Entstehungsgeschichte des World Wide Web (1) Teil III. Techniken & Sprachen des Semantic Web. Entstehungsgeschichte des World Wide Web (3)

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1 Entstehungsgeschichte des World Wide Web (1) Vision: Verfügbares Wissen umfassend zugänglich zu machen. Teil III Techniken & Sprachen des Semantic Web Frühe Ideen von: Herbert George Wells ( ) Schriftsteller u. a. von Science-Fiction Literatur Idee einer permanenten Welt-Enzyklopädie World Brain... creating a new world organ for the collection, indexing, summarizing and release of knowledge Technische Umsetzung auf Mikrofilm SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-1 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-2 Entstehungsgeschichte des World Wide Web (2) Vannevar Bush ( ) Amerik. Ingenieur und Analogrechner-Pionier Analoge Differentialgleichungsmaschine (um 1927) As We May Think [Atlantic Monthly, 1945] Grundkonzept Hypermediasystem: Memory Expander (Memex) A memex is a device in which an individual stores all his books, records, and communications, and which is mechanized so that it may be consulted with exceeding speed and flexibility. Individuelle Vernetzung mit Hilfe von Trails Entstehungsgeschichte des World Wide Web (3) Douglas Engelbart (1925) Fortführung von Bushs Ideen in A conceptual Framework for the Augmentation of Man s Intellect. Computereinsatz / Engelbart entwickelt Maus u. bildschirmbasierte Interaktion On-Line-System (NLS): Editor für Brainstormingsitzungen, Hypertextvernetzung, Telekonferenz, Textverarbeitung, Tatsächliche Implementierung ab 1962 im Stanford Research Institute (Demo 1968) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-3 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-4

2 Entstehungsgeschichte des World Wide Web (4) Entstehungsgeschichte des World Wide Web (5) Ted Nelson (1937) Amerik. Schriftsteller und Journalist Prägte die Begriffe Hypertext und Hypermedia 1965 By Hypertext I mean nonsequential writing text that branches and allows choice to the reader, best read at an interactive screen. Project Xanadu: Docuverse-Prinzip mit Versionierung und Referenzierung ( a magic place of literary memory where nothing is ever forgotten ) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-5 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-6 Entstehungsgeschichte des World Wide Web (6) Entstehungsgeschichte des World Wide Web (7) Das ARPANET Projekt der ARPA (Advanced Projects Research Agency) ab 1962 Netz zwischen vier US-Universitäten ab 1971, TCP/IP ab 1973, später UDP und Anwendungen wie FTP, SMTP Ab ca Begriff des Internet Tim Berners-Lee Proposal 1989: Hypertextsystem als Infrastrukturprinzp für Informationen im CERN Erweiterung auf beliebige Medien und ortsunabhängig: URI Request/Reply-Protokoll: HTTP Beschreibungssprache: HTML Entwicklung des ersten Web-Servers und Browsers Z. Z. Lehrstuhl am MIT & Vorstand des W3C SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-7 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-8

3 Entstehungsgeschichte des World Wide Web: CERN-Proposal 1989 Aktuelle Entwicklung des WWW Medienintegration und Interaktion Skripte, Flash, JavaScript, Java,... Video, Audio, Animation, Bild, Text,... Anwendungen Chat-Rooms, Tauschbörsen, Auktionen, Marktplätze, private Netze,... e-business (B2C, B2B, Online-Banking,...) Endgeräte WAP-Handy, wearables,... ubiquitous computing Das WWW zur Informationsbeschaffung, Kommunikation, Kooperation, Interaktion,... SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-9 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-10 Aber... Das Semantic Web CERN Proposal, (Tim Berners-Lee) 1989: An intriguing possibility, given a large hypertext database with typed links, is that it allows some degree of automatic analysis. It is possible to search, for example, for anomalies such as undocumented software or divisions which contain no people. Wie müsste ein Softwareagent aussehen, der z. B. folgende Frage beantworten kann: Welche Hotels in Ulm besitzen drei oder mehr Sterne? Wie unterscheidet man Web-Seiten von Hotels von anderen Seiten? Welche Hotels befinden sich in Ulm? Wie erkennt man die Anzahl der Sterne eines Hotels? W3C: Semantic Web Activity The Semantic Web is an extension of the current web in which information is given well-defined meaning, [...] that it can be used by machines not just for display purposes, but for automation, integration and reuse of data across various applications. [SW Activity Statement 2001] & [The Semantic Web, Scientific American 2001] Seit Feb offiziell eine sog. Activity des W3C (Nachfolger der Metadata Activity). T. Berners-Lee (W3C/MIT), J. Hendler (DARPA/U. Maryland), R. Hayes (U. West Florida), O. Lassila (W3C/Nokia),..., Stanford U., U. Karlsruhe, U. Manchester,... Siehe auch SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-11 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-12

4 Das Semantic Web als Erweiterung des WWW Die Semantic Web Schichtenarchitektur Geerbte Schlüsseleigenschaften: Trust Universell: Nicht ausschließlich fokussiert auf Texte, sondern auch auf Bilder, Audio, Video, Annimationen,... Dezentral: Es muss möglich sein im eigenen Bereich seine persönliches SW zu definierten (ohne zentrale Server / Dienste) Erweiterbar: Offen für zukünftige Anwendungen und Geräte Anarchisch: Jeder muss in der Lage sein, seine Bedeutung auszudrücken zu können oder eigene Erweiterungen zu etablieren XHTML Proof Logic Ontology vocabulary RDF + RDF Schema Digital Signature Ausdrucksmächtig: Fähig genug, um keine Einschränkungen bzgl. des Umfangs oder der Inhalte XML + Namespace + XML Schema Unicode URI SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-13 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-14 Extensible Markup Language (XML) XML ist eine erweiterbare Markup-Sprache ([XML 1.0] / [XML 1.1]) eine Syntax für Dokumente eine Meta-Markup-Sprache eine Sprache für Syntax und Semantik, nicht für Formattierung Als Sprache hat XML eine Grammatik und ein Vokabular (in gewisser Weise) XML ist eine Markup-Sprache, d. h. sie beschreibt, was der Text ist (deskriptiv), nicht was damit gemacht werden soll (prozedural insb. keine Programmiersprache) sie wird nicht kompiliert und kann maschinell zerteilt werden (Parser) Vgl. Latex, troff, HTML. Markup Annotation, Auszeichnung (insbes. von Texten) Verwendung von Tags: <tag1>...</tag1> oder <tag2 /> XML als Meta-Markup-Sprache XML ist eine Meta-Markup-Sprache: mit Unterschieden zu HTML: in HTML: feste vordefinierte Menge von Tags (und zugehörigen Attributen) in XML: durch Benutzer definiert, so wie gewünscht und benötigt XML als Sprache legt nur fest, wie Annotation vorzunehmen sind. Definierte Tags werden in einer Document Type Definition (DTD) dokumentiert. Meta-Syntax für die Definition von Anwendungsbereich-spezifischen Markup-Sprachen: MathML, MusicML, usw. XML ist Erweiterung von HTML HyperText Markup Language und Vereinfachung von SGML Standard Generalized Markup Language (ISO-Standard) XML vom WWW-Konsortium (W3C) entwickelt und als Empfehlung (Recommendation) publiziert. Inzwischen weitgehend als defacto-standard akzeptiert und genutzt hersteller-neutral (vgl. Netscape-Microsoft-Streit) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-15 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-16

