CC BY
268
УДК 004.9
АНАЛИЗ ЯЗЫКА ВЕБ ОНТОЛОГИИ (OWL) И СЕМАНТИЧЕСКАЯ ВЕБ-ТЕХНОЛОГИЯ
© 2017 Каунг Мьят Хту
аспирант кафедры программного обеспечения и администрирования информационных систем
e-mail: kaungmhtoo16267@gmail. com Курский государственный университет
В этой статье рассмотрен и проанализирован ряд категорий OWL: OWL-Lite, OWL-DL и OWL-Full. Отмечается, что язык онтологии OWL отличается от XML-схемы, так как предназначен для представления знаний. XML и RDF-форматы являются частью стандарта OWL. OWL полезен для различных приложений, таких как поиск информации, фотографий и т. д.
Ключевые слова: онтология, семантическая сеть, OWL, информационные технологии, XML, RDF.
Онтология - это подполе философии. Это изучение природы существования и ветвей метафизики, связанных с определением видов вещей, которые на самом деле существуют, и описание их. Она формально описывает область дискурса. Онтология используется для сбора знаний о какой-либо области, представляющей интерес, и для описания концепций в области, а также для выражения отношений между этими понятиями. Онтология состоит из конечного списка терминов (или важных понятий) и отношений между терминами (или классами объектов). Отношения обычно включают иерархии классов. Это явная формальная спецификация концептуализации и наука о описании типов сущностей в мире и о том, как они связаны (W3C).
Язык веб-онтологии (OWL) - это язык для определения и создания веб-онтологий (Рекомендаций W3C). Онтология OWL включает описание классов, свойств и их экземпляров. OWL используется для явного представления смысла терминов в словарях и отношений между этими терминами. Семантическая сеть (революционное видение Тима Бернерса-Ли) - это не что иное, как веб-сайт второго поколения. Он объединяет сеть информации, которая позволяет повысить эффективность, расширить обмен знаниями и простоту ее использования. Онтологии являются ключом к этой функциональной совместимости, поскольку они определяют язык, с которым программные агенты должны общаться друг с другом, и людям нужно общаться с агентами. Семантическая сеть позволит автоматически собирать и сопоставлять различные части информации об объекте, доступные в различных веб-ресурсах. Семантическая сеть сохранит наше ценное время, которое мы тратим на навигацию с одного веб-ресурса на другой, чтобы получить значимую информацию о конкретном объекте.
Под-языки OWL
OWL предоставляет три более выразительных подязыка, предназначеных для использования конкретными сообществами исполнителей и пользователей:
I. OWL-Lite(наименее выразительный, подходит для простой иерархии классов и простых ограничений и полезен для быстрого пути миграции для тезаурусов и других таксономий);
II. OWL-DL(более выразительный, сохраняет вычислительную полноту; все выводы гарантированно вычислимы и имеют разрешимость, то есть все вычисления завершатся за конечное время и основаны на логичном описании);
III. OWL-Full (является наиболее выразительным и имеет синтаксическую свободу RDF и не имеет вычислительных гарантий, но позволяет онтологии увеличивать смысл заранее определенного (RDF или OWL) словаря и не подходит для авто-рассуждений).
Компоненты онтологии OWL
OWL-онтология состоит из следующих компонентов: I. Физические лица или экземпляры или объекты (без уникального имени) II. Свойства или отношения (например, двоичные отношения - "hasChild") III. Классы или концепции (подклассы подразделяются на их суперклассы. Классы описываются с использованием формальных или математических описаний с указанием требований к членству в классе).
В приведенном выше рисунке показано, что как Davies, так и Thomas являются индивидуумами класса «личность». USA иNewYork были указаны как одни и те же экземпляры класса страны. Davies имеет ребенка по имени Thomas, а Thomas имеет родителя по имени Davies. Отношения «hasChild» и «hasParent» обращены друг к другу.
RDF, или структура описания ресурсов
RDF представляет собой структуру для описания веб-ресурсов (идентифицированных UniformResourceldentifier, или URI), таких как начальная страница, заголовок, автор, контент и информация об авторских правах на веб-странице и т. д. RDF - это модель данных для объектов («ресурсы») и отношения между ними. RDF обеспечивает простую семантику для этой модели данных, и эта модель данных может быть представлена в синтаксисе XML. RDF предназначен для чтения и понимания компьютерами, но он не предназначен для отображения людям. RDF описывает ресурсы со свойствами и значениями свойств. Ресурс - это все, что может иметь URI, например http://www.kolkataabcd.in/NLE.
