Semantic Web: OWL. Web Ontology Language. Engelke Eschner Oleksandr Krychevskyy

Transkript

1 Semantic Web: OWL Web Ontology Language Engelke Eschner Oleksandr Krychevskyy

2 Überblick Kurze Wiederholung Aufbau von XML zu OWL Beispiel Vor- und Nachteile Quellen & Literatur

3 Wiederholung Ontologie: beschreibt einen Wissensbereich mit Hilfe einer standardisierenden Terminologie sowie Beziehungen und Ableitungsregeln zwischen den dort definierten Begriffen. RDF/RDFS: RDF: beschreibt Ressourcen (Dinge aller Art) und die Beziehungen zwischen ihnen RDFS: bietet Konzepte zur Beschreibung von Klassen von Ressourcen und Properties, sowie deren Zusammenhänge

5 Aufbau OWL Semantik/Daten RDF/RDFS Semantik/Daten XML/XML Schema Syntax/Dokument

6 Aufbau XML RDF/RDFS OWL Full OWL OWL DL OWL Lite

7 OWL Lite Eingeschränkteste aller Varianten Geeignet für Klassenhierarchien und simple Beschränkungen

8 OWL DL Gehört zur Familie der Description Logics, daher DL Bietet mehr Freiheiten Sinnvollste Variante

9 OWL Full Keine Beschränkungen Gültige RDF Dokumente sind auch gültige OWL Full Dokumente Aber: Berechenbarkeit nicht garantiert!

10 Sprachelemente: OWL Lite RDF Schema Features: -Class -rdfs:property -rdfs:subclassof -rdfs:subpropertyof -rdfs:domain -rdfs:range -Individual Property Type Restrictions: -allvaluesfrom -somevaluesfrom Class Intersection: -intersectionof Datatypes: -DatatypeProperty (In)Equality: -equivalentclass -equivalentproperty -sameas -differentfrom -alldifferent Restricted Cardinality: -mincardinality -maxcardinality -cardinality Versioning: -versioninfo -priorversion -backwardcompatiblewith -incompatiblewith -DeprecatedClass -DeprecatedProperty Property Characteristics: -inverseof -TransitiveProperty -SymmetricProperty -FunctionalProperty -InverseFunctionalProperty Header Information: -ontology -imports Annotation Properties: -rdfs:label -rdfs:comment -rdfs:seealso -rdfs:isdefinedby

11 Sprachelemente: OWL DL & Full (zusätzlich zu OWL Lite) Class Axioms: -oneof, Datarange -disjointwith -equivalentclass (applied to class expressions) -rdfs:subclassof (applied to class expressions) Filler Information: -hasvalues -somevaluesfrom Boolean Combination of Class Expressions: -unionof -intersectionof -complementof Arbitrary Cardinality: -mincardinality -maxcardinality -cardinality Beschreibung der einzelnen Elemente:

12 einfache Hierarchie Klassen, Unterklassen - Class, rdfs:subclassof Individuen - Individuals Eigenschaften - Simple Properties

13 Klassen, Unterklassen <owl:class rdf:id= Wale /> <owl:class rdf:id= Schwertwale > <rdfs:subclassof rdf:resource= #Wale /> </owl:class>

14 Individuen <Schwertwale rdf:id="dername" /> <owl:thing rdf:id="dername" /> <owl:thing rdf:about= #dername /> <rdf:type rdf:resource="#schwertwale"/> </owl:thing>

15 Eigenschaften Datentypeneigenschaften - DatatypeProperty Objekteigenschaften - ObjectProperty Untereigenschaftgen - rdfs:subpropertyof Definitionsbereich - rdfs:domain Wertebereich - rdfs:range

16 Datentypeneigenschaften <owl:class rdf:id="geburtsjahre" /> <owl:datatypeproperty rdf:id="jahreswert"> <rdfs:domain rdf:resource="#geburtsjahre" /> <rdfs:range rdf:resource="&xsd;positiveinteger"/> </owl:datatypeproperty>

