OWL-RDF基础.pptx

OWL、RDF基础简介,目录,2019/6/17,计算机科学与工程学院,2,RDF简介-总览,2019/6/17,计算机科学与工程学院,3,用于信息交换的语言主要需要包含三个部分： 数据模型，语义，语法 在目前的框架中，这些部分分别由这些标准构成： 数据模型：RDF（Resource Description Framework） 语义：RDFS（RDFSchema）,OWL（Web Ontology Language） 语法：Turtle / TriG / RDF-XML 另：RDF有时会作为上述全部的统称,RDF简介-基本元素,2019/6/17,计算机科学与工程学院,4,RDF以图为中心，元素少，使用简单，主要使用下列元素来表示知识： 资源、属性、图（三元组） 资源：是用以描述需要特定标识的一个实体或者概念的方式，主要通过URI(Uniform Resource Identifier)的形式表现。 例：421的冰箱可以标识为： /cse/kselab/room421#fridge 属性：一种特殊的资源，用以描述资源之间的关系，或者一个资源具有的用数据表示的特征。 例：成员关系在SKOS中可以描述为：（SKOS是一个词汇表) /2004/02/skos/core#member,RDF简介-基本元素,2019/6/17,计算机科学与工程学院,5,图：使用RDF建模知识的结构，这里的图是指有向图，资源类比于图中的结点，属性类比于图中的边。 三元组：使用文本表示RDF图的方式，三元组的三元分别为 主体（object），谓词（predicate），客体（subject） 主体客体对应图中的结点，谓词对应边。,:东南大学,:东南大学计算机学院,: KSE实验室,成员,成员, . .,RDFS简介-概述,2019/6/17,计算机科学与工程学院,6,RDFS用以给RDF添加语义，而添加语义的方式主要是通过词汇，所以RDFS中的主要内容是词汇表。 RDFS词汇表主要可以分成两大类：类、属性 类可以理解为元素的集合，集合中的元素称为类的instance（实例、个体、实体）。 属性与RDF中的属性一致。,RDFS简介-类,2019/6/17,计算机科学与工程学院,7,RDFS中的类： 在RDFS中，使用谓词来表示类与实例之间的关系，比如： :东南大学 :学校. ：所有资源的类，所有RDF定义的事物都属于此 :学校 . ：所有类的类 :学校 . ：所有文字（数字、字符串、IRI等）的类 略 ：所有数据类型的类 xsd:integer . ：所有属性的类 . 注：这里加是为了更清楚的标识，并不在语言规范之内。,RDFS简介-属性,2019/6/17,计算机科学与工程学院,8,RDFS中的属性： 属性是一种特殊的资源，可以用于对属性进行描述 ：描述属性与其定义域的关系 . ：描述属性与其值域的关系 . ：描述类与实例的关系(instance of) 略 ：描述父子类的关系 . ：描述父子属性之间的关系 .,RDFS简介-属性,2019/6/17,计算机科学与工程学院,9,RDFS中的描述属性： ：描述资源的名称，用以给人阅读 /ns/m.07qr_hv “Bayes“en. ：描述资源的信息，用以给人阅读 “这里可以随便写点描述什么的“.,RDFS简介-其他内容,2019/6/17,计算机科学与工程学院,10,RDFS中的一些工具： 容器： Class : Instance : (rdf:_1, rdf:_2, rdf:_3 .) 集合： 具体化词汇： 功能性词汇： ,OWL简介,2019/6/17,计算机科学与工程学院,11,一个领域中概念的显式的形式化规约称之为本体(ontology)，用以表示本体的语言称为本体语言。 之前介绍的RDF和RDFS使用灵活但是表达能力不足，因此，一种具有更强表达能力的语言来表示本体。OWL就是这样的一种语言。 对于本体语言而言，主要需求有： 良定语法：清晰无二义 形式化语义：语言含义能够被精确描述 表达能力：提供精确的定义方式，并能够在其上进行推理,OWL简介,2019/6/17,计算机科学与工程学院,12,OWL 2建立在RDF(S)的基础之上。 语法上，可以使所有的RDF语法来表达，比如可以使用Turtle和TriG来表示。另外也有特别用于表达OWL 2的函数式语法和曼彻斯特语法。 注：下面的示例使用Turtle语法。 