OWLRDF基礎(chǔ)-教學(xué)講解課件

OWL、RDF基礎(chǔ)簡介OWL、RDF基礎(chǔ)簡介目錄2023/9/52計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院目錄2023/7/302計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDF簡介-總覽用于信息交換的語言主要需要包含三個部分：

數(shù)據(jù)模型，語義，語法在目前的框架中，這些部分分別由這些標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)成：數(shù)據(jù)模型：RDF（ResourceDescriptionFramework）語義：RDFS（RDFSchema）,OWL（WebOntologyLanguage）語法：Turtle/TriG/RDF-XML另：RDF有時會作為上述全部的統(tǒng)稱2023/9/53計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDF簡介-總覽用于信息交換的語言主要需要包含三個部分：20RDF簡介-基本元素RDF以圖為中心，元素少，使用簡單，主要使用下列元素來表示知識：

資源、屬性、圖（三元組）資源：是用以描述需要特定標(biāo)識的一個實體或者概念的方式，主要通過URI(UniformResourceIdentifier)的形式表現(xiàn)。例：421的冰箱可以標(biāo)識為：

屬性：一種特殊的資源，用以描述資源之間的關(guān)系，或者一個資源具有的用數(shù)據(jù)表示的特征。例：成員關(guān)系在SKOS中可以描述為：（SKOS是一個詞匯表) http://2023/9/54計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDF簡介-基本元素RDF以圖為中心，元素少，使用簡單，主要RDF簡介-基本元素圖：使用RDF建模知識的結(jié)構(gòu)，這里的圖是指有向圖，資源類比于圖中的結(jié)點，屬性類比于圖中的邊。三元組：使用文本表示RDF圖的方式，三元組的三元分別為主體（object），謂詞（predicate），客體（subject）主體客體對應(yīng)圖中的結(jié)點，謂詞對應(yīng)邊。:東南大學(xué):東南大學(xué)計算機(jī)學(xué)院:KSE實驗室成員成員 <:東南大學(xué)計算機(jī)學(xué)院><:成員><:東南大學(xué)>. <:KSE實驗室><:成員><:東南大學(xué)計算機(jī)學(xué)院>.2023/9/55計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDF簡介-基本元素圖：使用RDF建模知識的結(jié)構(gòu)，這里的圖是RDFS簡介-概述RDFS用以給RDF添加語義，而添加語義的方式主要是通過詞匯，所以RDFS中的主要內(nèi)容是詞匯表。RDFS詞匯表主要可以分成兩大類：類、屬性類可以理解為元素的集合，集合中的元素稱為類的instance（實例、個體、實體）。屬性與RDF中的屬性一致。2023/9/56計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDFS簡介-概述RDFS用以給RDF添加語義，而添加語義的RDFS簡介-類RDFS中的類：在RDFS中，使用謂詞<rdf:type>來表示類與實例之間的關(guān)系，比如：:東南大學(xué)<rdf:type>:學(xué)校.<rdfs:Resource>：所有資源的類，所有RDF定義的事物都屬于此 :學(xué)校<rdf:subClassOf><rdfs:Resource>.<rdfs:Class>：所有類的類 :學(xué)校<rdf:type><rdfs:Class>.<rdfs:Literal>：所有文字（數(shù)字、字符串、IRI等）的類

略<rdfs:Datatype>：所有數(shù)據(jù)類型的類 xsd:integer<rdf:type><rdfs:Datatype>.<rdf:Property>：所有屬性的類 <rdf:type><rdf:type><rdf:Property>.注：這里加<>是為了更清楚的標(biāo)識，并不在語言規(guī)范之內(nèi)。2023/9/57計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDFS簡介-類RDFS中的類：2023/7/307計算機(jī)科RDFS簡介-屬性RDFS中的屬性：屬性是一種特殊的資源，可以用于對屬性進(jìn)行描述<rdfs:domain>：描述屬性與其定義域的關(guān)系 <:就讀><rdfs:domain>

<:學(xué)生>.<rdfs:range>：描述屬性與其值域的關(guān)系 <:就讀><rdfs:range><:學(xué)校>.<rdfs:type>：描述類與實例的關(guān)系(instanceof)