5 Anwendungen von XML Wohlgeformtheit XML-Anwendung: eine spezifische Markup-Sprache, die die XML-Meta-Syntax benutzt Im Rahmen der allgemeinen XML-Syntax können verschiedene XML-Anwendungen ihre eigene, eingeschränktere Syntax und eigenes Vokabular definieren. Eine weitere Syntax-Ebene kann darüber gelegt werden, z. B. für Datentypen (vgl. auch mit XML Schema). Einige Anwendungsbeispiele: Chemical Markup Language Health Level Seven XML Patient Record Architecture Molecular Dynamics Markup Language (MoDL) BIOpolymer Markup Language (BIOML) Gene Expression Markup Language (GEML) Bioinformatic Sequence Markup Language Human Resources Markup Language usw. XML-Dokumente müssen Regeln der Wohlgeformtheit genügen: Alle geöffneten Tags auch geschlossen Leere Tags mit /> geschlossen Eindeutiges Wurzelelement Kein Überlappen von Elementen Attribut-Werte in Anführungszeichen Die Symbole < und & nur zu Beginn von Tags und Entities Nicht erlaubt ist z. B. <tag1> <tag2> </tag1> </tag2> Bemerkung: Auch HTML-Dokumente müssen (mit Ausnahmen) wohlgeformt sein auch wenn viele Browser hier sehr tolerant sind. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-17 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-18 XML-Beispiel: XML-Beispiel: -Dokument als Baum < > <head> <from> <name>thorsten Liebig</name> </from> <to> <name>thilo Deussen</name> </to> <subject>letztes Übungsblatt</subject> </head> <body> <p>hallo Thilo, wir müssen unbedingt noch ein Übungsblatt zu XML, RDF, RDF Schema und bzw. oder OWL machen. Grüße </p> <attach name="blatt8.latex"/> </body> </ > Jedes (wohlgeformte) XML-Dokument bildet einen geordneten, markierten Baum. < > <head> <body> <from> <to> <subject> <p> <attach> <name> <address> <name> <address> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-19 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-20

6 HTML und XML im Vergleich Formatierung mit Style Sheets Beschreibung einer Veranstaltung (layout-orientiert): <dt>vorlesung <dd>wissensmodellierung und wissensbasierte Systeme <ul> <li>dozent: Friedrich von Henke</li> <li>raum: O27/3211</li> <li>dienstag: 12:30-14:00</li> <li>donnerstag: 10:15-11:45</li> <li>zeitraum: SS09</li> </ul> </dd> </dt> in XML (struktur-orientiert): <reading> <title>wissensmodellierung und wissensbasierte Systeme </title> <instructor>friedrich von Henke </instructor> <room>o27/3211</room> <lecture>dienstag: 12:30-14:00 </lecture> <lecture>donnerstag: 10:15-11:45 </lecture> <term>ss09</term> </reading> XML vereinfacht die Extraktion von Informationen, sofern die Bedeutung der Tags vereinbart und bekannt ist. XML enthält aber keine Formatierungsinformationen per se. Festlegung der Formattierung durch Style Sheets (CSS1, CSS2, XSL). Beispiel: READING {display: block; font-family: New York, Times New Roman, serif} TITLE {display: block; font-size: 24pt; font-weight: bold; font-family: Helvetica, sans} INSTRUCTOR {display: block} ROOM {display: block} LECTURE {display: block} TERM {display: block; font-style: italic}... Verbindung eines Style Sheets mit Dokument: <?xml-stylesheet type="text/css" href="song.css"?> <reading> <title>wissensmodellierung und wissensbasierte Systeme</title>... SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-21 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-22 DTD: Beispiel <!element (head, body)> <!element head (from, to+, cc*, subject)> <!element from (name?, address)> <!element to (name?, address)> <!element name (#PCDATA)> <!element address (#PCDATA)> <!element subject (#PCDATA)> <!element body (p attach)*> <!element p (#PCDATA)> <!element attach EMPTY> <!attlist attach encoding (mime binhex) "mime" name CDATA #REQUIRED> Umgangsprachlich: Eine muss die Elemente HEAD und BODY haben. HEAD muss FROM, ein oder mehrere TOs, kein oder mehrere CCs u. ein SUBJECT haben. Sowohl FROM wie TO kann ein NAME und muss ein ADDRESS enthalten. NAME, ADDRESS und SUBJECT sind einfach Text. BODY ist eine Mischung aus Ps und ATTACHes. Ein P enthält nur Text. Ein ATTACH enthält nichts, hat aber ein Attribut ENCODING, dessen Wert entweder mime oder binhex ist (default mime); Ein ATTACH hat auch ein Attribut NAME, dessen Wert beliebiger Text sein kann, der aber angegeben werden muss. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-23 DTDs und gültige XML-Dokumente CDATA: Character Data PCDATA: Parsed Character Data Syntax auf Grundlage der EBNF: * : Null oder mehrere Wiederholungen + : Eine oder mehrere Wiederholungen? : Optional Eine XML-Dokument ist gültig, wenn es wohlgeformt ist, eine Document Type Definition (DTD) hat, die im DTD spezifizierten Einschränkungen erfüllt. DTD Entwurfsmöglichkeiten: from scratch Reverse Engineering: Extraktion einer DTD aus (evtl. mehreren) bestehenden XML-Dateien (z. B. mit XMLSpy, Oxygen) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-24

