Ontologiesprachen XML / RDF / OWL in Protegé

OntologiesprachenOntologiesprachenXML / RDF / OWL in Protegé

Joachim Köpf - Claudia Irle | Wissensorganisation | HAW-Hamburg | WS 08/09

WissensorganisationSeminar Prof. Dr. Spree


XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau · OWL · Code · Demo · Ausblick

• Aufbau XML / RDF • OWL• Code• Demo• Ausblick




• Extensible Markup Language• Tagbasierte Metasprache• Wird für die Nutzung von OWL genommen

– da Webstandard

– der Datenaustausch wird unterstützt– einfach zu parsen und plattformunabhängig



• Nachteile von XML: – XML definiert Syntax, aber keine Semantik

– XML-Beschreibungen können für Computer mehrdeutig sein

– Relationen können nicht definiert werden– Noch nicht ausreichend für den Einsatz von OWL

XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau · OWL · Code · Demo · Ausblick


Resource Description Framework • Datenmodell zu Bereitstellung von Metadaten• Aussagen beschreiben Ressourcen und deren

Attribute

=> Tripel



• Beschreiben Ressourcen und deren Attribute• Bestehen aus Ressource, Eigenschaft, Literal oder

Ressource

Subjekt Prädikat Objekt

Literalbewertete Aussage

Spaghetti Carbonara

Preis 12,90 EUR

Ressourcen-bewertete Aussage

Erika Mustermann

Lieblingsessen Spaghetti Carbonara



• RDF reicht leider auch noch nicht aus• Modell fehlt, um Daten aus dem RDF-Datenmodell

auszutauschen• Semantik reicht noch nicht für die Beschreibung

von Ontologien aus



• Auch noch nicht ausreichend• Keine Beschreibung von Klassen möglich• Kein Konzept für Aufzählung von Datentypen und

Aufzählungen



• Neutrale Schema-Sprache

• Enthält Basisstrukturen für Klassen und Properties• RDFS-Klassen enthalten Instanzen (Assoziierte

Ressourcen)

rdfs:class Definition von Klassen



• RDF-Schema auch noch nicht ausreichend• Aussage über Kardinalitäten nicht möglich• Keine Aussage über Eigenschaften von

Eigenschaften• Zu wenige Deskriptoren, um Inferenzierung zu

unterstützen



• WWeb OOntology LLanguage

• Standardsprache zur Erstellung von Ontologien um im Semantic Web Informationen zu repräsentieren

• W3C Recommendation seit 2004

• Code soll von Software-Agenten verstanden werden



• Lite• DL• Full



Die drei Bausteine von OWL-Ontologien

• Klassen

• Individuen (Objekte in RDF)

• Rollen (Properties in RDFS)



• OWL kann Klassen logisch kombinieren– Vereinigung– Durchschnitt– Komplement (Gegenteil)

• OWL kann Eigenschaften definieren als– Transitiv (schlussfolgernd)– Symmetrisch– Funktional– Als inverses einer anderen Eigenschaft



• Fehlen von Informationen ist keine negative Information

– mag(PersonA, GetränkB) -> Person kann auch andere Getränke mögen

• Keine Unique Name Assumption– Verschiedenheit muss explizit ausgedrückt werden– Person A kann nicht die selbe Instanz bezeichnen wie

Person B

OWL:sameAsOWL:differentFrom



OWL-Ontologie DokumentOWL-Ontologie Dokument

Header

Body

Footer

XML Deklaration und RDF Start Tag

Ontologie-Element

<?xml version="1.0"?><rdf:RDF

>

Namespacedeklarationen

Informationen über die Version

Importierte Elemente

Aussagen über Klassen,Eigenschaften und Individuen

RDF-Endtag</rdf:RDF>


Header

Informationen zu • Namensräumen• Versionierung• Annotationen



Exemplarischer Header mit Namespace-Deklaration<rdf:RDF

xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"

xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"

xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"

xmlns:daml="http://www.daml.org/2001/03/daml+oil#"

xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"

xmlns="http://www.owl-ontologies.com/travel.owl#"

xml:base="http://www.owl-ontologies.com/travel.owl">



Exemplarischer Header mit allgemeinen

Informationen zur gesamten Ontologie

<owl:Ontology rdf:about="">

<owl:versionInfo

rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">

1.0

</owl:versionInfo>

<rdfs:comment rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">

An example ontology for tutorial purposes.

</rdfs:comment>

</owl:Ontology>



Einfache Klassen | Benennung<owl:Class rdf:ID="Relaxation">

Referenzierung auf diese Klasse innerhalb eines

Dokuments <rdf:resource="#Relaxation“>

Alternativ: <rdf:resource=“http://www.owl-ontologies.com/travel.owl#Relaxation”>

Erweiterung einer importierten Klassendefinition<owl:Class rdf:about="#Relaxation">



Einfache Klassen | Referenzierung auf Klasse via

ENTITY

Im Header:<!DOCTYPE rdf:RDF [

<!ENTITY owl "http://www.w3.org/2002/07/owl#" >

]>

Referenzierung:<owl:Class rdf:about="&owl;Thing"/>



<owl:Class rdf:about="#US_President"> <equivalentClassrdf:resource="#PrincipalResidentOfWhiteHouse"/>

</owl:Class>

Zwei Klassen besitzen exakt dieselben Instanzen.


Einfache Klassen | equivalentClass


<owl:Class rdf:ID="Relaxation">

<owl:Class rdf:ID="Sunbathing">

<rdfs:subClassOf>

<owl:Class rdf:about="#Relaxation"/>

</rdfs:subClassOf>

</owl:Class>

Sunbathing ist subClassOf Relaxation.