略<rdfs:subClassOf>：描述父子類的關(guān)系 <rdfs:Datatype><rdfs:subClassOf><rdfs:Literal>.<rdfs:subPropertyOf>：描述父子屬性之間的關(guān)系 <:租住><rdfs:subPropertyOf><:居住>.2023/9/58計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDFS簡介-屬性RDFS中的屬性：2023/7/308計算RDFS簡介-屬性RDFS中的描述屬性：<rdfs:label>：描述資源的名稱，用以給人閱讀 <rdfs:label>"Bayes"@en.<rdfs:comment>：描述資源的信息，用以給人閱讀

<:某個資源><rdfs:comment>“這里可以隨便寫點描述什么的".2023/9/59計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDFS簡介-屬性RDFS中的描述屬性：2023/7/309RDFS簡介-其他內(nèi)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>具體化詞匯：<rdf:Statement><rdf:subject><rdf:predicate><rdf:object>功能性詞匯：<rdfs:seeAlso><rdfs:isDefinedBy><rdf:value>2023/9/510計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院RDFS簡介-其他內(nèi)容RDFS中的一些工具：2023/7/3OWL簡介一個領(lǐng)域中概念的顯式的形式化規(guī)約稱之為本體(ontology)，用以表示本體的語言稱為本體語言。之前介紹的RDF和RDFS使用靈活但是表達(dá)能力不足，因此，一種具有更強(qiáng)表達(dá)能力的語言來表示本體。OWL就是這樣的一種語言。對于本體語言而言，主要需求有：良定語法：清晰無二義形式化語義：語言含義能夠被精確描述表達(dá)能力：提供精確的定義方式，并能夠在其上進(jìn)行推理2023/9/511計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介一個領(lǐng)域中概念的顯式的形式化規(guī)約稱之為本體(ontOWL簡介OWL2建立在RDF(S)的基礎(chǔ)之上。語法上，可以使所有的RDF語法來表達(dá)，比如可以使用Turtle和TriG來表示。另外也有特別用于表達(dá)OWL2的函數(shù)式語法和曼徹斯特語法。注：下面的示例使用Turtle語法。OWL2可以分為：OWL2Full，OWL2DL，OWL2LiteOWL2EL，OWL2QL，OWL2RL元素上OWL2在RDF(S)的基礎(chǔ)上豐富了對于類、屬性的描述，下面將從對于類、屬性、個體三方面對于擴(kuò)展的內(nèi)容進(jìn)行說明。2023/9/512計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介OWL2建立在RDF(S)的基礎(chǔ)之上。2023/OWL簡介-類OWL2中類通過owl:Class來定義。owl:Class與rdfs:Class：owl:Class是rdfs:Class的子集，在OWLFULL中，owl:Class與rdfs:Class完全等價，在OWLDL及OWLLite中，owl:Class是rdfs:Class的真子集。其區(qū)別在于，OWLDL中owl:Class無法不包括文字資源的類，即rdfs:Literalowl:Thing與owl:Nothingowl:Thing代表全集，即任何類的超類，其與owl:Class的關(guān)系類似于rdfs:Resource與rdfs:Class的關(guān)系。而owl:Nothing代表的則是空集。類的表示：在owl中，類通常通過URI、枚舉、屬性限制、集合描述來表示2023/9/513計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-類OWL2中類通過owl:Class來定義。2OWL簡介-類-類的表示注：一個類在三元組中可以出現(xiàn)在主體和客體上。URI：略枚舉：（:東南大學(xué):南京大學(xué):南京理工大學(xué):南京工業(yè)大學(xué):河海大學(xué):南京航空航天大學(xué):南京農(nóng)業(yè)大學(xué)）

集合描述：[owl:complementOf:不在南京的大學(xué); rdf:typeowl:Class ]屬性限制：[rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:位于; owl:hasValue:南京 ]注：[]表示空節(jié)點2023/9/514計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-類-類的表示注：一個類在三元組中可以出現(xiàn)在主體和OWL簡介-類-類公理-類關(guān)系<rdfs:subClassOf>：子類關(guān)系 略<owl:equivalentClass>：類等價 <:東南大學(xué)><owl:equivalentClass><:東大>.<owl:disjointWith>：不相交關(guān)系 <:大學(xué)><owl:disjointWith><:小學(xué)>.

