OWLRDF基础-教学讲解课件

OWL、RDF基础简介OWL、RDF基础简介目录2023/9/52计算机科学与工程学院目录2023/7/302计算机科学与工程学院RDF简介-总览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（ResourceDescriptionFramework）语义：RDFS（RDFSchema）,OWL（WebOntologyLanguage）语法：Turtle/TriG/RDF-XML另：RDF有时会作为上述全部的统称2023/9/53计算机科学与工程学院RDF简介-总览用于信息交换的语言主要需要包含三个部分：20RDF简介-基本元素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(UniformResourceIdentifier)的形式表现。例：421的冰箱可以标识为：

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) http://2023/9/54计算机科学与工程学院RDF简介-基本元素RDF以图为中心，元素少，使用简单，主要RDF简介-基本元素图：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 <:东南大学计算机学院><:成员><:东南大学>. <:KSE实验室><:成员><:东南大学计算机学院>.2023/9/55计算机科学与工程学院RDF简介-基本元素图：使用RDF建模知识的结构，这里的图是RDFS简介-概述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。2023/9/56计算机科学与工程学院RDFS简介-概述RDFS用以给RDF添加语义，而添加语义的RDFS简介-类RDFS中的类：在RDFS中，使用谓词<rdf:type>来表示类与实例之间的关系，比如：:东南大学<rdf:type>:学校.<rdfs:Resource>：所有资源的类，所有RDF定义的事物都属于此 :学校<rdf:subClassOf><rdfs:Resource>.<rdfs:Class>：所有类的类 :学校<rdf:type><rdfs:Class>.<rdfs:Literal>：所有文字（数字、字符串、IRI等）的类

略<rdfs:Datatype>：所有数据类型的类 xsd:integer<rdf:type><rdfs:Datatype>.<rdf:Property>：所有属性的类 <rdf:type><rdf:type><rdf:Property>.注：这里加<>是为了更清楚的标识，并不在语言规范之内。2023/9/57计算机科学与工程学院RDFS简介-类RDFS中的类：2023/7/307计算机科RDFS简介-属性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<rdfs:domain>：描述属性与其定义域的关系 <:就读><rdfs:domain>

<:学生>.<rdfs:range>：描述属性与其值域的关系 <:就读><rdfs:range><:学校>.<rdfs:type>：描述类与实例的关系(instanceof)

略<rdfs:subClassOf>：描述父子类的关系 <rdfs:Datatype><rdfs:subClassOf><rdfs:Literal>.<rdfs:subPropertyOf>：描述父子属性之间的关系 <:租住><rdfs:subPropertyOf><:居住>.2023/9/58计算机科学与工程学院RDFS简介-属性RDFS中的属性：2023/7/308计算RDFS简介-属性RDFS中的描述属性：<rdfs:label>：描述资源的名称，用以给人阅读 <rdfs:label>"Bayes"@en.<rdfs:comment>：描述资源的信息，用以给人阅读

<:某个资源><rdfs:comment>“这里可以随便写点描述什么的".2023/9/59计算机科学与工程学院RDFS简介-属性RDFS中的描述属性：2023/7/309RDFS简介-其他内容RDFS中的一些工具：容器：Class:<rdfs:Container><rdf:Bag><rdf:Seq><rdf:Alt><rdfs:ContainerMembershipProperty>Instance:<rdfs:member>(rdf:_1,rdf:_2,rdf:_3...)集合：<rdf:List><rdf:first><rdf:rest><rdf:nil>具体化词汇：<rdf:Statement><rdf:subject><rdf:predicate><rdf:object>功能性词汇：<rdfs:seeAlso><rdfs:isDefinedBy><rdf:value>2023/9/510计算机科学与工程学院RDFS简介-其他内容RDFS中的一些工具：2023/7/3OWL简介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2023/9/511计算机科学与工程学院OWL简介一个领域中概念的显式的形式化规约称之为本体(ontOWL简介OWL2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OWL2的函数式语法和曼彻斯特语法。注：下面的示例使用Turtle语法。OWL2可以分为：OWL2Full，OWL2DL，OWL2LiteOWL2EL，OWL2QL，OWL2RL元素上OWL2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。2023/9/512计算机科学与工程学院OWL简介OWL2建立在RDF(S)的基础之上。2023/OWL简介-类OWL2中类通过owl:Class来定义。owl:Class与rdfs:Class：owl:Class是rdfs:Class的子集，在OWLFULL中，owl:Class与rdfs:Class完全等价，在OWLDL及OWLLite中，owl:Class是rdfs:Class的真子集。其区别在于，OWLDL中owl:Class无法不包括文字资源的类，即rdfs:Literalowl:Thing与owl:Nothingowl: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2023/9/513计算机科学与工程学院OWL简介-类OWL2中类通过owl:Class来定义。2OWL简介-类-类的表示注：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:typeowl:Class ]属性限制：[rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:位于; owl:hasValue:南京 ]注：[]表示空节点2023/9/514计算机科学与工程学院OWL简介-类-类的表示注：一个类在三元组中可以出现在主体和OWL简介-类-类公理-类关系<rdfs:subClassOf>：子类关系 略<owl:equivalentClass>：类等价 <:东南大学><owl:equivalentClass><:东大>.<owl:disjointWith>：不相交关系 <:大学><owl:disjointWith><:小学>.

