OWL Web本體語言概述 (OWL Web Ontology Language Overview) (original) (raw)

摘要

OWL Web本體語言被設計用於那些處理資訊的內容、而不是僅向人類呈現資訊的應用。OWL通過提供更多具有形式語義的辭彙,使之在Web內容的機器可理解性方面要強於XML、RDF 和RDF Schema(RDF-S)等所能達到的程度。OWL有三個表達能力遞增的子語言:OWL Lite, OWL DL,和OWL Full。

本文檔適合對OWL的表達能力需要一個初步瞭解的讀者。本文給出了關於OWL各子語言特徵的非形式化描述。瞭解一些RDF Schema 的知識對於理解本文檔會有幫助,但這不是必需的。讀過本文檔後,感興趣的讀者可以繼續閱讀 OWL 指南 ,以瞭解關於更多OWL特徵的詳細描述和例子。OWL語義和抽象語法有OWL 的標準的形式化定義.

本文檔的狀態

目錄

  1. 引言
    1. 文檔指南
    2. 為什麼要OWL?
    3. OWL的三個子語言
    4. 本文檔結構
  2. OWL語言概要
    1. OWL Lite概要
    2. OWL DL與OWL Full 概要
  3. OWL Lite 語言描述
    1. OWL Lite的RDF Schema特性
    2. OWL Lite 的等式和不等式
    3. OWL Lite的屬性特徵
    4. OWL Lite 的屬性約束
    5. OWL Lite 的受限基數
    6. OWL Lite的類交集
    7. OWL 的資料類型
    8. OWL Lite 的頭資訊
    9. OWL Lite 的注解屬性
    10. OWL Lite 的版本
  4. OWL DL和OWL Full的附加語言描述
  5. 總結
  6. 參考文獻
  7. 致謝
  8. 變更日誌

1. 引言

本文檔描述了OWL Web本體語言。OWL旨在用於那些需要由應用程式而不是由人類來處理文檔中的資訊的情形。OWL可被用來明確表示辭彙表中術語的含義以及術語間的關係。如此表示的術語及術語間的關係的表示被稱為本體(ontology)。在表達含義和語義方面,OWL比XML、RDF 和RDF-S有更多的表達手段,因此在Web上表達機器可理解內容的能力也比這些語言強。OWL是 DAML+OIL web 本體語言的修改版,並吸取了在DAML+OIL的設計和應用中得到的經驗教訓。

1.1 文檔指南

OWL語言是通過一系列文檔來說明的,每個文檔都有不同的目的,並面向不同的讀者。下面給出流覽這些文檔的一個簡要指南:

1.2 為何需要OWL?

語義Web是對未來Web的展望。在語義Web中,資訊被賦予明確的含義,使得機器自動處理和集成Web上的資訊更為容易。語義Web將構建于XML自定義標籤模式的能力以及RDF靈活的描述資料的方式上。語義Web需要在RDF之上增加的第一個層次是一種能夠對Web文檔中的術語含義進行形式化描述的本體語言。如果希望機器能夠對這些Web文檔進行有效的推理工作, 這一本體語言必須超越RDF Schema的基本語義。 OWL 用例和需求文檔 提供了更多關於本體的細節, 用六個用例, 推動了對OWL的需求,並且規範化了OWL的設計目標, 需求 以及 目的

OWL 被設計為滿足對Web本體語言的需求。OWL是W3C一系列與語義Web相關的並不斷擴大的規範的一部分。

1.3 OWL的三個子語言

OWL提供了三種表達能力遞增的子語言,以分別用於特定的實現者和用戶團體。

在表達能力和推理能力上,每個子語言都是前面的語言的擴展。這三種子語言之間有如下關係成立,但這些關係反過來並不成立。

使用OWL的本體開發者要考慮哪個子語言最符合他的需求。選擇OWL Lite還是OWL DL主要取決於用戶在多大程度上需要OWL DL提供的表達能力更強的成分。選擇OWL DL還是OWL Full主要取決於用戶在多大程度上需要RDF Schema的元建模(meta-modeling)機制(如定義關於類的類和為類賦予屬性);使用OWL Full相比於OWL DL,對推理的支持是更難預測的,因為目前還沒有完全的OWL Full的實現。

OWL Full可以看成是對RDF的擴展,而 OWL Lite和OWL DL可以看成是對一個受限的RDF版本的擴展。所有的OWL文檔(Lite,DL,Full)都是一個RDF文檔;所有的RDF文檔都是一個OWL Full文檔,但只有一些RDF文檔是一個合法的OWL Lite和OWL DL文檔。因此,用戶在把RDF文檔轉換到OWL文檔時必須謹慎。當 OWL DL 或OWL Lite的表達能力認為是適當時,必須注意原來的RDF文檔是否滿足 OWL DL 或OWL Lite對RDF的一些附加的限制。其中,每個作為類名的URI必須明確地聲明為類型為owl:Class (屬性也類似),每個個體必須聲明為屬於至少一個類 (即使,只有owl:Thing),用於類,屬性,個體的URI必須兩兩不相交 。這些和其他關於OWL DL 和OWL Lite的限制的詳細資訊會在文檔OWL參考的附錄E中解釋.