Einfache Klassenbeziehungen | subClassOf


<owl:Class rdf:about="#Relaxation">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Activity"/>

<owl:disjointWith rdf:resource="#Sightseeing"/>

<owl:disjointWith rdf:resource="#Sports"/>

</owl:Class>

Relaxation ist disjunkt mit Sightseeing und Sports


Einfache Klassenbeziehungen | disjointWith


<owl:Class rdf:about="#Relaxation">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Activity"/>

<owl:disjointWith rdf:resource="#Sightseeing"/>

<owl:disjointWith rdf:resource="#Sports"/>

</owl:Class>

Relaxation ist disjunkt mit Sightseeing und Sports


Einfache Klassenbeziehungen | disjointWith


<owl:Class rdf:ID="Professor">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Fakultaetsmitglied"/>

</owl:Class>

<owl:Class rdf:ID="Buch">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Publikation"/>

</owl:Class>

<owl:Class rdf:about="#Fakultaetsmitglied">

<owl:disjointWith rdf:resource="#Publikation"/>

</owl:Class>

Fakultätsmitglied ist disjunkt mit Publikation.

Es folgt durch Inferenz, dass ein Professor kein Buch

ist (Professor ist auch disjunkt mit Buch).


Einfache Klassenbeziehungen | Inferenz



<rdfs:subClassOf

rdf:resource="#Fakultaetsmitglied"/>

</owl:Class>

<owl:Class rdf:ID=„Fakultätsmitglied">

<rdfs:subClassOf rdf:resource=„Person"/>

</owl:Class>

Es folgt durch Inferenz, dass ein Professor eine Person

ist.

„subClassOf“ ist transitiv. Einfach ausgedrückt:

Aus xRy und yRz folgt: xRz


Einfache Klassenbeziehungen | Inferenz


<Capital rdf:about="#Sydney„/>

Identisch mit<owl:Thing rdf:about="#Sydney">

<rdf:type rdf:resource=„#Capital„>

</rdf:type>

</owl:Thing>


Individuals



Properties von Individuals<owl:DatatypeProperty rdf:about="#hasZipCode">

<rdf:type rdf:resource="&owl;FunctionalProperty"/>

<rdfs:domain rdf:resource="#Contact"/>

<rdfs:range rdf:resource="&xsd;int"/>

</owl:DatatypeProperty>

<Capital rdf:about="#Sydney">

<hasZipCode>33587</hasZipCode>

<hasPart rdf:resource="#BondiBeach"/>

<hasPart rdf:resource="#CurrawongBeach"/>

<hasAccommodation rdf:resource="#FourSeasons"/>

</Capital>



<rdfs:subClassOf

rdf:resource="#Fakultaetsmitglied"/>

</owl:Class>

<owl:Class rdf:ID="Fakultaetsmitglied">

<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Person"/>

</owl:Class>

Es folgt durch Inferenz, dass Professor eine

Subklasse von Person ist.


Individuals


Properties definieren• Einschränkung durch

– Domain (RDFS)– Range (RDFS)– Type (RDF)

• 2 Unterklassen von rdf:PropertyObject-Properties (abstrakte Rollen): Individuals mit

Individuals unterschiedlicher Klassen.

Bsp.: <owl:ObjectProperty rdf:about="#hasAccommodation"> <Capital rdf:about="#Sydney">

<hasAccommodation rdf:resource="#FourSeasons"/>

Datatype-Properties (konkrete Rollen): Individuals mit Datenwerten.Bsp.: <owl:DatatypeProperty rdf:about="#hasZipCode">

<Capital rdf:about="#Sydney">

<hasZipCode>33587</hasZipCode>



Properties• Einschränkung durch

– Domain (RDFS)

– Range (RDFS)

• 2 Unterklassen von rdf:Property:– Object-Properties (abstrakte Rollen):Individuals mit Individuals

unterschiedlicher Klassen

Bsp.: <owl:ObjectProperty rdf:about="#hasAccommodation">

– Datatype-Properties (konkrete Rollen): Individuals mit Datenwerten

Bsp.: <owl:DatatypeProperty rdf:about="#hasZipCode">




Property Datatypes• Datatype-Properties können RDF-Literale darstellen

oder auch simple Datentypen, gemäß den XML-Schema Datentypen Vereinbarungen.

• OWL unterstützt die meisten der in XML-Schema enthaltenen Datentypen plus rdfs:Literal

• Alle OWL-Reasoner müssen xsd:integer und xsd:string-Datentypen unterstützten.



Property Characteristics• TransitiveProperty

P(x,y) and P(y,z) implies P(x,z)

• SymmetricPropertyP(x,y) gdw P(y,x)

gdw (genau dann wenn)

x Property von y genau dann wenn y Property von x

• FunctionalPropertyP(x,y) and P(x,z) implies y = z

• InverseOfP1(x,y) gdw P2(y,x)

• InverseFunctionalPropertyP(y,x) and P(z,x) implies y = z



Property Restrictions

value constraints (Quantifizierer)schränkt die Range der Property ein

- owl:allValuesFrom (alle) - owl:someValuesFrom (mindestens eine) - owl:hasValue (genauer Wert)

cardinality constraints (Kardinalität)schränkt die Anzahl von Values ein, die eine Property

haben kann.

- owl:maxCardinality (obere Grenze der Anzahl) - owl:minCardinality (untere Grenze der Anzahl) - owl:Cardinality (exakte Anzahl)


• Dient aktuell nur zur Repräsentation von Wissen • Erfüllt noch keine alltäglichen Zweck• Viel Arbeit, um alles Wissen in Ontologien zu

transportieren• Schwer zu erweitern



Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!


Date post:	28-Jan-2016
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Ontologiesprachen XML / RDF / OWL in Protegé

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