Doktorandenforum Natur+Wissenschaft, April 2009, Studienstiftung des deutschen Volkes

1. Einführung Architektur Web Services Schluss
Web Services in interaktiven mathematischen
Dokumenten
Doktorandenforum Natur+Wissenschaft
Christoph Lange
Jacobs University Bremen
4. April 2009
Ch. Lange (Jacobs University) Web Services in interaktiven mathematischen Dokumenten 4. April 2009 1

2. Einführung Architektur Web Services Schluss
println("Hello, World!n");
Christoph Lange, Informatik, Jacobs
University Bremen
Fachgebiet: Semantic Web, Mathematical
Knowledge Management (Verbindung von
beidem)
Stadium: Bausteine zu Ende führen,
zusammensetzen, Doktorarbeit aufschreiben
Vortragsthema: Ein Baustein
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3. Einführung Architektur Web Services Schluss
Interaktive Dokumente
Mathematik überall, aber nicht
interaktiv!
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4. Einführung Architektur Web Services Schluss
Mathematische Web Services
Es gibt Web Services, die . . .
Dokumente flexibel an unterschiedliche Zielgruppen anpassen
Lösungen des Anwenders für Aufgaben überprüfen
Ausdrücke auswerten, Probleme lösen
Nichts Neues, aber gibt es das auch in Dokumenten?
Manchmal, aber nicht leicht einzubinden; meist nur im eigenen
System nutzbar
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5. Einführung Architektur Web Services Schluss
Das (nicht mathematische) Web 2.0
+
Craig’s List Google Maps
Housingmaps (Mashup)
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6. Einführung Architektur Web Services Schluss
Eine Architektur für interaktive Dokumente
integrated backend or independent web services
unit content notation
converter dictionaries collection
Web Services
renderer
menu layers elision folding unit definition notation initially
mouse keybd conversion lookup selection generates
Client Modules
action
GUI objects Services
Document XHTML+MathML+OpenMath, JavaScript
http://jomdoc.omdoc.org/wiki/JOBAD
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7. Einführung Architektur Web Services Schluss
Ein Dokumentenformat, das Interaktion ermöglicht
Mathematisches Markup im Web (MathML & co.):
Semantik Präsentation
Wie sieht die Formel aus? Was bedeutet sie?
“Große Klammer auf, oben n, un- “Binomialkoeffizient ‘n über k”
ten k, große Klammer zu”
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8. Einführung Architektur Web Services Schluss
Umschalten zwischen alternativen Anzeigen
<OMATTR > darstellen als
<OMATP >
<OMS cd=" f o l d i n g " <m a c t i o n a c t i o n t y p e =" a b b r e v "
name=" a b b r e v "/> s e l e c t i o n ="1">
Epot (R) −e 2
4π 0 R/2
</OMATP > Epot (R)
−e 2
4π 0 R/2 </maction >
</OMATTR>
Hier: vom Autor vorbereitet. Aber auch: Subterme ein-/ausfalten
sowie Undo/Redo für andere Dienste
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9. Einführung Architektur Web Services Schluss
Querverbundenes “Parallel Markup”
<annotation-xml encoding="OpenMath">
<semantics> <OMA id="E">
<!-- a+b 2 c --> <OMS cd="arith1" name="plus"
<mrow xref="#E"> id="E.0"/>
<mi xref="#E.1">a</mi> <OMV name="a" id="E.1"/>
<mo xref="#E.0">+</mo> <OMA id="E.2">
<mrow xref="#E.2"> <OMS cd="arith1" name="times"
<msup xref="#E.2.1"> id="E.2.0"/>
<mi xref="#E.2.1.1">b</mi> <OMA id="E.2.1">
<mn xref="#E.2.1.2">2</mn> <OMS cd="arith1" name="power"
−→
</msup> id="E.2.1.0"/>
<mo xref="#E.2.0">&#x2062; <OMV name="b" id="E.2.1.1"/>
<!-- INVISIBLE TIMES --> <OMI id="E.2.1.2">2</OMI>
</mo> </OMA>
<mi xref="#E.2.2">c</mi> <OMV name="c" id="E.2.2"/>
</mrow> </OMA>
<mo xref="#E.0">+</mo> <OMV name="d" id="E.3"/>
<mi xref="#E.3">d</mi> </OMA>
</mrow> </annotation-xml>
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</semantics> 9

10. Einführung Architektur Web Services Schluss
Leichtgewichtige Annotationen für flexibles
Ein-/Ausblenden
Allgemein: Information weglassen, die den Leser verwirrt, oder
die nicht aufs Papier passt
Speziell: Redundante Klammern um stark bindende Operatoren
Was, wenn der Leser neue Operatoren gerade erst lernt?
⇒ Klammern interaktiv machen!
5 · (x + y )n+3 ≤ (a · b)! ∨ ¬p ∧ ¬(q ≤ π)
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11. Einführung Architektur Web Services Schluss
Leichtgewichtige Annotationen für flexibles
Ein-/Ausblenden
Allgemein: Information weglassen, die den Leser verwirrt, oder
die nicht aufs Papier passt
Speziell: Redundante Klammern um stark bindende Operatoren
Was, wenn der Leser neue Operatoren gerade erst lernt?
⇒ Klammern interaktiv machen!
5 · (x + y )n+3 ≤ (a · b)! ∨ (¬p ∧ ¬(q ≤ π))
Ch. Lange (Jacobs University) Web Services in interaktiven mathematischen Dokumenten 4. April 2009 10

