders. Forma ist die Grammatik, Nexus sind die Saetze.
Zentrale Relationen:
- governs — Lex bestimmt Process
- formalizes — Structura bestimmt Nexus
- evaluates — Norma bewertet Nexus
- concerns / alternativeTo — Possibile bezieht sich auf Nexus
- typifies — Institutio bestimmt, als was ein Nexus zaehlt
- comprises — Institutio buendelt atomare Forma-Instanzen
Achse 3: Agency — wer handelt?
| Frage | MIN-Konstrukt |
|---|---|
| Wer fuehrt aus? | Agent ∩ Object (Mensch, Maschine) |
| Welche Software entscheidet? | Agent ∩ Data (ML-Modell) |
| Welche Organisation verantwortet? | Agent ∩ Institutio |
Nicht nur Menschen. Eine CNC-Maschine, ein ML-Modell, ein Normungsgremium — alle handeln selektiv. Agent ist eine Querkategorie unter Entity, keine Unterkategorie von Nexus. Co-Typisierung ist Pflicht.
Zentrale Relationen:
- performs / controls — Agent fuehrt Prozess durch
- actsOn — Agent wirkt auf Object (abgeleitet ueber Property Chain)
- owns — Eigentumsverhaeltnis / Verantwortung
- constitutes / recognizes — Agent gruendet / anerkennt Institution
Achse 4: Kausalitaet — wie haengt es zusammen?
Innerhalb der Welt (Nexus ↔ Nexus)
- Was geht rein, was kommt raus? →
hasInput/hasOutput - Wer fuehrt den Prozess durch? →
performs/controls - Woraus besteht es? →
hasComponent
Zwischen Welt und Bestimmung (Nexus ↔ Forma)
Drei generische Brueckenrelationen bilden den Forma-Lebenszyklus:
| Relation | Richtung | Semantik |
|---|---|---|
originates |
Nexus → Forma | Nexus bringt NEUES Formales hervor |
realizes |
Nexus → Forma | Nexus macht BESTEHENDES Formales wirklich |
constrains |
Forma → Nexus | Forma schraenkt ein, was Nexus sein oder tun kann |
Dazu die Kodierungsbruecke:
| Relation | Richtung | Semantik |
|---|---|---|
encodes |
Data → Forma | Data traegt formalen Inhalt (DIN-Dokument kodiert Norma) |
Zentrale Unterscheidung:
- realizes veraendert die Welt (ontologisch).
- confirms veraendert das Wissen (epistemisch).
Achse 5: Epistemik — was wissen wir, und wie sicher?
| Frage | Wie MIN es ausdrueckt |
|---|---|
| Wer glaubt es? | heldBy Agent (oder agent-frei) |
| Worueber? | about Entity |
| Wie sicher? | hasConfidence [0..1] + hasConfidenceType |
| Welcher Status? | hasEpistemicStatus (5 Werte) |
| Worauf gestuetzt? | supportedBy / underminedBy Nexus |
| Was galt vorher? | supersedes (Forma → Forma) |
Das ist der Kern, den Ingenieurwissensgraphen vor MIN v1.1.0 typischerweise nicht konnten: den Unterschied zwischen "42% Recyclatanteil" und "42% Recyclatanteil, statistisch bestaetigt mit Konfidenz 0.92 gestuetzt durch XRF-Messdaten" formalisieren.
Zwei komplementaere Muster
| Muster | Traeger | Semantik | Seit |
|---|---|---|---|
| Poppersch | Process | Process bestaetigt/widerlegt Forma | v1.0.0 |
| Evidenzbasiert | Epistemicum | Haltung gestuetzt/geschwaecht durch Nexus | v1.1.0 |
Beide werden gebraucht. Das Poppersche Muster ist kompakt fuer einfache Aussagen ("der Zugversuch bestaetigt das Hooke'sche Gesetz"). Das evidenzbasierte Muster wird gebraucht, wenn sich der epistemische Zustand ueber die Zeit aendert, Konfidenz typisiert werden muss, oder mehrere Agenten widerspruechliche Haltungen vertreten.
Achse 6: Unsicherheit — was wissen wir nicht?
| Frage | MIN-Konstrukt |
|---|---|
| Quantifizierbares Risiko? | Possibile + isQuantifiable = true |
| Tiefe / Knightsche Unsicherheit? | Possibile + isQuantifiable = false |
| Fehlende Evidenz? | Epistemicum ohne supportedBy |
| Dissens? | Zwei Epistemicum, selbes about, verschiedene Agents, verschiedener Status |
Known Unknowns: "Bauteilversagen mit 2% Wahrscheinlichkeit." Normales Risiko, eine Verteilung ist zuweisbar.
