OWL und Protégé. Seminar A.I. Tools Matthias Loskyll

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1 OWL und Protégé Seminar A.I. Tools Matthias Loskyll

2 Überblick Einführung OWL Eigenschaften Sprachbeschreibung Übersicht Protégé Beschreibung des Tools Demo Zusammenfassung 2

3 Einführung Google? Telefonjoker? Weinhändler? Vision des Semantic Web: Sagen Sie mir, welche Weine ich zu welchem Gang des folgenden Menüs kaufen und servieren soll. Nebenbei bemerkt, ich mag keinen Sauternes. 3

4 Weinagent 4

5 Ontologien Definition in der Informatik: formal definiertes System von Konzepten und Relationen zwischen diesen Konzepten + Inferenz- und Integritätsregeln 5

6 OWL - Hintergrund OWL = Web Ontology Language formale Beschreibungssprache zur Erstellung und Verteilung von Ontologien seit 2004 offizieller W3C Standard soll von Software (Agenten) verstanden werden können => Semantic Web 6

7 OWL - Einordnung basiert auf RDF-Syntax (RDF/XML) und auf DAML+OIL RDF = Resource Description Framework formale Sprache zur Beschreibung von Metadaten im Web nutzt URIs zur Identifikation von Objekten OWL stärkere Interpretationsmöglichkeiten von Web-Inhalten als RDF, RDFS, XML 7

8 Sprachebenen OWL Lite: v.a. Erstellung von Taxonomien nur einfache Beschränkungsmöglichkeiten OWL DL: Einschränkung: Klasse darf nicht Instanz einer anderen Klassen sein Entscheidbarkeit und Vollständigkeit für Inferenzsysteme OWL Full: maximale Ausdrucksstärke syntaktische Freiheit von RDF Verzicht auf Einschränkungen => unentscheidbar 8

9 Namespaces Typische OWL Ontologie beginnt mit Namespace Deklaration: <rdf:rdf xmlns ="http://www.semaweb.org/.../guide.htmlwine#" xmlns:vin ="http://www.semaweb.org/.../guide.htmlwine#" xml:base ="http://www.semaweb.org/.../guide.htmlwine#" xmlns:food ="http://www.semaweb.org/.../guide.htmlfood#" xmlns:owl ="http://www.w3.org/2002/07/owl#" xmlns:rdf ="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns:xsd ="http://www.w3.org/2001/xmlschema#"> 9

10 Ontologie Header <owl:ontology rdf:about=""> <rdfs:comment>an example OWL ontology</rdfs:comment> <owl:priorversion rdf:resource="http://www.w3.org/.../wine"/> <owl:imports rdf:resource="http://www.semaweb.org/.../guide.htmlfood"/> <rdfs:label>wine Ontology</rdfs:label> </owl:ontology> 10

11 Klassen grundlegende Befehle: owl:class rdfs:subclassof <owl:class rdf:id="wine"> <rdfs:subclassof rdf:resource="&food;potableliquid"/> <rdfs:label xml:lang="en">wine</rdfs:label> <rdfs:label xml:lang="fr">vin</rdfs:label> </owl:class> 11

12 Instanzen (Individuals) In der food-ontologie: <owl:class rdf:id="grape">... </owl:class> In der wine-ontologie: <owl:class rdf:id="winegrape"> <rdfs:subclassof rdf:resource="&food;grape" /> </owl:class> <WineGrape rdf:id="cabernetsauvignongrape" /> 12

13 Unterschied Klasse - Individual Klasse = Name und Sammlung von Eigenschaften beschreibt Menge von Individuals Individuals = Mitglieder dieser Mengen leicht zu verwechseln: Unterklasse Individual Beispiel von eben: CabernetSauvignonGrape =>Ontologie-Entwicklung entsprechend ihrer Verwendung 13

14 Properties stellen binäre Relationen dar Einschränkung durch Domain und Range Definition als Subproperty <owl:objectproperty rdf:id="haswinedescriptor"> <rdfs:domain rdf:resource="#wine" /> <rdfs:range rdf:resource="#winedescriptor" /> </owl:objectproperty> <owl:objectproperty rdf:id="hascolor"> <rdfs:subpropertyof rdf:resource="#haswinedescriptor" /> <rdfs:range rdf:resource="#winecolor" /> </owl:objectproperty> 14

15 Property-Arten 2 Arten von Properties: Object-Properties:Individuals mit Individuals Datatype-Properties: Individuals mit Datentypen <owl:class rdf:id="vintageyear" /> <owl:datatypeproperty rdf:id="yearvalue"> <rdfs:domain rdf:resource="#vintageyear" /> <rdfs:range rdf:resource="&xsd;positiveinteger"/> </owl:datatypeproperty> 15