7 XML-Deklaration und Attribute Namespaces (1) Zu jedem XML-Dokument gehört eine XML-Deklaration, z. B.: <?xml version="1.0" encoding="utf-8" standalone= no?> Attribut version: notwendig (1.0 oder 1.1 (Recommendation 2/2004)) Attribut standalone: Wert yes oder no Attribut encoding: Werte UTF-8, , usw. Attribute, z. B.: <PHOTO xlink:type="simple" xlink:show="onload" xlink:href="hotcop.jpg" ALT="Victor Willis in Cop Outfit" WIDTH="100" HEIGHT="200" /> Angabe der Form name="value" wie in HTML Im allgemeinen benutzt für Meta-Information Attribut-Werte in Anführungszeichen (single or double quotes) z.b.: <A HREF=" > oder <DIV ALIGN= CENTER > aber nicht: <A HREF= oder <DIV ALIGN=CENTER> XML Namensraum (namespace): W3C Recommendation (1/1999) (siehe auch Namensräume erlauben es, gleichzeitig (d. h. in demselben Dokument) Elemente und Attribute aus verschiedenen XML-Anwendungen zu benutzen, Ähnlich den Namensräumen, packages oder Modulen in Programmiersprachen. Tag-Namen aus unterschiedlichen XML-Anwendungen werden durch unterschiedliche Präfixe unterschieden. Der Präfix ist von lokalen Namen durch : getrennt: prefix:tagname Namensräume stellen eine weitere Ebene von XML dar: prefix:name ist gültiges Tag. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-25 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-26 Namespaces (2) Namespaces: Beipsiel Namensraum-Bindung URIs identifizieren ELemente und Attribute, die zu verschiedenen XML-Anwendungen gehören. Präfix wird gebunden an URI eines Namensraums, indem ein Attribut xmlns:prefix an das Element oder einen seiner Vorgänger angehängt wird. Der Wert des Attributes xmlns:prefix ist ein URI, der auf eine Beschreibung der Namensraum-Syntax zeigen sollte. In einem Element können als Attribute Bindungen für mehrfache Namensräume angegeben werden. Namen ohne Präfix gehören zum default Namensraum. Beispiel mit 2 Namensräumen: jeweils Addressen-Teile für Post und Telekom <mail:address xmlns:mail=" xmlns:tele=" <mail:name>xaver M. Linde</mail:name> <mail:street>wikingerufer 7</mail:street> <mail:town>10555 Berlin</mail:town> <mail:rechnung>12.50</mail:rechnung> <tele:phone>030/ </tele:phone> <tele:phone>030/ </tele:phone> <tele:fax>030/ </tele:fax> <tele:rechnung>76.20</tele:rechnung> </mail:address> Das Wurzel-Element mail:address und die Kinder mail:name, mail:street usw. haben Präfix mail, der an URI für deutschepost gebunden ist entsprechend Präfix tele Die Vorkommen von rechnung werden durch die Präfixe eindeutig. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-27 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-28

8 XSL und XSLT XSL und XSLT: Beispiel (1) XSL: Extensible Stylesheet Language XSLT: XSL Transformationen XSLT ist eine regel-basierte Transformationssprache für XML-Dokumente: Deskriptiv: es werden Muster (templates) angegeben ( Programmieren durch Beispiel ) Enthält auch Instruktionselemente Ergebnis einer Transformation kann wieder ein XML-Text, HTML-Text, WAP-Text, PDF oder einfacher Text sein,... Transformation kann stattfinden im Server, beim Klienten, oder off-line XSL/XSLT benutzen XML-Syntax Beispiel für XML als Meta-Sprache <addresses> <address> <name>xaver M. Linde</name> <street>wikingerufer 7</street> <town>10555 Berlin</town> </address> <address> <name>john Doe</name> <street>42 Gary Cooper Street</street> <town>stanwyck City</town> </address> </addresses> Ein Stylesheet hat Muster (templates) für die Wurzel des Dokuments und für Adressen-Elemente: <xsl:stylesheet xmlns:xsl=" <xsl:template match="/"> <html> <head><title>addresses </title></head> <body bgcolor="white"> <xsl:apply-templates/> </body> </html> </xsl:template> </xsl:stylesheet> <xsl:template match="address"> <p> <i><xsl:value-of select="name"/></i><br/> <xsl:value-of select="street"/><br/> <b><xsl:value-of select="town"/></b> </p> </xsl:template> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-29 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-30 XSL und XSLT: Beispiel (2) Output: <!DOCTYPE HTML PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.0//EN" " <html> <head><title>addresses</title></head> <body bgcolor="white"> <p><i>xaver M. Linde</i><br> Wikingerufer 7<br/> <b>10555 Berlin</b> </p> <p><i>john Doe</i><br> 42 Gary Cooper Street<br/> <b>stanwyck City</b> </p> </body> </html> XSLT benutzt XPath für die Selektion von Teilen eines XML-Dokuments Z. B.: <xsl:template match="/"> bezeichnet die Dokument-Wurzel <xsl:value-of select="name"/> selektiert ein Element name SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-31 XML und Semantik Tags in XML können in erster Annäherung als semantisches Markup angesehen werden, wenn (für menschliche Leser) bedeutungsvolle Namen gewählt werden. ABER: für die Maschine ist ein beliebiges Tag so gut wie jedes andere! XML ist primär gedacht für maschinelle Generation bzw. (Weiter-)-Verarbeitung von Dokumenten; d. h. bedeutungsvolle Tag-Namen sind nur für menschliche Leser interessant. Einsatz von XML zur Darstellung von Text/Dokumenten/Daten gedacht für Datenaustausch zwischen Anwendungen (Programmen), Informationsaustausch zwischen Firmen Datenübertragung über das Internet Austausch erfordert Festlegung eines gemeinsamen Vokabulars und dessen Bedeutung community-specific DTD s, branchen-spezifische Einzellösungen SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-32