2023/9/515计算机科学与工程学院OWL简介-类-类公理-类关系<rdfs:subClassOWL简介-类-类公理-集合描述<owl:complementOf>：补集关系， [<owl:complementOf><:非生物>] 注：本体中的类或个体必须属于两者之一。<owl:unionOf>：并集关系， [<owl:unionOf>（:在南京的大学 :不在南京的大学） ]<owl:intersectionOf>：交集关系， [<owl:intersectionOf>（: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。2023/9/516计算机科学与工程学院OWL简介-类-类公理-集合描述<owl:complemOWL简介-类-类公理-属性限制-量词限制<owl:allValuesFrom>：全称限制， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:科目情况; owl:allValuesFrom:通过 ]<owl:someValuesFrom>：存在限制， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:科目情况; owl:someValuesFrom:未通过 ]<owl:hasValue>：值限制 [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:选课; owl:hasValue:人工智能 ]2023/9/517计算机科学与工程学院OWL简介-类-类公理-属性限制-量词限制<owl:allOWL简介-类-类公理-属性限制-基数限制<owl:cardinality>：基数限制（等值关系）， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:选课; owl:cardinality:”10”^^xsd:integer ]<owl:qualifiedCardinality>：基数类型+类型限制(等值关系)， [rdf:typeowl: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:onDatatypexsd:integerowl:withRestrictions([xsd:minInclusive“18”^^xsd:integer])owl:hasSelf“true”^^xsd:Booleanowl:hasKey(:name:password)联合主键对应的有<owl:minCardinality> <owl:maxCardinality> <owl:minQualifiedCardinality> <owl:maxQualifiedCardinality>2023/9/518计算机科学与工程学院OWL简介-类-类公理-属性限制-基数限制<owl:carOWL简介-属性-属性类型注: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：<:age><rdf:type><owl:DatatypeProperty>.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label2023/9/519计算机科学与工程学院OWL简介-属性-属性类型注:属性只存在于个体上，不存在于类OWL简介-属性-属性类型顶层和底层属性：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<:isPartOf>B. B<:isPartOf>C. =>A<:isPartOf>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<:friendOf>B. =>B<:friendOf>A.成立 非对称：A<:parentOf>B. =>B<:parentOf>A.不成立2023/9/520计算机科学与工程学院OWL简介-属性-属性类型顶层和底层属性：对象属性的顶层和底OWL简介-属性-属性类型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<:age>25^^xsd:integer. 反函数型： <东南大学><校区><东大九龙湖校区>.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：parentOf2023/9/521计算机科学与工程学院OWL简介-属性-属性类型函数型和反函数型属性(owl:FuOWL简介-属性-属性公理注: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<rdfs:range><学生>. P<rdfs:range><男性>. APB.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， <:parentOf><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:inverseOf><:childOf>.2023/9/522计算机科学与工程学院OWL简介-属性-属性公理注:本部分介绍的属性公理本身作为属OWL简介-属性-属性公理等价属性(owl:equivalentProperty)：用以表示其与另一个属性等价， <:isPartOf><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:equivalentProperty><dbpedia:partOf>.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， <:isPartOf><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:disjointProperty><:consistOf>.属性链(owl:propertyChainAxiom)：用以表示可以通过一个链状结构推导得到，<:studyIn><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:propertyChainAxiom><:studentOf:departmentOf:locate>.A<:studentOf><东南大学计算机学院>.<东南大学计算机学院><:departmentOf><东南大学>.<东南大学><:locate><江苏>.=>A<:studyIn><江苏>.2023/9/523计算机科学与工程学院OWL简介-属性-属性公理等价属性(owl:equivaleOWL简介-个体断言类由个体组成，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。<rdf:type>：类和属性断言，

类和属性断言以rdf:type的形式声明。另外，在OWL2DL中，类和实例不能同时作为一个主体的属性。 <:学校><rdf:type><owl:Class>. <:东南大学><rdf:type><:学校>.<owl:sameAs>：同一性断言，表明个体相同 <:东南大学><owl:sameAs><:SEU>.2023/9/524计算机科学与工程学院OWL简介-个体断言类由个体组成，对于个体或者个体可以添加一OWL简介-个体断言<owl:differentFrom>：不同性断言， <:东南大学><owl:differentFrom><:南京大学>.如果不同的比较多的话可以使用<owl:allDifferent>, _:x<rdf:type><owl:allDifferent>; <owl:member>(: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).<owl:NegativePropertyAssertion>：负断言，表示某个事实不成立， _:x<rdf:type><owl:NegativePropertyAssertion> <owl:sourceIndividual><:东南大学> <owl:assertionProperty><:位于> <owl:targetIndividual><:福建>2023/9/525计算机科学与工程学院OWL简介-个体断言<owl:differentFromOWL简介-分类OWL2FULL： 完整的OWL语言，兼容RDF，不可判定故无法完备或 高效推理。OWL2DL： 在OWL2Full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。OWL2Lite： 在OWL2DL的基础上作出一些限制，仅提供分类等次、 简单约束等功能。

OWL2FULLOWL2DLO