16 Charakteristika inverseof TransitiveProperty SymmetricProperty FunctionalProperty InverseFuncionalProperty <owl:objectproperty rdf:id="hasvintageyear"> <rdf:type rdf:resource="&owl;functionalproperty" /> <rdfs:domain rdf:resource="#vintage" /> <rdfs:range rdf:resource="#vintageyear" /> </owl:objectproperty> 16

17 Restriktionen bisher global: auf alle Instanzen einer Property angewandt lokal: nur auf zugehörige Klassendefinition bezogen Quantifizierer: owl:allvaluesfrom owl:somevaluesfrom <owl:class rdf:id="wine"> <rdfs:subclassof rdf:resource="&food;potableliquid" /> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hasmaker" /> <owl:allvaluesfrom rdf:resource="#winery" /> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> </owl:class> 17

18 Restriktionen(2) Kardinalität owl:cardinality owl:mincardinality owl:maxcardinality <owl:class rdf:id="vintage"> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hasvintageyear"/> <owl:cardinality rdf:datatype="&xsd;nonnegativeinteger">1</owl:cardinality> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> </owl:class> 18

19 Restriktionen(3) owl:hasvalue <owl:class rdf:id="burgundy"> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hassugar" /> <owl:hasvalue rdf:resource="#dry" /> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> </owl:class> 19

20 Mapping Äquivalenz owl:equivalentclass owl:equivalentproperty Identität von Individuals owl:sameas 20

21 Mapping(2) Differenz von Individuals owl:differentfrom owl:alldifferent <WineSugar rdf:id="sweet"> <owl:differentfrom rdf:resource="#dry"/> </WineSugar> <owl:alldifferent> <owl:distinctmembers rdf:parsetype="collection"> <vin:winecolor rdf:about="#red" /> <vin:winecolor rdf:about="#white" /> <vin:winecolor rdf:about="#rose" /> </owl:distinctmembers> </owl:alldifferent> 21

22 Komplexe Klassen Megenoperationen owl:intersectionof owl:unionof owl:complementof <owl:class rdf:about="#whiteburgundy"> <owl:intersectionof rdf:parsetype="collection"> <owl:class rdf:about="#burgundy" /> <owl:class rdf:about="#whitewine" /> </owl:intersectionof> </owl:class> 22

23 Komplexe Klassen(2) Aufzählung: owl:oneof <owl:class rdf:id="winecolor"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#winedescriptor"/> <owl:oneof rdf:parsetype="collection"> < WineColor rdf:about="#white"/> < WineColor rdf:about="#rose"/> < WineColor rdf:about="#red"/> </owl:oneof> </owl:class> 23

24 Komplexe Klassen(3) Disjunktion owl:disjointwith <owl:class rdf:id="nonsweetfruit"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#ediblething" /> <owl:disjointwith rdf:resource="#sweetfruit" /> </owl:class> 24

25 OWL - Übersicht Komplexe Klassen Charakteristika T-Box Klassen K1 K2 K3 K5 Properties P1 P2 P3 P4 A-Box I1 I2 I3 Individuals D1 D2 D3 DataTypes 25

26 Protégé Open-source Ontologie-Editor entwickelt an Standford University verfügt über Java-API Protégé-Frames Objekt-orientiert UNA, CWA Protégé-OWL Laden und Speichern von RDF- und OWL-Files Charakteristika als OWL-Ausdrücke definieren Reasoner: Klassifizierung und Konsistenz-Checking OWL-Tests Ontologien visualisieren 26

27 User Interface: Classes Tab 27

28 Klassenhierarchie Unterklassen erstellen Geschwisterklassen erstellen Klassen löschen Klassen suchen primitive Klassen definierte Klassen 28

29 Conditions Widget Beispiel Pizza Margherita Bedingungen durch Angabe der Superklasse OWL-Ausdruck Restriktionen 29

30 Ausdrucks-Palette 30

31 Restriktionen erstellen 31

32 Notwendig - hinreichend Beispiel CheeseyPizza Primitive Klasse: nur notwendige Bedingungen Definierte Klasse: notwendige und hinreichende Bedingungen 32

33 Disjoints Widget Beispiel MeatTopping: Disjunktheit: ausgedrückt durch OWL-Ausdruck Angabe einzelner Klasse Geschwisterklassen 33

34 Properties Tab 34

35 Individuals Tab 35

36 Reasoner und Visualisierung DEMO 36

37 Zusammenfassung Grundlegende Idee: Ontologien OWL: Drei Grundbausteine: Klassen, Properties, Individuals Sprachkonstrukte von OWL Ontologie-Design mit OWL schwierig Protégé Protégé ist der Standard-Ontologie-Editor viele hilfreiche Features Reasoner ist ein mächtiges Tool Notwendige / notwendige und hinreichende Bedingungen Open World Asumption Design erscheint einfach Im nächsten Jahr mehr zu Ontologien, Reasonern, RDF, 37

38 Links ProtegeOWLTutorial.pdf slides/owltutorial_part1.pdf 38

39 Ende Fragen? 39

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