1.4 本文的結構

本文檔首先描述了OWL Lite的成分,接下來是OWL DL和OWL Full的額外成分(OWL DL和OWL Full包含相同的成分,但OWL Full在這些成分的組合方面更為自由)。

2. 語言概要

這節提供了一個關於OWL Lite,OWL DL和OWL Full語言特徵的便捷索引。

在本文檔中,斜體的術語是OWL中的術語。rdf:和rdfs:首碼表示的術語是RDF和RDF Schema中的術語,其他的則是OWL引入的。例如,術語“rdfs:subPropertyOf”表示subPropertyOf出現在rdfs辭彙表中(技術上是rdfs名字空間)。同樣,術語“Class”,更為精確地說是“owl:Class”, 是OWL引入的術語。

2.1 OWL Lite概要

OWL Lite語言的構詞(constructs)如下列出。

RDF Schema 特性: Class (Thing, Nothing) rdfs:subClassOf rdf:Property rdfs:subPropertyOf rdfs:domain rdfs:range Individual (不)等價性: equivalentClass equivalentProperty sameAs differentFrom AllDifferent distinctMembers 屬性特徵: ObjectProperty DatatypeProperty inverseOf TransitiveProperty SymmetricProperty FunctionalProperty InverseFunctionalProperty
屬性約束 Restriction onProperty allValuesFrom someValuesFrom 受限基數: minCardinality (only 0 or 1) maxCardinality (only 0 or 1) cardinality (only 0 or 1) 頭資訊: Ontology imports
類的交集: intersectionOf 版本資訊: versionInfo priorVersion backwardCompatibleWith incompatibleWith DeprecatedClass DeprecatedProperty 注解屬性: rdfs:label rdfs:comment rdfs:seeAlso rdfs:isDefinedBy AnnotationProperty OntologyProperty
資料類型: xsd datatypes

2.2 OWL DL和Full概要

The list of OWL DL and OWL Full language constructs that are in addition to or expand those of OWL Lite is given below.

3. OWL Lite語言概要

這節提供一個對OWL Lite語言特徵的非正式描述。我們不討論這些特徵(參考OWL Reference )的具體語法。為方便查看語言特徵的例子和使用指南,每個語言特徵有一個鏈向OWL 指南的合適地方的鏈結。

和OWL DL和OWL Full相比,OWL Lite只是使用了OWL語言的部分特徵,並且做了更多的關於特徵使用的限制。例如,在OWL Lite 中,類只能根據命名了的父類(superclass,它不能是任意的類運算式)定義,而且只能使用某些特定類型的類約束(class restriction)。類之間的等價關係(equivalence)和子類關係只能在具名類(named class)上做聲明,不能應用於任意的類運算式。類似地,OWL Lite只允許屬性限制應用於命名了的類。另外,OWL Lite對基數的概念也有限制--它的取值範圍只能是0和1。

3.1 OWL Lite 的 RDF Schema 特性

以下包括了與RDF Schema有關係的OWL Lite特性

3.2 OWL Lite 的等式和不等式

下面的OWL Lite特徵是關於等價性和不等價性的。

3.3 OWL Lite 的屬性特徵

在OWL Lite中有一些特定的識別字用以提供關於屬性及其值的資訊。物件屬性和資料屬性的區別在 上面 的屬性描述中提到了。

3.4 OWL Lite的屬性約束

OWL Lite允許對屬性十佳約束,使得屬性能夠適用於一些特定類的實例。這些類型(包括下一節的基數限定)都在owl:Restriction中使用。而元素owl:onProperty 則用於指示被約束的屬性。下面的兩種約束限制了什麼值可以用,而下一節的約束限制了可以取多少個值。

3.5 OWL Lite的受限基數

OWL Lite包含了一個有一定使用限制的基數約束。OWL(OWL Lite也如此)的基數約束被稱為局部約束,因為他們是對一個屬性應用於某特定類時的聲明。也就是說:這類約束應用於那個類的實例時就會給出屬性的基數資訊。OWL Lite的基數約束是有限制的是因為它們只允許基數值為0或1的陳述(他們不像在OWL DL和OWL Full中那樣允許基數值為任意數目)。