2023/9/515計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-類-類公理-類關(guān)系<rdfs:subClassOWL簡介-類-類公理-集合描述<owl:complementOf>：補(bǔ)集關(guān)系， [<owl:complementOf><:非生物>] 注：本體中的類或個體必須屬于兩者之一。<owl:unionOf>：并集關(guān)系， [<owl:unionOf>（:在南京的大學(xué) :不在南京的大學(xué)） ]<owl:intersectionOf>：交集關(guān)系， [<owl:intersectionOf>（:大學(xué) :在南京的機(jī)構(gòu)） ]注：其中交并補(bǔ)可以用于表示類形式如頁14中內(nèi)容所示。2023/9/516計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-類-類公理-集合描述<owl:complemOWL簡介-類-類公理-屬性限制-量詞限制<owl:allValuesFrom>：全稱限制， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:科目情況; owl:allValuesFrom:通過 ]<owl:someValuesFrom>：存在限制， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:科目情況; owl:someValuesFrom:未通過 ]<owl:hasValue>：值限制 [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:選課; owl:hasValue:人工智能 ]2023/9/517計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-類-類公理-屬性限制-量詞限制<owl:allOWL簡介-類-類公理-屬性限制-基數(shù)限制<owl:cardinality>：基數(shù)限制（等值關(guān)系）， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:選課; owl:cardinality:”10”^^xsd:integer ]<owl:qualifiedCardinality>：基數(shù)類型+類型限制(等值關(guān)系)， [rdf:typeowl:Restriction; owl:onProperty:選課; owl:qualifiedCardinality:”2”^^xsd:integer; owl:onClass[owl:unionOf(:人工智能:模式識別 :機(jī)器學(xué)習(xí):數(shù)據(jù)挖掘)] ]owl:onDatatypexsd:integerowl:withRestrictions([xsd:minInclusive“18”^^xsd:integer])owl:hasSelf“true”^^xsd:Booleanowl:hasKey(:name:password)聯(lián)合主鍵對應(yīng)的有<owl:minCardinality> <owl:maxCardinality> <owl:minQualifiedCardinality> <owl:maxQualifiedCardinality>2023/9/518計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-類-類公理-屬性限制-基數(shù)限制<owl:carOWL簡介-屬性-屬性類型注:屬性只存在于個體上，不存在于類上。本部分內(nèi)容是對于屬性類別的描述，即都可以出現(xiàn)在屬性描述的rdf:type的后面，形如：<:age><rdf:type><owl:DatatypeProperty>.對象屬性(owl:ObjectProperty)：表示屬性用以描述個體之間的關(guān)系，如:friendOf，:parentOf數(shù)據(jù)類型屬性(owl:DatatypeProperty)：表示屬性用以描述個體與一種數(shù)據(jù)類型的文字值之間的關(guān)系，如:name，:birthday標(biāo)注屬性(owl:AnnotationProperty)：表示屬性用以描述可讀的標(biāo)簽、注釋等信息，如label2023/9/519計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-屬性-屬性類型注:屬性只存在于個體上，不存在于類OWL簡介-屬性-屬性類型頂層和底層屬性：對象屬性的頂層和底層屬性分別為owl:topObjectProperty和owl:bottomObjectProperty數(shù)據(jù)類型屬性的頂層和底層屬性分別為owl:topDatatypeProperty和owl:bottomDatatypeProperty頂層屬性關(guān)聯(lián)所有個體(文字值)，底層屬性不關(guān)聯(lián)任何個體(文字值)傳遞屬性(owl:TranstitiveProperty)：表示具有傳遞關(guān)系的屬性， A<:isPartOf>B. B<:isPartOf>C. =>A<:isPartOf>C.成立對稱屬性和非對稱屬性(owl:SymmetricProperty&owl:AsymmetricProperty)：表示關(guān)系的反向成立(不成立)， 對稱： A<:friendOf>B. =>B<:friendOf>A.成立 非對稱：A<:parentOf>B. =>B<:parentOf>A.不成立2023/9/520計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-屬性-屬性類型頂層和底層屬性：對象屬性的頂層和底OWL簡介-屬性-屬性類型函數(shù)型和反函數(shù)型屬性(owl:FunctionalProperty&owl:InverseFunctionalProperty)：函數(shù)型表示某個個體只能有一個這個屬性，反函數(shù)性只指個個體只能被一個個體通過這個屬性關(guān)聯(lián)到， 函數(shù)型： A<:age>25^^xsd:integer. 反函數(shù)型： <東南大學(xué)><校區(qū)><東大九龍湖校區(qū)>.自反屬性和反自反屬性(owl:ReflexiveProperty&owl:IrreflexiveProperty)：表示個體(不)能通過這個屬性關(guān)聯(lián)到其自身， 自反： isPartOf 反自反：parentOf2023/9/521計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-屬性-屬性類型函數(shù)型和反函數(shù)型屬性(owl:FuOWL簡介-屬性-屬性公理注:本部分介紹的屬性公理本身作為屬性來描述，即其形式為“屬性-屬性公理-描述”比如rdfs:range和rdfs:domain定義域與值域：rdfs:range和rdfs:domain，與RDFS中含義一致。另外，多個定義實際含義是取交集。而且值得注意的是這個不應(yīng)該作為約束而應(yīng)該作為對于類型的描述，比如, P<rdfs:range><學(xué)生>. P<rdfs:range><男性>. APB.則經(jīng)過推理可知B是男學(xué)生逆屬性(owl:inverseOf)：用以表示一個屬性的反向描述方式， <:parentOf><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:inverseOf><:childOf>.2023/9/522計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-屬性-屬性公理注:本部分介紹的屬性公理本身作為屬OWL簡介-屬性-屬性公理等價屬性(owl:equivalentProperty)：用以表示其與另一個屬性等價， <:isPartOf><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:equivalentProperty><dbpedia:partOf>.不相交屬性(owl:disjointProperty)：用以表示其不可能與另一個屬性共存在同樣的兩個個體之間且， <:isPartOf><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:disjointProperty><:consistOf>.屬性鏈(owl:propertyChainAxiom)：用以表示可以通過一個鏈狀結(jié)構(gòu)推導(dǎo)得到，<:studyIn><rdf:type><owl:ObjectProperty>; <owl:propertyChainAxiom><:studentOf:departmentOf:locate>.A<:studentOf><東南大學(xué)計算機(jī)學(xué)院>.<東南大學(xué)計算機(jī)學(xué)院><:departmentOf><東南大學(xué)>.<東南大學(xué)><:locate><江蘇>.=>A<:studyIn><江蘇>.2023/9/523計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-屬性-屬性公理等價屬性(owl:equivaleOWL簡介-個體斷言類由個體組成，對于個體或者個體可以添加一定斷言，這些斷言可以看作事實。而之前的類公理和屬性公理則可以看作規(guī)則，從而進(jìn)行推理。<rdf:type>：類和屬性斷言，