9 Zusammenfassung: XML RDF Resource Description Framework XML als Meta-Markup-Sprache ( selbst-beschreibende Sprache ) XML entwickelt sich zum de-facto Standard für die Darstellung strukturierter Information, insbesondere im Kontext des Austauschs von Daten (Information, Dokumenten) über Intra-/Internet. Die Strukturen eines XML-Dokuments sind baumartig. Trennung von Struktur und Präsentation bzw. Verarbeitung Links ermöglichen internet-weite Verbindung zwischen Dokumenten. Durch geeignete Wahl von Element-Tags kann intendierte Semantik der Elemente suggeriert werden, die für einfache Prozesse (z. B. Extraktion bestimmter Komponenten) ausreicht. Wirklich maschinell verwertbare Semantik erfordert eine weitere (Meta-)Ebene, auf der die Semantik formal festgelegt wird (erster Schritt dazu bildet RDF (Resource Description Framework)). Einführung (aus den Original-Dokumenten) WWW originally built for human consumption. Data machine-readable, but not machine-understandable It is very hard to automate anything on the Web. Because of volume, it is not possible to manage it manually. Proposed solution: use metadata to describe the data on the Web. Metadata: data about data ; Example: library catalog is metadata about publications In this context: data describing Web resources Distinction between data and metadata not absolute, depends primarily on a particular application.often the same resource is interpreted in both ways simultaneously. Resource Description Framework (RDF) a foundation for processing metadata. provides interoperability between applications that exchange machine-understandable information on the Web. Emphasizes facilities to enable automated processing of Web resources. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-33 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-34 RDF Datenmodell (1) RDF Datenmodell (2) Motivation: Bisher keine Beziehungen zwischen Entitäten (Tags). URIs sind lediglich ein Mechanismus, um Daten verteilt repräsentieren zu können. Für ein funktionierendes Semantic Web ist es eine Voraussetzung Beziehungen zwischen Entitäten ausdrücken zu können RDF bietet ein Modell für die Repräsentation solcher Metadaten. RDF ist Domänen-neutral, d. h. es werden keine besonderen Annahmen über den Anwendungsbereich gemacht. Wichtig: RDF ist ein Datenmodell und abstrahiert damit von jeglicher Syntax (Syntax-neutral). Zwei Aussagen in RDF sind äquivalent, gdw. ihre Datenmodelle gleich sind. Siehe Resource Description Framework (RDF): Syntax Rec. 2/2004) Semantics (Rec. 2/2004) Das Datenmodell besteht aus drei Objekttypen: Resources Alle Dinge/Entitäten in RDF sind resources. Dies kann z. B. eine gesamter Web-Site, eine Web-Seite oder ein spezielles XML-Element sein alles was eine URI besitzt. Evtl. etwas, auf das nicht direkt über das Web zugegriffen werden kann. Properties Eine Property ist ein spezieller Aspekt, Charakteristik, Attribut oder Beziehung, die eine Resource beschreibt oder besitzt. Statements Eine Resource zusammen mit einer namentlichen Property und dem Wert für diese Property bildet ein Statement. Die drei Einzelteile eines Statements werden Subjekt, Prädikat und Objekt genannt. Ein Objekt kann eine Resource oder ein sog. Literal sein (d. h. eine URI oder ein String / primitiver Datentyp). SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-35 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-36

10 Ein einfaches RDF-Beispiel Ein einfaches RDF-Beispiel (Triple und Graphdarstellung) Statement Nr. 1: Subjekt: Prädikat: marriedwith Objekt: In XML-Darstellung und als gerichter Graph (vgl. mit Subject Predicate Object ulm:marriedwith rdf:type rdf:property ulm:marriedwith <?xml version= 1.0 encoding= ISO ?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns=" <rdf:property rdf:id="marriedwith"/> <rdf:description rdf:about=" <marriedwith rdf:resource=" </rdf:description> </rdf:rdf> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-37 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-38 Reifikation (1) Reifikation (2) confirmedby rdf:subject confirmedby rdf:statement rdf:type rdf:object rdf:predicate marriedwith marriedwith Ein Statement kann selber wieder als Resource in einem weiteren Statement verwendet werden. Reifikation (in etwa Vergegenständlichung) Technisch wird hierzu folgende Konstruktion angewendet. rdf:subject, rdf:predicate, rdf:object und rdf:type sind Properties der RDF-Spezifikation. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-39 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-40

11 Reifikation (3) Reifikation (4) In XML-Darstellung und als gerichter Graph ( <?xml version= 1.0 encoding= ISO ?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns=" <rdf:property rdf:id="marriedwith"/> <rdf:description rdf:about=" <marriedwith rdf:resource=" </rdf:description> <rdf:statement> <rdf:subject rdf:resource=" <rdf:predicate rdf:resource="#marriedwith"/> <rdf:object rdf:resource=" <confirmedby rdf:resource=" </rdf:statement> </rdf:rdf> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-41 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-42 RDF: Abkürzende XML-Syntax (1) RDF: Abkürzende XML-Syntax (2) Besteht ein Property-Wert aus einem Literal, so kann dieses als Tag-Attribut geschreiben werden. D. h. folgende RDF-Fragmente sind äquivalent: <Description about=" <s:creator>ora Lassila</s:Creator> </Description> <rdf:description about=" s:creator="ora Lassila"/> Bei Descriptions mit type-angabe, kann der Typname als Elementname verwendet werden: <rdf:description rdf:id="marriedwith2"> <rdf:type rdf:resource=" </rdf:description> <rdf:property rdf:id="marriedwith"/> Wird in einer Beschreibung auf eine separat definierte Beschreibung bezug genommen, kann alternativ auch eine einzige geschachtelte Beschreibung geschrieben werden. <rdf:description about=" <s:creator rdf:resource=" </rdf:description> <rdf:description about=" <v:name>ora Lassila</v:Name> </rdf:description> Ist äquivalent mit: <rdf:description about=" <s:creator> <rdf:description about=" <v:name>ora Lassila</v:Name> </rdf:description> </s:creator> </rdf:description> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-43 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-44

12 RDF: Containers (1) Oftmals möchte man sich auf eine Menge von Ressourcen beziehen. Hierfür existieren in RDF drei Typen von Container: Bag Eine ungeordnete Liste von Ressourcen oder Literalen für Properties mit mehreren Werten. Mehrfachvorkommen sind erlaubt. Sequence Eine geordnete Liste von Ressourcen oder Literalen für Properties mit mehreren Werten. Mehrfachvorkommen sind erlaubt. Alternative Eine Liste von Ressourcen oder Literalen, die Alternativen für einen Wert einer Property darstellen. Ein Container stellt eine Ressource dar, dessen Elemente mit den generischen Properties rdf:_1, rdf:_2, rdf:_3, usw. referenziert wird (alternativ auch mit rdf:li). RDF: Containers (2) Beispiel: Die Studenten (einer best. Vorlesung) sind Adrian, Jürgen, Stephan, Michael, Thomas, Felix und Florian. <?xml version= 1.0 encoding= ISO ?> <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:online="..."/> <rdf:bag rdf:id="studenten"> <rdf:li rdf:resource="adrian"/> <rdf:li rdf:resource="jürgen"/> <rdf:li rdf:resource="stephan"/> <rdf:li rdf:resource="michael"/> <rdf:li rdf:resource="thomas"/> <rdf:li rdf:resource="felix"/> <rdf:li rdf:resource="florian"/> </rdf:bag> </rdf:rdf> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-45 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-46 RDF: Containers (3) RDF Vocabulary Description Language: RDF Schema RDF stellt eine anwendungsunabhängiges Modell zur Repräsentation von Daten über Daten dar. Mit RDF lassen sich Vokabularien definieren. Ein abstraktes klassenorientiertes Vokabular stellt RDF Schema dar. Entworfen mit der Absicht, eine gemeinsame aber dennoch allgemeine Grundlage für darauf aufbauende (Semantic Web) Sprachen zu definieren. RDF Schema Spezifikation ist eine Form von Meta-Daten und lässt sich deshalb in RDF darstellen (kompakt aber z. T. verwirrend). Simples Typ-System mit zwei grundlegenden Strukturierungsmöglichkeiten: Klassenhierarchie: Definition von Klassen und Angabe von Subklassenbeziehungen. Property-Hierarchie: Definition von Properties und Angabe von Subproperty-Beziehungen. Verwandtschaft mit Ontologien SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-47 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-48