OWL 2可以分为： OWL 2 Full，OWL 2 DL，OWL 2 Lite OWL 2 EL，OWL 2 QL，OWL 2 RL 元素上OWL 2在RDF(S)的基础上丰富了对于类、属性的描述，下面将从对于类、属性、个体三方面对于扩展的内容进行说明。,OWL简介-类,2019/6/17,计算机科学与工程学院,13,OWL 2中类通过owl:Class来定义。 owl:Class与rdfs:Class： owl:Class是rdfs:Class的子集，在OWL FULL中，owl:Class与rdfs:Class 完全等价，在OWL DL及OWL Lite中，owl:Class是rdfs:Class的真子集。其区别在于，OWL DL中owl:Class无法不包括文字资源的类，即rdfs:Literal owl:Thing与owl:Nothing owl:Thing代表全集，即任何类的超类，其与owl:Class的关系类似于rdfs:Resource与rdfs:Class的关系。而owl:Nothing代表的则是空集。 类的表示： 在owl中，类通常通过URI、枚举、属性限制、集合描述来表示,OWL简介-类-类的表示,2019/6/17,计算机科学与工程学院,14,注：一个类在三元组中可以出现在主体和客体上。 URI：略 枚举：（:东南大学 :南京大学 :南京理工大学 :南京工业大学 :河海大学 :南京航空航天大学 :南京农业大学） 集合描述： owl:complementOf :不在南京的大学; rdf:type owl:Class 属性限制： rdf:type owl:Restriction; owl:onProperty :位于; owl:hasValue :南京 注： 表示空节点,OWL简介-类-类公理-类关系,2019/6/17,计算机科学与工程学院,15, ：子类关系 略 ：类等价 . ：不相交关系 .,OWL简介-类-类公理-集合描述,2019/6/17,计算机科学与工程学院,16,：补集关系， 注：本体中的类或个体必须属于两者之一。 ：并集关系， （:在南京的大学 :不在南京的大学） ：交集关系， （:大学 :在南京的机构） 注：其中交并补可以用于表示类形式如 页14中内容所示。,OWL简介-类-类公理-属性限制-量词限制,2019/6/17,计算机科学与工程学院,17,：全称限制， rdf:type owl:Restriction; owl:onProperty :科目情况; owl:allValuesFrom :通过 ：存在限制， rdf:type owl:Restriction; owl:onProperty :科目情况; owl:someValuesFrom :未通过 ：值限制 rdf:type owl:Restriction; owl:onProperty :选课; owl:hasValue :人工智能 ,OWL简介-类-类公理-属性限制-基数限制,2019/6/17,计算机科学与工程学院,18, ：基数限制（等值关系）， rdf:type owl:Restriction; owl:onProperty :选课; owl:cardinality : ”10”xsd:integer ：基数类型+类型限制(等值关系)， rdf:type owl:Restriction; owl:onProperty :选课; owl:qualifiedCardinality : ”2”xsd:integer; owl:onClass owl:unionOf (:人工智能 :模式识别 :机器学习 :数据挖掘) ,owl:onDatatype xsd:integer owl:withRestrictions (xsd:minInclusive “18”xsd:integer) owl:hasSelf “true”xsd:Boolean owl:hasKey (:name :password) 联合主键,对应的有 ,OWL简介-属性-属性类型,2019/6/17,计算机科学与工程学院,19,注:属性只存在于个体上，不存在于类上。本部分内容是对于属性类别的描述，即都可以出现在属性描述的rdf:type的后面，形如： . 