Person
hasChild <-> hasParent
: Inverse Property
Рис. 1. Представление свойств
Свойство также является ресурсом, который имеет имя, например «автор» или «домашняя страница». Значение свойства также может быть другим ресурсом. RDF - это базовый язык онтологии и графический язык, используемый для представления информации о ресурсах в Интернете. Ресурсы описываются в терминах свойств и значений свойств с использованием операторов RDF. Выражения представлены тремя свойствами, состоящими из субъекта, предиката и объекта [С, П, О]. Предметом одного утверждения может быть объект другого заявления, и именно так можно объединить ресурсы. Набор связанных операторов (тройки) формирует график RDF. Код RDF <rdf:RDF
xmlns:rdf= " http://www.w3.Org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:ex= " http://example.cOm/schema# ">
<rdf:Descriptionrdf:about= " http:// example.com/ScienceJournal ">
<ex:title> a review of OWL</ex:title>
<ex:author>
<ex:person>
<ex:name>Mike Dean</ex:name>
</ex:person>
</ex:author>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
Subject Values
Properties
Рис. 2. RDF Заявление троек
RDFS (схема RDF)
RDFS - это расширение для RDF, которое обеспечивает структуру для описания классов и свойств приложений и, таким образом, позволяет определять ресурсы как экземпляры классов и подклассы классов. RDFS позволяет определять свойства как вспомогательные свойства других свойств и обогащает описания того, что у нас уже есть. RDFS Example <?xml version="1.0"?> <rdf:RDF
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:rdfs=http://www.w3.org/2000/01/rdf -schema#
xml:base= "http://www.cameras.c0m/cameras#">
<rdfs:Classrdf:ID="camera" />
<rdfs:Classrdf:ID="canon">
<rdfs:subClassOfrdf:resource="#camera"/>
</rdfs:Class>
</rdf:RDF>
RDFS - описание классов
Для описания классов мы можем использовать встроенные ресурсы RDF Schema, такие как,
- rdfs: Class
- rdfs: subClassOf
Они используются вместе с свойством rdf: type. RDFS - описание свойств
Схема RDF позволяет нам описывать свойства. Свойства - это экземпляры класса rdf:Property. Мы указываем домен, используя rdfs:domain и range, используя rdfs:range. Схема RDF семантически расширяет RDF, предоставляя средства для описания словарей
RDF.
http: //www. ааа. orgp eopl ei
http :'4vw\v. aaa.org people ==hasParent
X
.Алексеевич
http://www.aaa.org/peoplei hasName
http://www.aaa.Org/p
Рис. 3. Примеры RDF-графов
Рис. 4. Примеры RDF-графов (2)
Trust
Proof Digital Signature
Logic
Rules and Query
Ontology Vocabulary
RDF + RDFS
XML + NS + XML Schema
Unicode URI
Рис. 5. Онтология - многослойная технология
OWL: OWL Рассуждение
Для онтологий в OWL-DL мы можем использовать автоматический аргумент для вывода информации, которая явно не представлена в онтологии.
Стандартные «сервисы рассуждений» - это тестирование на освобождение, тестирование эквивалентности и тестирование согласованности. OWL-классы
IntersectionClasses: CRD = {x| xcCandxcD} e.g. Soccers П Male Union Classes: E U F = {x| x e E or x e F} e.g. Soccers U Golfers
Рис. 7. Именованные классы
Экзистенциальное ограничение (ЗайеавШпе)
ЗЯС интерпретируется как совокупность всех индивидуумов в области, которая имеет минимум один Я-преемник (Я-виссеББОг).
Soccer
3 hasFriendSoccers
Рис. 8. Экзистенциальное ограничение (Existential Restrictions)
Универсальные ограничения УЯС
Ограничение значимости УЯС интерпретируется как совокупность всех лиц в домене, чьи все Я-виссеББОг (если они есть) принадлежат интерпретации понятия или класса С.
V hasFriend Golfer
Рис. 9. Универсальные ограничения (Universal Restrictions)
Классы перечислений
Класс перечисления определяется явным и исчерпывающим перечислением лиц, которые являются членами класса перечисления. Чтобы указать перечислимый класс,
индивидуумы, которые являются членами класса, перечислены внутри фигурных скобок {......}
Рис. 10. Классы перечислений
Примеры кодирования OWL
OWL- Named Classes
<owl :Clas srdf:ID="D octor">
<rdfs:subClassOfrdf:resource="#Professional" /> ...