13 RDF (Schema): Basic Vocabulary Klassen RDF(Schema): Basic Vocabulary Properties (1) Klassenname rdfs:resource rdfs:class rdf:property rdfs:literal rdf:statement rdfs:container rdf:bag rdf:seq rdf:alt Kommentar Alle referezierbaren Dinge sind Ressourcen Korrespondiert mit bestimmte Typen oder Kategorien von Ressourcen Repäsentiert die Ressourcen, die RDF Properties sind Selbstbeschreibende Knoten wie z. B. Strings Die Klasse der RDF Statements Die Oberklasse aller Mengen-Klassen Die Klasse der ungeordneten Mengen Die Klasse der geordneten Mengen Die Klasse der (Mengen-)Alternativen Property-Name Kommentar Domain Range rdfs:domain Einschränkung des Ursprungsbereichs Prop Class rdfs:range Einschränkung des Bildbereichs Prop Class rdf:subject rdf:predicate rdf:object Bezeichnet die Ressource, die das Subjekt eines RDF Statements ist Bezeichnet die Ressource, die das Prädikat eines RDF Statements ist Bezeichnet die Ressource, die das Objekt eines RDF Statements ist Statmnt Statmnt Res Prop Statmnt rdf:type Instanzbeziehung bzgl. einer Res Class rdfs:member Elementbeziehung zu einer Menge Containr Class rdfs:subclassof Spezialisierungbeziehung zw. Klassen Class Class SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-49 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-50 RDF (Schema): Basic Vocabulary Properties (2) RDF Schema: Mengendarstellung Property-Name Kommentar Domain Range rdfs:subpropertyof rdf:value rdfs:comment Spezialisierungsbeziehung zw. zwei Properties Identifiziert den Wert einer Property (falls diese Ressource ist) Zur natürlich-sprachlichen Beschreibung der Ressource Prop Prop Res rdfs:label Verständlicher Ressourcen-Name Res Lit rdfs:seealso Bezeichnet eine Ressource, die zusätzliche Informationen liefert Res Res Lit Res Die Spezifikationen: RDF Datenmodell: RDF Schema: SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-51 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-52

14 RDF Schema: Hierarchie RDF Schema: Domain und Range von Properties SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-53 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-54 RDF Schema: Beispiel RDF(S): Meta-Architektur Meta Layer (S) rdfs:class Language Layer (L) rdfs:resource rdfs:class Ontology Layer (O) foo:person rdf:type rdfs:subclassof foo:man Instance Layer (I) marriedwith foo:woman SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-55 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-56

15 RDF: Semantik W3C Recommendation (Feb. 2004): RDF Semantics: Spezifikation einer präzisen modelltheoretischen Semantik für RDF und RDFS. Vorgehen: Standard-Semantik durch Definition einer modelltheoretischen Interpretation. Interpretation für: Resources (referenzierbare Objekte und Literale) Binäre Relationen zwischen Ressourcen bzw. zwischen Ressourcen und Literalen Mit: URIs und annonyme Knoten entsprechen Ressourcen Literale entsprechen Literalwerten Tripel entsprechen binären Relationen Besonderheit hier: Properties sind ebenfalls Ressourcen Problem: Die Ausdrucksmächtigkeit darauf aufbauender Ontologiesprachen (z. B. Beschreibungslogiken) verträgt sich nicht in allen Fällen mit der RDF(S) Semantik. (Definition abgeleiteter Klassen/Konzepte) RDF Anwendungen: Dublin Core Dublin Core ( Die Dubin Core Metadata Initiative ist ein offenes Forum zur Entwicklung von übergreifenden online Metadaten-Standards. Der sog. Dublin Core besteht aus 15 Elementen zur Repräsentation von (Meta)Daten bzgl. Inhalt, Urheberrechte und Zeit beliebiger online-dokumente, die das Ergebnis einer interdisziplinären und internationalen Forschungsgruppe waren. Kontrolliertes Vokabular für Aussagen über Ressourcen Ziele: Einfache Erstellung und Pflege der Metadaten. (kleiner Sprachumfang) Allgemein verständliche und intuitive Semantik (anwendbar auch für Personen ohne Hintergrund in Informatik und Bibliothekswesen usw.) Internationale Ausrichtung (viele verschiedene Sprachversionen; Berücksichtigung versch. Kulturen) Erweiterbarkeit SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-57 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-58 Dublin Core: Elemente (1) Dublin Core: Annotationsbeispiel Content (Inhalt): Title Der Name der gegebenen Ressource Subject Der Gegenstand des Inhalts (Keywords) Description Beschreibung des Inhalts, z. B. durch eine Zusammenfassung, ein Inhaltsverzeichnis, usw. Type Art der Ressource (Image, Text, Sound, Dataset, usw.; vgl. mit dem DCMI Vocabulary) Source Ein Bezug auf die Quelle zu dieser Ressource (z. B. Bild zum Text) Relation Referenz auf eine andere Ressource bzgl. bestimmter Beziehung, z. B. ersetzt hat-version, usw. Coverage Bezug zu Ort, Zeitperiode, usw. <rdf:rdf xmlns:rdf=" xmlns:dc=" <rdf:description rdf:about=" <dc:creator>rose Bush</dc:creator> <dc:title>a Guide to Growing Roses</dc:title> <dc:description>describes process for planting and nurturing different kinds of rose bushes.</dc:description> <dc:date> </dc:date> </rdf:description> </rdf:rdf> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-59 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-60