对象属性(owl:ObjectProperty)：表示属性用以描述个体之间的关系， 如 :friendOf， :parentOf 数据类型属性(owl:DatatypeProperty)：表示属性用以描述个体与一种数据类型的文字值之间的关系， 如 :name， :birthday 标注属性(owl:AnnotationProperty)：表示属性用以描述可读的标签、注释等信息， 如 label,OWL简介-属性-属性类型,2019/6/17,计算机科学与工程学院,20,顶层和底层属性：对象属性的顶层和底层属性分别为owl:topObjectProperty和owl:bottomObjectProperty 数据类型属性的顶层和底层属性分别为 owl:topDatatypeProperty和owl:bottomDatatypeProperty 顶层属性关联所有个体(文字值)，底层属性不关联任何个体(文字值) 传递属性(owl:TranstitiveProperty)：表示具有传递关系的属性， A B. B C. = A C. 成立 对称属性和非对称属性(owl:SymmetricProperty & owl:AsymmetricProperty)：表示关系的反向成立(不成立)， 对称： A B. = B A. 成立 非对称：A B. = B A. 不成立,OWL简介-属性-属性类型,2019/6/17,计算机科学与工程学院,21,函数型和反函数型属性(owl:FunctionalProperty & owl:InverseFunctionalProperty)：函数型表示某个个体只能有一个这个属性，反函数性只指个个体只能被一个个体通过这个属性关联到， 函数型： A 25xsd:integer. 反函数型： . 自反属性和反自反属性(owl:ReflexiveProperty & owl:IrreflexiveProperty)：表示个体(不)能通过这个属性关联到其自身， 自反： isPartOf 反自反：parentOf,OWL简介-属性-属性公理,2019/6/17,计算机科学与工程学院,22,注:本部分介绍的属性公理本身作为属性来描述，即其形式为 “属性-属性公理-描述”比如 rdfs:range和rdfs:domain 定义域与值域：rdfs:range和rdfs:domain，与RDFS中含义一致。另外，多个定义实际含义是取交集。而且值得注意的是这个不应该作为约束而应该作为对于类型的描述，比如, P . P . A P B. 则经过推理可知B是男学生 逆属性(owl:inverseOf)：用以表示一个属性的反向描述方式， ; .,OWL简介-属性-属性公理,2019/6/17,计算机科学与工程学院,23,等价属性(owl:equivalentProperty)：用以表示其与另一个属性等价， ; . 不相交属性(owl:disjointProperty)：用以表示其不可能与另一个属性共存在同样的两个个体之间且， ; . 属性链(owl:propertyChainAxiom)：用以表示可以通过一个链状结构推导得到， ; . A . . . = A .,OWL简介-个体断言,2019/6/17,计算机科学与工程学院,24,类由个体组成，对于个体或者个体可以添加一定断言，这些断言可以看作事实。 而之前的类公理和属性公理则可以看作规则，从而进行推理。 ：类和属性断言， 类和属性断言以rdf:type的形式声明。另外，在OWL 2 DL中，类和实例不能同时作为一个主体的属性。 . . ：同一性断言，表明个体相同 .,OWL简介-个体断言,2019/6/17,计算机科学与工程学院,25,：不同性断言， . 如果不同的比较多的话可以使用, _:x ; (:东南大学 :南京大学 :南京理工大学 :南京工业大学 :河海大学 :南京航空航天大学 :南京农业大学). ：负断言，表示某个事实不成立， _:x ,OWL简介-分类,2019/6/17,计算机科学与工程学院,26,OWL 2 FULL： 完整的OWL语言，兼容RDF，不可判定故无法完备或 高效推理。 OWL 2 DL： 在OWL 2 Full的基础上作出一些限制，是描述逻辑(DL) 上的一个映射，可以进行高效推理。 OWL 2 Lite： 在OWL 2 DL的基础上作出一些限制，仅提供分类等次、 简单约束等功能。,表达能力,强,弱,OWL简介-分类,2019/6/17,计算机科学与工程学院,27,OWL 2 EL： 基于EL+，是EL描述逻辑的扩展，优势在于可以使用多 项式时间推理有大量类公理的本体，很多生物医学本体 使用此语言创建。 OWL 2 QL： 基于DL-Lite，优势在于处理大量个体断言的本体，主要 用于查询应答。 OWL 2 RL： 基于描述逻辑编程(DLP)，优势在于可以使描述逻辑和规 则交互，从而进行高效推理。提供了OWL 2 DL和OWL 2 Full的桥梁，因为规则推理不受OWL 2