類和屬性斷言以rdf:type的形式聲明。另外，在OWL2DL中，類和實例不能同時作為一個主體的屬性。 <:學(xué)校><rdf:type><owl:Class>. <:東南大學(xué)><rdf:type><:學(xué)校>.<owl:sameAs>：同一性斷言，表明個體相同 <:東南大學(xué)><owl:sameAs><:SEU>.2023/9/524計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-個體斷言類由個體組成，對于個體或者個體可以添加一OWL簡介-個體斷言<owl:differentFrom>：不同性斷言， <:東南大學(xué)><owl:differentFrom><:南京大學(xué)>.如果不同的比較多的話可以使用<owl:allDifferent>, _:x<rdf:type><owl:allDifferent>; <owl:member>(:東南大學(xué):南京大學(xué):南京理工大學(xué) :南京工業(yè)大學(xué):河海大學(xué) :南京航空航天大學(xué):南京農(nóng)業(yè)大學(xué)).<owl:NegativePropertyAssertion>：負(fù)斷言，表示某個事實不成立， _:x<rdf:type><owl:NegativePropertyAssertion> <owl:sourceIndividual><:東南大學(xué)> <owl:assertionProperty><:位于> <owl:targetIndividual><:福建>2023/9/525計算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院OWL簡介-個體斷言<owl:differentFromOWL簡介-分類OWL2FULL： 完整的OWL語言，兼容RDF，不可判定故無法完備或 高效推理。OWL2DL： 在OWL2Full的基礎(chǔ)上作出一些限制，是描述邏輯(DL) 上的一個映射，可以進(jìn)行高效推理。OWL2Lite： 在OWL2DL的基礎(chǔ)上作出一些限制，僅提供分類等次、 簡單約束等功能。

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