16 Dublin Core: Anwendungsbeispiel RDF Site Summary (RSS) Problem: Selektion und Aggregation von aktuellen Informationen aus verschiedenen Quellen, z. B. News-Tickern, Mailing-Listen, usw. Aufsuchen der jew. Site Selektion des entsprechenden Kanals/Themenbereichs Idee: Selektive Zusammenführung verschiedener Informationsströme und Präsentation über eine einheitliche Schnittstelle. Voraussetzung: Einheitliche, deklarative Beschreibung (RSS Feed) von Informationsströmen Aggregatoren zur Präsentation der Inhalte (lokale Programme, Web-Browser,...) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-61 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-62 RSS 1.0 Feed (1) RSS 1.0 Feed (2) Ein RSS 1.0 Informationsstrom baut auf RDF auf und besteht aus einer Liste von Items (Einzelnachrichten) bestehend im einfachsten Fall aus Titel Überschrift des Eintrags Link z. B. für weitergehende Informationen Beschreibung Nachricht selbst Beispiel: <item rdf:about=" <title>inferenzdienste im Semantic Web</title> <link> <description> Das Semantic Web kombiniert Methoden der symbolischen Wissensrepräsentation mit Techniken und Sprachen des WWW. Die Verfügbarkeit... </description> </item> Dublin Core Annotationen lassen sich wie folgt in RSS integrieren: <rdf:rdf xmlns:rdf = " xmlns = " xmlns:dc = " <item rdf:about=" <title>... </title>... <dc:creator>thorsten Liebig</dc:creator> <dc:date> </dc:date> </item> </rdf:rdf> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-63 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-64

17 RSS 1.0 Feed (3) RSS 1.0 Erweiterungen, Hinweise und Spezifikation Nachrichtenströme kennzeichnen sich durch aufeinanderfolgende Einzelnachrichten: <rdf:rdf... /> <channel rdf:about=" /Wissensmodellierung/SS03/news.rss"> <title>lehrveranstaltungen der Abt. KI</title> <link> <description>vorstellung von Lehrveranstaltungen im WS 05/06</description> <image rdf:resource=" <language>de-de</language> <items> <rdf:seq> <rdf:li rdf:resource=" <rdf:li rdf:resource=" </rdf:seq> </items> </channel> <item rdf:about="... "> <item rdf:about="... ">... </rdf:rdf> Mit Hilfe von (HTML-artigen) Forms lassen sich auch Daten erfassen/zurücksenden. RSS 1.0 lässt sich aufgrund seiner RDF/XML-Basis leicht erweitern (vgl. Dublin Core). Vorsicht: RSS ist nicht HTML, d. h. Formartierungen wie <p>... </p> oder <br/> werden i. A. als Text interpretiert. Versionenvielfalt kann zu Problemen führen. Spezifikation unter: Weitere Informationen (zu Readern, Kanälen, Tools usw.) auch unter: RSS Info Liste von Feeds bei syndic8: SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-65 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-66 RSS Feed Reader (Beispiel) RDQL Eine Abfragesprache für RDF RDQL: RDF Data Query Language Eine Abfragesprache zur Extraktion von Informationen aus RDF Modellen/Graphen: Beispiel: SQL-ähnlich Abfragen bestehen aus Trippel-Mustern SELECT?x WHERE (?x, < < SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-67 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-68

18 Web Ontology Languages Ursprünge von OWL Web-Ontology (WebOnt) Working Group ( Eine W3C The Technology & Society Domain -Initiative seit Nov Offenes Forum mit internationalen Mitgliedern aus Wissenschaft und Wirtschaft. Koordination hauptsächlich per Telefonkonferenz, Mailing-Listen, Web, Workshops. Arbeitsgruppe der Semantic Web Activity mit dem Ziel der Spezifikation einer Web-tauglichen Ontologiesprache. OWL (Web Ontology Language) DAML (Darpa Agent Markup Language) DAML+OIL OIL (Ontology Inference Layer) W3C Historie von OWL: Arbeitsgruppe besteht seit 2002 Erste Working Drafts Juli 2002 Candidate Recommendation Status März 2002 Recommendation Status seit Juni 2003 OWL (Web Ontology Language) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-69 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-70 OWL und RDF Schema Sprachfamilie OWL Ein Beziehung in zwei Richtungen: OWL schränkt RDFS syntaktisch ein. Zusätzliche Sprachmittel (owl:restriction, owl:maxcardinality,...) basieren auf RDF Schema aber schränken syntaktisch ein. D. h. jedes gültige OWL Dokument ist auch ein gültiges RDFS Dokument aber nicht umgekehrt (vgl. SW layer cake aber Ausnahme siehe nächste Folie). OWL erweitert RDFS semantisch. Semantik der zus. Sprachmittel erlaubt die Repräsentation komplexerer Zusammenhänge. Voraussetzung: Ausblendung problematischer Teile von RDFS: insb. Meta-Levels Es wäre sonst z. B. möglich, mit einer Aussage die Sprache zu verändern, die man für die Aussage selbst verwendet (sog. layer mistake ) Drei aufeinander aufbauenden Sprachen mit wachsender Ausdrucksmächtigkeit um unterschiedlichen Anforderungen bzgl. Anwendung, Benutzer und Implementierer gerecht zu werden. OWL Lite Einfachste Sprache mit Fokussierung auf hierarchische Strukturierung und einfache Einschränkungen. OWL DL Sprache mit hoher Ausdrucksmächtigkeit bei gleichzeitiger Entscheidbarkeit. OWL Full Hohe Ausdrucksmächtigkeit zusammen mit allen RDF(S) Eigenschaften (nicht entscheidbar). Es gelten folgende Beziehungen: Jede legale OWL Lite Ontologie ist eine legale OWL DL Ontologie. Jede legale OWL DL Ontologie ist eine legale OWL Full Ontologie. Jede legale OWL Lite Schlussfolgerung ist eine legale OWL DL Schlussfolgerung. Jede legale OWL DL Schlussfolgerung ist eine legale OWL Full Schlussfolgerung. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-71 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-72