3.6 OWL Lite的類交集

OWL Lite包含了一個有使用限制的交集構詞( intersection constructor )。

3.7 OWL的資料類型

對於數值,OWL 使用了RDF的機制。 OWL內置的資料類型大部分是採用XML Schema的資料類型。更詳細的描述參考OWL 指南 關於資料類型的那節

3.8 OWL Lite的頭資訊

OWL Lite支援本體的引用,關係和元資訊描述等概念。詳細資訊請參考OWL 參考 ,一些例子可參考 OWL 指南

3.9 OWL Lite的注解屬性

OWL Lite允許對類,屬性,個體和本體頭資訊的注解。這些注解的使用也有些限制。詳細資訊參考OWL參考中關於注解的那節

3.10 OWL Lite的版本

RDF 已經有一個小的辭彙集用以描述版本資訊(譯者注:RDF中並沒有辭彙集表示版本資訊,懷疑作者筆誤),OWL大量地擴充了這個辭彙集。詳細資訊參考OWL 參考.

4. OWL DL和OWL Full的附加語言描述

OWL DL和OWL Full使用相同的辭彙集,只不過OWL DL的辭彙集受到一些限制。粗略地說,OWL DL要求類型分離(一個類不能同時是一個個體或屬性,一個屬性也不能同時是個體或類)。這意味著,約束不能應用於OWL語言自身的成分(OWL Full中是允許的)。此外,OWL DL要求屬性是物件屬性,或資料屬性:資料屬性是類的實例和RDF文字和XML Schema資料類型的值的關係;而物件屬性是兩個類的實例之間的關係。OWL語義和抽象語法 文檔解釋了這些區別和限制。下面我們描述對OWL Lite擴展了的OWL DL和OWL Full辭彙集。

5. 總結

本文檔提供了一個Web本體語言OWL的概述,簡單介紹了為什麼需要一個Web本體語言和OWL和其他相關的W3C語言的關係。它還提供了三個OWL子語言:OWL Lite,OWL DL和OWL Full的簡要描述,包括每個語言的成分的概要。本文是成分概要文檔的升級版本。它還提供了這些構詞的簡單描述以及一些簡單的例子。為相信資訊它引用了OWL 參考文檔 , OWL 指南, 和OWL 語義和抽象語法文檔。本文檔的早先版本 (December 15, 2003, September 5, 2003,August 18, 2003, July 30, 2003, May 1, 2003, March 20, 2003, January 2, 2003, July 29, 2002, July 8, 2002, June 23, 2002, May 26, 2002, and May 15, 2002) 提供了OWL Lite的演化的歷史視角和在這個演化過程中討論的問題。

參考文獻

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OWL Web Ontology Language Guide, Michael K. Smith, Chris Welty, and Deborah L. McGuinness, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-guide-20040210/ .Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl-guide/ .

[OWL Reference]

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RDF Semantics, Patrick Hayes, Editor, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-mt-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/rdf-mt/ .

[Description Logics]

The Description Logic Handbook. Franz Baader, Diego Calvanese, Deborah McGuinness, Daniele Nardi, Peter Patel-Schneider, editors. Cambridge University Press, 2003; and Description Logics Home Page.

致謝

本文檔是 Web 本體工作小組作為一個整理充分討論的結果。這個工作小組的參與人員有: Yasser alSafadi, Jean-François Baget, James Barnette, Sean Bechhofer, Jonathan Borden, Frederik Brysse, Stephen Buswell, Jeremy Carroll, Dan Connolly, Peter Crowther, Jonathan Dale, Jos De Roo, David De Roure, Mike Dean, Larry Eshelman, Jérôme Euzenat, Tim Finin, Nicholas Gibbins, Sandro Hawke, Patrick Hayes, Jeff Heflin, Ziv Hellman, James Hendler, Bernard Horan, Masahiro Hori, Ian Horrocks, Jane Hunter, Francesco Iannuzzelli, Rüdiger Klein, Natasha Kravtsova, Ora Lassila, Massimo Marchiori, Deborah McGuinness, Enrico Motta, Leo Obrst, Mehrdad Omidvari, Martin Pike, Marwan Sabbouh, Guus Schreiber, Noboru Shimizu, Michael Sintek, Michael K. Smith, John Stanton, Lynn Andrea Stein, Herman ter Horst, David Trastour, Frank van Harmelen, Bernard Vatant, Raphael Volz, Evan Wallace, Christopher Welty, Charles White, and John Yanosy.

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