</owl:Class>
OWL- Enumerated Classes
<owl:Classrdf:ID="BrdCar">
<rdfs:subClassOfrdf:resource=M#BrdDescriptionM />
<owl: oneOfrdf:parseType="Collection">
<owl:Thingrdf:about="#Toyota"/>
<owl: Thingrdf: about="#Audi "/>
<owl :Thingrdf:about=" #Ni ssan"/>
</owl:oneOf>
</owl:Class>
OWL- Complement Classes
<owl:Classrdf:ID="ConsumableThing" />
<owl:Classrdf:ID="NonConsumableThing">
<owl:complementOfrdf:resource="#ConsumableThing" />
</owl:Class>
OWL- Union Classes
<owl:Classrdf:ID="People">
<owl:unionOfrdf:parseType="Collection">
<owl :Clas srdf: about="#Vegetari an" />
<owl :Clas srdf: about="#NonVegetari an" />
</owl:unionOf>
</owl:Class>
OWL- Intersection Classes
<owl: Classrdf: ID="LadyBoxer">
<owl:intersectionOfrdf:parseType="Collection">
<owl :Clas srdf: about="#Boxer" />
<owl:Classrdf:about="#Woman" />
</owl:intersectionOf>
</owl:Class>
Ограничения
Ограничения мощности (Cardinality Restrictions): для данного свойства ограничения мощности позволяют нам говорить о количестве отношений, в которых участвует класс людей.
hasValue Restrictions: Позвольте нам указать этот класс лиц, которые участвуют в определенной связи с определенным человеком.
Person
hasFirendB Jon
Рис. 11. Example of(hasValue Restriction)
Свойства OWL
Существуют две основные категории свойств: свойства объекта и свойства типа данных. Свойства объекта связывают индивидов с отдельными лицами. Свойства типа данных связывают индивидов со значениями типа данных (например, целые числа, поплавки, строки). Свойства могут иметь указанный домен(domain) и диапазон(range). Свойства объекта могут иметь обратное свойство, Например: инверсия (hasFriend) может быть (hasEnemy).
Свойства собственности OWL
Функциональный (Functional): для данной особенности свойственно принимать только одно значение.
Обратный функционал (Inverse functional): обратное свойство является функциональным.
Симметричный (Symmetric): если свойство связывает Ас B, то можно сделать вывод, что он связывает B с А.
Переходный (Transitive): если свойство связывает А и B и B с C, то можно сделать вывод, что он связывает А и C.
OWL-Код ограничения
<owl:Classrdf:about="#Airplanes">
<rdfs:comment
rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string">
Jets used for transport</rdfs:comment>
<rdfs: subClas sOfrdf: resource="#Jets"/>
<owl:disjointWithrdf:resource="#Helicopters"/>
<owl:disjointWithdf:resource="#Bussiness_Jets"/>
</owl:Class>
Код ограничения OWL
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="hasMaker" />
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="producesCar">
<owl :inverseOfrdf: resource="#hasMaker" /> </owl: Obj ectProperty>
Заключение
OWL является последним стандартом в онтологических языках (Рекомендация OWL, февраль 2004 г.). Он накладывается поверх RDF и RDFS и имеет богатый набор конструктов. Существует три категории OWL: OWL-Lite, OWL-DL и OWL-Full. Автоматическое рассуждение возможно над онтологиями, написанными в OWL-Lite и OWL-DL. OWL связывает отношения с RDF. OWL позволяет включать отдельные экземпляры классов в онтологию. Классы OWL и отдельные лица могут храниться как тройки RDF. RDF расширяет XML-модель и синтаксис для описания ресурсов. OWL присваивает особое значение RDFTriples. OWL получен из языка веб-онтологии DAML + OIL и основывается на RDF. Язык онтологии OWL отличается от XML-схемы тем, что предназначен для представления знаний, а не для форматирования сообщений. XML и
RDF-форматы являются частью стандарта OWL. OWL полезен для различных приложений, таких как представление знаний, управление знаниями, поиск фотографий, политики контроля доступа и т. д. Мы можем использовать дальнейшее расширение правил для OWL, то есть SWRL (язык семантического веб-правила).
Библиографический список
OWL 2 Web Ontology Language Structural Specification and Functional-Style Syntax (Second Edition). URL: https://www.w3.org/2012/pdf/REC-owl2-syntax-20121211.pdf
Web Ontology Language, Use Cases and Requirements.W3C Recommendation 10 February 2004. URL: https://www.w3.org/TR/webont-req/OWL
https://www.researchgate.net/publication/238344419_Web_ontology_language_OWL_an d_semantic_web
Ontologies and Sematic web Ian Horrocks<horrocks@cs.man.ac.uk>Information Management Group, School of Computer Science, University of Manchester. URL: https://www.inf.ed.ac.uk/events/lectures/horrocks.pdf
Semantic Web Ontologies, ChrisWelty, IBM Research(also W3C Semantic Web Best Practices WG. URL: http://www.daml.org/meetings/2005/04/pi/Ontologies.pdf
Web Semantic and Ontology,Elodie Marie Gontier,Professor of French and History, Paris, France. URL: https://file.scirp.org/pdf/AIT 2015062913385712.pdf