19 OWL RDF Container und Namespaces OWL Definition einer Ontologie <?xml version="1.0" encoding="iso "?> <rdf:rdf xmlns =" xmlns:ext =" xmlns:owl =" xmlns:rdf =" xmlns:rdfs=" xmlns:xsd =" xmlns:dc =" </rdf:rdf> Übliche Abkürzungen erlaubt wie z. B.: <!DOCTYPE owl [ <!ENTITY ext " > ]> Jeder folgende Ausdruck der Art "&ext;classxy" würde expandiert werden zu: " <owl:ontology rdf:about=""> <rdfs:comment>an example OWL ontology</rdfs:comment> <owl:priorversion rdf:resource=" <owl:imports rdf:resource=" <rdfs:label>family Ontology</rdfs:label> <owl:annotationproperty rdf:about="&dc;creator"> Thorsten Liebig </owl:annotationproperty> <owl:annotationproperty rdf:about="&dc;date"> </owl:annotationproperty> </owl:ontology> Festlegung der Ontologie-Metadaten. comment und label legen Kommentare und Bezeichner fest. priorversion für Versionskontrolle bestimmt. imports kommt einem cut-and-past von Ontologien in die aktuelle Ontologie gleich. Weitere Angaben z. B. unter Verwendung von Dublin Core. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-73 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-74 Grundlegende OWL Sprachelemente (Klassen) Grundlegende OWL Sprachelemente (Properties) Einfache Klassen: owl:class und rfds:subclassof Die allgemeinste Klasse in OWL Ontologien ist owl:thing. <owl:class rdf:id="mensch"/> <owl:class rdf:id="frau"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#mensch"/> <owl:class rdf:id="reich"> <rdfs:label xml:lang="en">rich</rdfs:label> <rdfs:label xml:lang="fr">riche</rdfs:label> <rdfs:comment>drückt die Eigenschaft reich aus</rdfs:comment> <owl:class rdf:about="#frau"> <rdfs:label xml:lang="en">woman</rdfs:label> Eine property ist eine binäre Relation (vgl. mit RDF). In OWL wird zwischen zwei Arten von (disjunkten) Properties unterschieden: owl:datatypeproperty für Beziehungen zwischen Individuen von Klassen und RDF Literalen oder XML Schema Datatypen. owl:objectproperty für Beziehungen zwischen Individuen von Klassen untereinander. RDF Schema Sprachkonstrukte rdfs:subpropertyof, rdfs:domain, rdfs:range können wie gehabt verwendet werden: <owl:objectproperty rdf:id="hat-kind"/> <owl:objectproperty rdf:id="hat-tochter"> <rdfs:subpropertyof rdf:resource="#hat-kind"/> <rdfs:domain rdf:resource="#mensch"/> <rdfs:range rdf:resource="#frau"/> </owl:objectproperty> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-75 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-76

20 Grundlegende OWL Sprachelemente (Properties / Individuen) Grundlegende OWL Sprachelemente (Individuen) Property-Instantierung: <owl:datatypeproperty rdf:id="hat-alter"> <rdfs:domain rdf:resource="#mensch" /> <rdfs:range rdf:resource="&xsd;nonnegativeinteger" /> </owl:datatypeproperty> Erstellung von Individuen durch Instantierung: <Frau rdf:id="clara"/> Semantisch identisch mit folgender Definition: <owl:thing rdf:id="clara" /> <owl:thing rdf:about="#clara"> <rdf:type rdf:resource="#frau"/> </owl:thing> <Frau rdf:id="petra"> <hat-kind rdf:resource="#clara"/> <hat-alter rdf:datatype="&xsd;nonnegativeinteger"> 34 </hat-alter> </Frau> Die Semantik der Konstrukte entspricht ihrer verwandten Beschreibungslogischen Ausdrücke. So impliziert: <Mensch rdf:id="susanne"/> <owl:thing rdf:about="#clara"> <hat-tochter rdf:resource="#susanne"/> </owl:thing> folgendes: <Frau rdf:about="#susanne"/> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-77 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-78 OWL Lite: Gleichheit und Ungleichheit OWL Lite: sameindividualas / differentfrom OWL besitzt zu den bisher vorgestellten (im wesentl. RDF Schema abdeckenden) Sprachkonstrukten noch folgende: owl:equivalentclass Drückt Gleichheit zwischen zwei Klassen aus. Im Kontext des SW sinnvoll, wenn man ausdrücken möchte, dass zwei Klassen verschiedener Ontologien gleich sind. (Darf nur auf Klassennamen angewendet werden) <owl:class rdf:id="säugetiere"> <owl:equivalentclass rdf:resource="&ext;mammalia"/> owl:equivalentproperty Dito für Properties: Anmerkung: OWL (und RDF) gehen nicht von UNA aus. owl:sameindividualas Setzt zwei Individuen gleich. D. h. beide Namen (Referenzen) bezeichnen das gleiche Individuum. owl:differentfrom Fordert, dass zwei (oder mehr) Individuen explizit unterschiedlich sind, d. h. dass die unterschiedlichen Namen tatsächlich auch unterschiedliche Individuen bezeichnen. <owl:thing rdf:about="#petra"> <owl:differentfrom rdf:resource="#susanne"/> <owl:differentfrom rdf:resource="#clara"/> </owl:thing> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-79 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-80

21 OWL Lite: alldifferent OWL Lite: inverseof / TransitiveProperty owl:alldifferent Abkürzendes Konstrukt um auszudrücken, dass alle Individuen einer Menge paarweise disjunkt sind. <owl:alldifferent> <owl:distinctmembers rdf:parsetype="collection"> <owl:thing rdf:about="#clara"/> <owl:thing rdf:about="#petra"/> <owl:thing rdf:about="#susanne"/> </owl:distinctmembers> </owl:alldifferent> Um ein weiteres Element dieser Menge hinzuzufügen muss jedoch der vollständige Ausdruck in ergänzter Form erneut geschrieben werden (in OWL Lite und DL). owl:inverseof Explizite Benennung der inversen Abbildung einer Property. <owl:objectproperty rdf:id="hat-eltern"> <owl:inverseof rdf:resource="#hat-kind"/> </owl:objectproperty> owl:transitiveproperty Definition einer transitiven ObjectProperty: <owl:transitiveproperty rdf:id="hat-nachfahre"> <rdfs:subpropertyof rdf:resource="#hat-kind"/> </owl:transitiveproperty> Bemerkung: nicht Gleichzeitig mit einer Kardinalitätseinschränkung auf 1 möglich. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-81 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-82 OWL Lite: SymmetricProperty / FunctionalProperty OWL Lite: Properties owl:symmetricproperty Definition einer symmetrischen ObjectProperty: <owl:symmetricproperty rdf:id="wohnt-neben"/> ObjectProperty DatatypeProperty owl:functionalproperty Definition einer ObjectProperty mit maximal einem Füller: <owl:objectproperty rdf:id="hat-aufenthaltsort"> <rdf:type rdf:resource="&owl;functionalproperty" /> </owl:objectproperty> Bemerkung: kann zu einer sameindividualas Schlussfolgerung führen. SymmetricProperty TransitiveProperty FunctionalProperty InverseFunctionalProperty owl:inversefunctionalproperty Definition einer ObjectProperty deren inverse Property funktional ist. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-83 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-84