17 Objekteigenschaften <owl:objectproperty rdf:id="schwarz_weiss"> <rdfs:domain rdf:resource="#wale"/> <rdfs:range rdf:resource="#schwertwale"/> </owl:objectproperty>

18 Untereigenschaften <owl:class rdf:id="merkmale" /> <owl:class rdf:id="diegroessederflossen"> <rdfs:subclassof rdf:resource="#merkmale" />... </owl:class> <owl:objectproperty rdf:id="hatmerkmale"> <rdfs:domain rdf:resource="#wale" /> <rdfs:range rdf:resource="#merkmale" /> </owl:objectproperty> <owl:objectproperty rdf:id="hatdiegroessederflossen "> <rdfs:subpropertyof rdf:resource="#hatmerkmale" /> <rdfs:range rdf:resource="#hatmerkmale" />... </owl:objectproperty>

19 Individueneigenschaften <owl:class rdf:id="atlantischerozean"/> <owl:class rdf:id="datenbasis"/> <AtlantischerOzean rdf:id="region" /> <Datenbasis rdf:id="beobachtungsdaten" /> <Schwertwale rdf:id="dername" > <locatedin rdf:resource="#region"/> <locatedat rdf:resource="#beobachtungsdaten" /> </Schwertwale>

20 Eigenschaftstypen Property Characteristics transitive Eigenschaften - TransitiveProperty symmentrische Eigenschaften - SymmetricProperty funktionale Eigenschaften - FunctionalProperty inverse Eigenschaften, Gegenteiliges - inverseof inverse funktionale Eigenschaften - InverseFunctionalProperty

21 transitive Eigenschaften TransitiveProperty aus P(x,y) und P(y,z) folgt P(x,z) <owl:objectproperty rdf:id="locatedin"> <rdf:type rdf:resource="&owl;transitiveproperty" /> <rdfs:domain rdf:resource="&owl;thing" /> <rdfs:range rdf:resource="#wo" /> </owl:objectproperty> <Wo rdf:id="eineposition"> <locatedin rdf:resource="#einmeer" /> </Wo> <Wo rdf:id="einmeer"> <locatedin rdf:resource="#atlantischerozean" /> </Wo>

22 symmetrische Eigenschaften SymmetricProperty aus P(x,y) folgt P(y,x) <owl:objectproperty rdf:id="benachbarteozeane"> <rdf:type rdf:resource="&owl;symmetricproperty" /> <rdfs:domain rdf:resource="#wo" /> <rdfs:range rdf:resource="#wo" /> </owl:objectproperty> <Wo rdf:id=""> <locatedin rdf:resource="#atlantischerozean" /> <BenachbarteOzeane rdf:resource="#indischerozean"/> </Wo>

23 funktionale Eigenschaften FunctionalProperty aus P(x,y) und P(x,z) folgt y = z <owl:class rdf:id="geburtsdatum" /> <owl:objectproperty rdf:id="hat_ung_alter"> <rdf:type rdf:resource="&owl;functionalproperty"/> <rdfs:domain rdf:resource="#flossengroesse" /> <rdfs:range rdf:resource="#geburtsdatum" /> </owl:objectproperty>

24 inverse Eigenschaften inverseof aus P(x,y) folgt P(y,x) <owl:objectproperty rdf:id="maennlich"/> <owl:objectproperty rdf:id="weiblich"> <owl:inverseof rdf:resource="#maennlich" /> </owl:objectproperty>

25 inverse funktionale Eigenschaften InverseFunctionalProperty aus P(y,x) und P(z,x) folgt y=z <owl:objectproperty rdf:id="hatbeobachter" /> <owl:objectproperty rdf:id="hatbeobachtet"> <rdf:type rdf:resource= "&owl;inversefunctionalproperty" /> <owl:inverseof rdf:resource="#hatbeobachter" /> </owl:objectproperty>