Unknown Unknowns: "Klimawandel-Auswirkungen auf Lieferkette." Keine Verteilung zuweisbar. Das ist kein Bug, sondern eine bewusste Aussage.
Achse 7: Provenienz — woher stammt die Information?
| Frage | MIN-Konstrukt |
|---|---|
| Wer hat die Daten erzeugt? | Data + generatedBy Process |
| Wer hat den formalen Inhalt kodiert? | Data + encodes Forma |
| Wer hat den formalen Bestimmer hervorgebracht? | Forma + originatedBy Nexus |
| Welche Evidenz stuetzt den Glauben? | Epistemicum + supportedBy Nexus |
Provenienz in MIN laeuft ueber drei komplementaere Mechanismen:
- Data-Provenienz: generatedBy verfolgt, welcher Prozess die Daten erzeugt hat.
- Forma-Provenienz: originatedBy verfolgt, welcher Nexus den formalen Bestimmer hervorgebracht hat.
- Epistemische Provenienz: supportedBy / underminedBy verfolgt, welche Evidenz einen Glauben stuetzt oder schwaecht.
Achse 8: Temporalitaet — wann geschieht es?
| Frage | MIN-Konstrukt |
|---|---|
| Wann wurde es erfasst? | hasTimestamp (Entity → xsd:dateTime) |
| Wann begann der Prozess? | startedAt (Process → xsd:dateTime) |
| Wann endete der Prozess? | endedAt (Process → xsd:dateTime) |
| Welche zeitliche Abfolge? | Prozessketten ueber hasInput / hasOutput |
| Was hat was abgeloest? | supersedes (Forma → Forma) |
MIN bettet Temporalitaet implizit ein, statt ein separates Zeitmodell
zu verwenden. Zeitstempel haengen direkt an Entitaeten und Prozessen.
Zeitliche Ordnung ergibt sich aus Prozessketten: wenn Prozess B den
Output von Prozess A nutzt, dann geht A B voraus. Epistemische
Sukzession nutzt supersedes — wenn ein neues Epistemicum ein altes
ersetzt, wird die zeitliche Dimension strukturell erfasst, nicht ueber
explizite Zeitintervalle.
Was Alignment bereitstellt:
- OWL-Time (alignment/min-time.ttl): min:Process rdfs:subClassOf time:ProperInterval —
Prozesse koennen von OWL-Time-Reasonern als Zeitintervalle behandelt werden.
- PROV-O (alignment/min-prov.ttl): min:startedAt rdfs:subPropertyOf prov:startedAtTime —
Zeitstempel werden fuer PROV-O-Werkzeuge sichtbar.
Was in die Domainschicht gehoert: - Zeitreihendaten (Sensorwerte im Millisekundentakt) - Lebenszyklus-Phasenmodelle (Entwurf → Fertigung → Nutzung → Lebensende) - Kalender- und Terminierungsbeschraenkungen - Allen-Intervallrelationen (before, during, overlaps)
Zusammenfassung: acht Achsen
1. Materialitaet Was existiert physisch? → Nexus
2. Formalitaet Was bestimmt, ohne zu wirken? → Forma
3. Agency Wer handelt? → Agent
4. Kausalitaet Wie haengt es zusammen? → Relationen
5. Epistemik Was wissen wir, wie sicher? → Epistemicum
6. Unsicherheit Was wissen wir nicht? → Possibile + isQuantifiable
7. Provenienz Woher stammt die Information? → Data + originatedBy + supportedBy
8. Temporalitaet Wann geschieht es? → hasTimestamp + startedAt/endedAt
Was MIN bewusst NICHT abdeckt
| Thema | Warum nicht | Wo stattdessen |
|---|---|---|
| Wahrheit | "X ist wahr" ist kein MIN-Konzept. Epistemicum sagt, was geglaubt wird, nicht was ist. | — |
| Bayesianische Propagation | Konfidenz-Propagation ist ein Process, kein Axiom. | Domainschicht |
| Zeitreihen | Zeitliche Aufloesung gehoert in die Domainschicht. | sdata-measurements |
| Physikalische Einheiten | Einheitensysteme sind orthogonal zur ontologischen Struktur. | QUDT-Alignment |
| Emotionen | "Ich fuehle, dass das Bauteil versagt" ist nicht propositional. | — |
| Selbstbezueglichkeit | "Ich glaube, dass ich glaube" ist in OWL nicht sauber modellierbar. | — |