12. Einführung Architektur Web Services Schluss
Leichtgewichtige Annotationen für flexibles
Ein-/Ausblenden
Allgemein: Information weglassen, die den Leser verwirrt, oder
die nicht aufs Papier passt
Speziell: Redundante Klammern um stark bindende Operatoren
Was, wenn der Leser neue Operatoren gerade erst lernt?
⇒ Klammern interaktiv machen!
(5 · (x + y )n+3) ≤ (a · b)! ∨ (¬p ∧ ¬(q ≤ π))
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13. Einführung Architektur Web Services Schluss
Leichtgewichtige Annotationen für flexibles
Ein-/Ausblenden
Allgemein: Information weglassen, die den Leser verwirrt, oder
die nicht aufs Papier passt
Speziell: Redundante Klammern um stark bindende Operatoren
Was, wenn der Leser neue Operatoren gerade erst lernt?
⇒ Klammern interaktiv machen!
(5 · (x + y )n+3) ≤ ((a · b)!) ∨ ((¬p) ∧ (¬(q ≤ π)))
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14. Einführung Architektur Web Services Schluss
Leichtgewichtige Annotationen für flexibles
Ein-/Ausblenden
Allgemein: Information weglassen, die den Leser verwirrt, oder
die nicht aufs Papier passt
Speziell: Redundante Klammern um stark bindende Operatoren
Was, wenn der Leser neue Operatoren gerade erst lernt?
⇒ Klammern interaktiv machen!
((5·(x +y )n+3) ≤ ((a·b)!))∨((¬p)∧(¬(q ≤ π)))
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15. Einführung Architektur Web Services Schluss
Leichtgewichtige Annotationen für flexibles
Ein-/Ausblenden
Allgemein: Information weglassen, die den Leser verwirrt, oder
die nicht aufs Papier passt
Speziell: Redundante Klammern um stark bindende Operatoren
Was, wenn der Leser neue Operatoren gerade erst lernt?
⇒ Klammern interaktiv machen!
((5·(x +y )(n+3)) ≤ ((a·b)!))∨((¬p)∧(¬(q ≤ π)))
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16. Einführung Architektur Web Services Schluss
Web Services integrieren
Nicht auf ein Muster festgelegt (REST bzw. XML-RPC bzw.
SOAP), kein fester Satz von Web Services
Der Server, von dem ein Dokument kommt, kümmert sich
darum . . .
vorhandene Services anzupreisen
. . . und den nötigen JavaScript-Code gleich zum Client zu
schicken
<s c r i p t s r c=" . . / s c r i p t s / j o b a d . j s " />
<s c r i p t type=" t e x t / j a v a s c r i p t ">
j o b a d I n i t ( " contextmenu " ) ;
jobadInit (" elision " );
j o b a d I n i t ( " d e f i n i t i o n −l o o k u p " , " Look up d e f i n i t i o n " ,
" h t t p : / / j o b a d . mathweb . o r g / backend ? a c t i o n=d e f i n i t i o n −
&c d b a s e=$ c d b a s e&cd=$cd&name=$name " ) ;
</ s c r i p t>
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17. Einführung Architektur Web Services Schluss
Rendering
Hintergrund: Funktional/strukturelle Repräsentation
mathematischer Formeln in der Datenbank, aber der Mensch will
sie lesen können
Ein extra Dienst?! – Das will man doch immer haben!
Ist aber Voraussetzung, um Ausgaben anderer Web Services
lesbar zu machen!
<OMA>
<OMS cd=" c o m b i n a t 1 "
name=" b i n o m i a l "/> n n k
<OMV name="n"/> k , oder Ck , Cn
<OMV name="k"/>
</OMA>
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18. Einführung Architektur Web Services Schluss
Definitionen nachschlagen
Eingabe: Name eines Symbols; Ausgabe: dessen Definition (in
semantischem Markup, oder gerendert)
Alternative: Expansion an Ort und Stelle (geht nicht immer)
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19. Einführung Architektur Web Services Schluss
Einheiten-Umrechnung
Einheiten in semantischem Markup: Zahlen, mit
“Einheiten-Symbolen” multipliziert
(oder komplexere Verknüpfungen von Einheiten-Symbolen, ggf. mit
Präfix)
<OMA>
<OMS cd="arith1" name="times"/>
<OMI>1</OMI>
<OMS cd="units_metric1" name="metre"/>
</OMA>
Einen Web Service dafür gibt es:
Eingabe: ausgewählter Ausdruck, Zieleinheit; Ausgabe:
konvertierter Ausdruck (gerendert)
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20. Einführung Architektur Web Services Schluss
Integrierte Backends
Theorie: Alle Services separat (sauberes Modell)
Praxis: Mehrere Services in integriertem Backend (effizienter
bzgl. Platz und Zeit)
Wir entwickeln solche Backends (z. B. mein semantisches Wiki
SWiM: http://wiki.openmath.org → letztes
Doktorandenforum)
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21. Einführung Architektur Web Services Schluss
Schluss
1 Architektur für interaktive mathematische Dokumente
2 Leser kann Aussehen interaktiv anpassen
3 Dokument interagiert mit Web Services
4 Wissensrepräsentation holt das Letzte aus MathML heraus
5 Kernsystem mit einigen Diensten; Server kann weitere anpreisen
6 Probiert die Demos unter
http://jomdoc.omdoc.org/wiki/JOBAD aus!
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22. Einführung Architektur Web Services Schluss
Zukunft
Was wir sonst noch planen:
n n k
Notations-Auswahl (·/×/unsichtbar, k
/Ck , Cn )
Führungen (erweitertes Nachschlagen)
Suche diese oder ähnliche Formeln im Web
(→ http://search.mathweb.org)
Links ins Web (z. B. Wikipedia)
Größere Strukturen als Formeln interaktiv machen:
Beweisschritte, rhetorische Strukturen
Anpassungen speichern (und später wieder abrufen)
Eure Ideen?
Diskussion:
Evaluation
Forschungsleistung in betreuter Bachelor-Arbeit
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