22 OWL Lite: intersectionof OWL Lite: qualifizierende Allquantifikation owl:intersectionof OWL Lite erlaubt eine eingeschränkte Form der Konjunktion in welcher entweder Klassennamen oder nicht verschachtelte Restriktionen vorkommen dürfen. Einfachstes Beispiel: <owl:class rdf:id="mann"/> <owl:class rdf:id="reicher-mann"> <rdfs:subclassof> <owl:class> <owl:intersectionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class rdf:about="#mann" /> <owl:class rdf:about="#reich" /> </owl:intersectionof> </rdfs:subclassof> Weitere Beispiele siehe nächste Folien. Qualifizierende Allquantifikation: owl:allvaluesfrom Wird über eine Restriction ausgedrückt. <owl:class rdf:about="#mann-ohne-stammhalter"> <rdfs:subclassof> <owl:class> <owl:intersectionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class rdf:about="#mann" /> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hat-kind"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource="#frau"/> </owl:restriction> </owl:intersectionof> </rdfs:subclassof> Hinweis: Die Qualifizierung (Füller von owl:allvaluesfrom) darf in Lite nur aus einer Typangabe (nicht aus einer komplexen Klassenbeschreibung) bestehen. SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-85 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-86 OWL Lite: qualifizierende Allquantifikation (Notationsvariante) OWL Lite: qualifizierende existentielle Quantifikation Implizite Konjunktion von verteilten Definitionen: Identische Semantik zur vorherigen Definition: <owl:class rdf:id="mann-ohne-stammhalter2"> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hat-kind"/> <owl:allvaluesfrom rdf:resource="#frau"/> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> <owl:class rdf:about="#mann-ohne-stammhalter2"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#mann"/> Existentielle Quantifikation: somevaluesfrom Ebenfalls über Restriction-Konstruktion: <owl:class rdf:id="mann-mit-tochter"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#mann" /> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hat-kind" /> <owl:somevaluesfrom rdf:resource="#frau" /> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-87 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-88

23 OWL Lite: Kardinalitätseinschränkungen OWL Lite: vollständige und partielle Definitionen owl-lite-cardiowl Lite: Kardinalitätseinschränkungen owl:maxcardinality, owl:mincardinality und owl:cardinality: Kardinalitätseinschränkungen sind in OWL Lite auf die Werte 0 und 1 beschränkt. <owl:class rdf:id="kinderlose-frau"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#frau"/> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hat-kind"/> <owl:maxcardinality rdf:datatype="&xsd;nonnegativeinteger"> 0 </owl:maxcardinality> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> Ein owl:intersectionof-konstrukt in einer umschließenden Klasse entspricht einer owl:equivalentclass-definition: <owl:class rdf:id="vater-2"> <owl:intersectionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class rdf:about="#mann" /> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hat-kind"/> <owl:somevaluesfrom rdf:resource="#mensch"/> </owl:restriction> </owl:intersectionof> SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-89 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-90 OWL Lite: Definitionen Achtung OWL abstrakte Syntax (1) Vorsicht: Nicht äquivalent mit vorhergehender Definition <owl:class rdf:id="vater"> <owl:equivalentclass rdf:resource="#mann"/> <owl:equivalentclass> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hat-kind"/> <owl:somevaluesfrom rdf:resource="#mensch"/> </owl:restriction> </owl:equivalentclass> (Alle Beschränkungen hinsichtlich verschachtelter Restriktionen bestehen auch hier.) Auszug aus den OWL Lite Klassenaxiomen der offiziellen abstrakten Syntax: axiom ::= Class( classid modality {annotation} {super} ) modality ::= complete partial super ::= classid restriction restriction ::= restriction( datavaluedpropertyid datarestrictioncomponent ) restriction( individualvaluedpropertyid objectrestrictioncomponent ) objectrestrictioncomponent ::= allvaluesfrom( classid ) somevaluesfrom( classid ) cardinality cardinality ::= mincardinality(0) mincardinality(1) maxcardinality(0) maxcardinality(1) cardinality(0) cardinality(1) SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-91 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-92

24 OWL abstrakte Syntax (2) OWL abstrakte Syntax (3) Auszug aus den OWL Lite Propertyaxiomenund Facts der offiziellen abstrakten Syntax: fact ::= individual SameIndividual( individualid individualid {individualid} ) DifferentIndividuals( individualid individualid {individualid} ) individual ::= Individual( [individualid] {annotation} { type( type ) } {value} ) value ::= value( individualvaluedpropertyid individualid ) value( individualvaluedpropertyid individual ) value( datavaluedpropertyid dataliteral ) type ::= classid restriction axiom ::= ObjectProperty( individualvaluedpropertyid {annotation} { super( individualvaluedpropertyid ) } { domain( classid ) } { range( classid ) } [ inverseof( individualvaluedpropertyid ) ] [ Symmetric ] [ Functional InverseFunctional Functional InverseFunctional Transitive ] ) Auszug aus den OWL Lite Propertyaxiomenund Facts der offiziellen abstrakten Syntax: axiom ::= EquivalentClasses( classid classid {classid} ) axiom ::= EquivalentProperties( individualvaluedpropertyid individualvaluedpropertyid {individualvaluedpropertyid} ) SubPropertyOf( individualvaluedpropertyid individualvaluedpropertyid ) ontology ::= Ontology( [ontologyid] {directive} ) directive ::= axiom fact SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-93 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-94 OWL Beispielontologie in abstrakter Syntax (Auszug) OWL Lite: fehlende Ausdrucksmächtigkeit (!/?) Class(Mensch) Class(Frau partial Mensch annotation(rdfs:label [Womanˆˆ&xsd;string])) ObjectProperty(hat-kind) ObjectProperty(hat-tochter domain(mensch) range(frau)) DataProperty(hat-alter domain(mensch) range(&xsd;nonnegativeinteger)) Individual(Clara type(frau) value(hat-tochter Susanne)) Individual(Petra type(frau) value(hat-kind Clara) value(hat-alter [34ˆˆ&xsd;nonNegativeInteger])) DifferentIndividuals(Clara Petra Susanne) ObjectProperty(hat-eltern inverseof(hat-kind)) Class(Reicher-Mann partial intersectionof(reich Mann)) Class(Mann-ohne-Stammhalter2 partial restriction(hat-kind allvaluesfrom Frau) Mann)) Class(Kinderlose-Frau partial restriction(hat-kind maxcardinality(0)) Frau) Class(Vater complete restriction(hat-kind somevaluesfrom Mensch)) Class(Vater complete Mann) Bzgl. unserem einführenden Beispiel (zu Beschreibungslogiken) lassen sich folgende Begriffe in OWL Lite nicht abbilden: Ein Mann ist das Gegenteil einer Frau keine Negation Ein Mann ist ein überdurchschnittlicher Mann, gdw. er mindestens zwei Kinder hat keine Kardinalitätseinschränkungen für 2 Ein Mann ist ein glücklicher Mann, gdw. er ein Kind hat welches eine Frau ist und ein Kind hat welches ein Mann ist und dessen Kinder alle reich oder glücklich sind keine verschachtelten Restriktionen Ein Mann ist ein Elternteil, gdw. er ein Kind hat oder eine Frau ist ein Elternteil, gdw. sie ein Kind hat keine Disjunktion SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-95 SS10, Inst. für KI, Uni Ulm 3-96