26 Restriktionen allevaluesfrom, somevaluesfrom Cardinality

27 Restriktionen allvaluesfrom, somevaluesfrom <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hatnamen" /> <owl:allvaluesfrom rdf:resource="#schwertwale" /> </owl:restriction>

28 Restriktion Cardinality <owl:class rdf:id="geburtsdatum"> <rdfs:subclassof> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#hatgeburtsjahr"/> <owl:cardinality rdf:datatype="&xsd;nonnegativeinteger">1 </owl:cardinality> </owl:restriction> </rdfs:subclassof> </owl:class>

29 Ontology Mapping equivalentclass, equivalentproperty <owl:class rdf:id="wale"> <owl:equivalentclass rdf:resource="&whale;wale"/> </owl:class> <owl:class rdf:id="labradorsea"> <owl:equivalentclass> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource="#locatedin" /> <owl:allvaluesfrom rdf:resource="#atlanticocean"/> </owl:restriction> </owl:equivalentclass> </owl:class>

30 Ontology Mapping Identity between Individuals <Wale rdf:id="schwertwal "> <owl:sameas rdf:resource="#orca " /> </Wale> <owl:thing rdf:about="#dernamevonbeobachtetemschwertwal"> <hatbeobachter rdf:resource="#dervorname" /> <hatbeobachter rdf:resource="#dername" /> </owl:thing>

32 von Frau zu Mutter Aufgabe: Suche alle Mütter und schicke ihnen eine Karte zum Muttertag. Vorraussetzung: Daten in RDF/RDFS annotiert

33 von Frau zu Mutter 1. Fall <rdf:description rdf:about= #rebecca > <rdf:type rdf:resource= #Mutter /> <eltervon rdf:resource= #kim /> <eltervon rdf:resource= #maria /> </rdf:description>

34 von Frau zu Mutter 2. Fall <rdf:description rdf:about= #rebecca > <muttervon rdf:resource= #kim /> <muttervon rdf:resource= #maria /> </rdf:description> Lösung mit RDF/RDFS: <rdf:property rdf:id= muttervon > <rdfs:domain rdf:resource= #Mutter /> <rdfs:range rdf:resource= #Person /> </rdf:property>

35 von Frau zu Mutter 3. Fall <rdf:description rdf:about= #rebecca > <rdf:type rdf:resource= #Frau /> <eltervon rdf:resource= #kim /> <eltervon rdf:resource= #maria /> </rdf:description> Keine Lösung mit RDF/RDFS möglich! Aber mit OWL!

36 von Frau zu Mutter Konzept der Mutter: Eine Mutter ist eine Frau mit mindestens einem Kind <owl:class rdf:id= Mutter > <owl:intersectionof rdf:parsetype= Collection > <owl:class rdf:about= #Frau /> <owl:restriction> <owl:onproperty rdf:resource= #eltervon > <owl:mincardinality>1</owl:mincardinality> </owl:restriction> </owl:intersectionof> </owl:class>

37 von Frau zu Mutter Klassenbildung anhand von Eigenschaften Beschreibung von Klassen durch Mengenoperationen Anonyme Klassen

39 Vorteile W3C Standard Basiert auf XML, Nutzung vorhandener XML Werkzeuge möglich Konvertierung der in DAML+OIL erstellten Ontologien relativ einfach

40 Nachteile keine Qualified Number Restriction Kind = Mensch $²hatElter(Vater Mutter) nicht möglich! Kind = Mensch $²hatElter Zahl der verfügbaren OWL Ontologien im vergleich zu DAML+OIL noch gering

42 Quellen & Literatur Deborah L. McGuiness, et al: OWL Web Ontology Language Overview Deborah L. McGuiness, et al: OWL Web Ontology Language Guide Roland Illig, Kirsten Albrecht: RDF und RDF Schema Katarzyna Bade: Ontologien in WWW Cai Ziegler: Web Ontology Language (OWL): Vokabulare fürs Web, ix 12/2003 S. 108ff Web-Ontology Workgroup: