对OWL及其逻辑基础的研究

片段：
＜ｒ战Ｄｅｓｃｄｐｔｉｏｎ
子的男人”）及公理（如：Ｆａｌｈｅｒ Ｐｅｒｓｏｎ）；３）ＡＢｏｘ，包含概念断 言（如：ｓｔｕｄｅｎｔ（ｚｅｋｅ））和关系断言（如：ｈａｓＦｒｉｅｎｄ（ｚｅｋｅ，
Ｂｏｂ））；４）ＴＢｏｘ和ＡＢＯＸ上的推理机制。 定义１ 定义２
知识库Ｋ＝册ｏｚ＋Ａ曰Ｄ戈，简写为＾田（ｒ，Ａ）；
Ｓ＝Ａ乞Ｃ中的构造算子集
ＣＳ
１ ＝＜
＾∞ｎｉｅｎｄ，如，Ｈｅｎｄ何Ａｃ口ｄｅｍｉｃ。日唧）ｐ”上七ｃ￡ｕｒｅｒ，
ＯＷＬ
０ＷＬ介绍
Ｐｅ璐ｏ、Ｐ｝ｑ岔ｓｓｅｆ．Ｓｌｕａｅｍ＞
冠Ａ
Ｊ４ｃ口ｄ毫ｍｆｃ，Ａ吲锯ｓｏｒ∈Ａｃ口ｄｅｍｉｃ，Ｓ￡Ｈｄｅｎｔ∈ＰｅＨｏ几，
１＝＜＾ｃｎｄｅｍ拓∈Ｐｅ”Ｄｎ，惭ｙ∈Ｐｅ邶Ｄｎ，￡七ｃｔｕｒｅｒ∈ ＾ｋＥｐＰｙＳｔｕｄｅｎ￡ｇ＾咖ｎ＿ｓｆｕｄｅｎｔ＞
１描述逻辑与本体模型
１．１描述逻辑 描述逻辑（Ｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｋ舀ｃ，ＤＬ）是基于对象的知识表示
收稿日期：２００４一０４—２７；修订日期：２００４一０６—２３
一个描述逻辑主要依赖于构造算子在简单概念和关系的 基础上构造复杂的概念和关系。根据构造算子的不同，可对 ＤＬ进行分类，最基本的ＤＬ是ＡＬｃ，它只包含“合取”、“析 取”、“非”、“存在量词”和“全称量词”这些构造算子。ｓＨＩＱ ＤＬ在ＡＬｃ的基础上增加了数量约束构造算子，０ｗＬ ＤＬ即是 基于ｓＨＩＱ ＤＬ的。表１给出了ＤＬ支持的若干构造算子及其语
万方数据
１２月
李文斌等：对ＯｗＬ及其逻辑基础的研究 包含检测：在船ｏｘ
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义，构造算子的语义是通过“知识库解释”（定义２）应用集合 理论来揭示的。 描述逻辑与本体表示 一个本体由四个部分组成：概念（用于表示一组或一类 实体）、关系（用于表示概念或它们的属性之间的关系）、公理 （即规则集，用于对类或实体的值进行约束）和实例（对于本 体而言，实例可有可无）…。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０１７３０１４）；北京市自然科学基金资助项目（４０２２００３） 作者简介：李文斌（１９７４一），男，江西南昌人，讲师，博士研究生，主要研究方向：数据挖掘、知识表示、网上智能； 刘椿年（１９４４一），男，江 苏连云港人，教授，博士生导师，主要研究方向：人工智能、逻辑程序设计、数据挖掘、网上智能； 陈嶷瑛（１９７１一），女，山西运城人，讲师，硕士， 主要研究方向：软件工程、ＧＩｓ、三维建模技术．
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语义ｗｅｂ实现的手段是在现有网页信息的基础上增加 用于对网页进行描述的信息（元数据），从而使机器可理解网 页。而对元数据中的术语及其关系，则在ｗｅｂ ｏｎｔｏｌｏｇｙ中存 储。从技术手段上面言，语义ｗｅｂ依赖于：１）ｘＭＬ／ｘＭＬ ｓｃｈｅｍａ技术：ｘＭＬ可自定义标记，为表示结构化的文档提供 语法支持，其不足在于对文档内容不提供语义支持。ｘＭＬ／ ｓｃｈｅｍａ对ｘＭＬ文档的结构进行限制，并扩展ｘＭＬ的数据类 型；２）ＲＤＦ／ＲＤＦＳ：ＲＤＦ借助ｘＭＬ的语法来表示ｗｅｂ上的资 源及资源的关系，具有简单的语义特征。ＲＤＦＳ为描述砒埂 资源的类和属性提供一组具有语义的词汇；３）０ｗＬ等ｗｅｂ Ｏｎｔｏｌｏｇｙ语言：０ｗＬ是基于描述逻辑的ｗｅｂ ０ｎｔｏｌｏｇｙ表示语 言，由于描述逻辑是可判定的，故机器可在ＯｗＬ表示的本体 的基础上进行推理，从而实现真正意义上的ｓｅｍａｎｔｉｃ ｗｅｂ。 ０ｗＬ与ＲＤＦｓ相比，前者对类和属性的表示能力进行了 扩展，增加了类的关系（如ｄｉｓｊｏｉｎｔｎｅｓｓ）、集的势（如ｅｘａｃｄｙ ｏｎｅ）、等价性、更丰富的属性类型、新的属性特征（如属性的对 称性）、枚举类等。０ｗＬ由三个子语言组成：ＯｗＬ“ｔｅ、ＯｗＬ
耶＞，简称本体。其中，ｓ是定义概念的构造算子集；ｃＳ是概念 集，包括原子类概念Ａｃ（简称原子类）、原子属性ＡＰ（简称原
实例检测：对廊（ｒ，以）的实例ｉ与概念ｃ而言，实例检测
指的是对于知识库的所有模型检查是否都满足ｉ∈ｃ７；实际 就是检测ｉ是否是ｃ的实例，该检测是对知识正确性的又一保 证手段。 文献［２］指出：一般而言，所有的推理问题都可以归结为 一致性检测（或称为可满足性检测）。比如：对于＾国（ｒ，Ａ），包 含性检测ｃ∈＿Ｄ即是要对ｃ ｎ，Ｄ作一致性检测，也即ｃ∈ ｜Ｄ成立，当且仅当ｃ ｎ，Ｄ在瑚（Ｆ，Ａ）中是不一致的。因此， 研究一致性检测算法就成为实现Ｄ三推理机制的重中之重。 Ｔａｂｌｅａｕｘ算法”ｏ便是用于作一致性检测的，由于篇幅关系，本 文对此不作详细介绍。
口７∈Ｃ。：
单约束”（集的势只允许有０或１）的开发者而提供的，使用它 时，开发过程相对简单。０ｗＬ ＤＬ的表达能力比０ｗＬ Ｌｉｔｅ要 强（增加了叩ｅｏｆ、ｈａ“ａｌｕｅ、ｄｉｓＪｏｉｎｔｗｉｔｈ等算子，及对“集的 势”的完全支持等），同时使用ＯｗＬ ＤＬ表示本体可保证任何 推理在有限时间内完成。０ｗＬ Ｆｕｕ的表达能力最强，它允许 在０ｎ“ｏｇｙ中增加并使用０ｗＬ及ＲＤＦＳ之外的词汇，因此， 不能保证在任何用ＯｗＬ Ｆｌｌｌｌ表示的Ｏｎｔｏｌｏｇｙ上进行任何推 理都能在有限时间内完成。实际上，０ｗＬ ＤＬ是０ｗＬ“ｔｅ的 扩展，而ＯｗＬ Ｆｌｌｌｌ可看作是ＯｗＬ ＤＬ的扩展，表２中用｝号 标注的算子（或公理）是ＯｗＬ ＤＬ和ＯｗＬ Ｆ１１ｌｌ在ＯｗＬ Ｌｉｔｅ的
＜ｓ：Ｃｒｅｇｔｏｒ＞Ｉ。丑８８ｉｌａ＜／ｓ：ＣＴｅａｔｏｒ＞
＜／Ｉｄｆ：ＤｅｓｃＩ＿ｉｐｄ彻＞
上述ＲＤＦ片段符合ｘＭＬ的语法，其目的是为了告诉“计
算机”ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｗ３．ｏ哕Ｈｏｍｅ／Ｌａｓｓｉｌａ的作者是Ｌａｓｓｉｌａ。不
幸的是：代码编写人员可能会用ｗｒｉｔｅｒ或Ａｕｔｈｏｒ或其他的单 词去表示“作者”，那么机器如何理解不同词表示的是同一概 念呢？相似的情况是：计算机如何理解同一个词在不同情况 下表示的是不同的概念（即语义，）呢？这些问题得依赖于 ０ｎｔｏｌｏｇｙ得以解决。０ｎｔｏｌｏｇｙ是描述概念及概念之问关系的 概念模型，通过概念之间的关系来描述概念的语义。
１．２
ｒ中，检测ｃ∈Ｄ，就是要检查对于丁
的所有模型，，是否都满足ｃ。∈Ｄ。；通俗地讲，这一过程实际 是检测知识是否正确的过程。
一致性检测：对于船嬲Ｆ而言，检测Ｃ与丁的一致性即是
要检测是否存在ｒ的模型埔旖足ｃ’≠中；对Ａ曰似Ａ，一致性检
测意味着检测是否存在Ａ的模型；对胎（ｒ，Ａ）而言，意味着
检测是否存在丁和Ａ的模型。通俗地讲，一致性检测即是要检 查知识是否是有意义的。
（ｍｒ．１ｉｗｂ＠ｅｍａｉｌｓ．ｂｊｐｕ．ｅｄｕ．ｃｎ）
摘要：ＯｗＬ是ｗｅｂ Ｏｎｔｏｌｏｇｙ的表示语言，是实现语义ｗｅｂ的语言工具。对ＯｗＬ三个子语言 的语法进行了比较分析，重点对ＯｗＬ的逻辑基础（即描述逻辑）进行了讨论，就描述逻辑如何用于表 示本体进行了研究，提出了一种基于描述逻辑的本体模型，并对描述逻辑的推理机制进行了阐述。 关键词：语义Ｗｅｂ；本体论；ｗｅｂ本体描述语言；描述逻辑 文献标识码：Ａ 中图分类号：嘲１１．５２ 引言
的形式化工具，是一阶谓词逻辑的可判定子集，能够提供可判
Ｏ
定的推理服务，并且具有语义特征。 一个标准的描述逻辑系统的体系结构，它由四个部分组 成：１）表示概念和关系（Ｒｏｌｅ）的构造集；２）ＴＢｏｘ，包含概念定
义（如：Ｆａｔｈｅｒ Ｍ蚰ｈａｓｃＫｌｄ．Ｐｅｒｓｏｎ，即Ｆａ山ｅｒ被定义为“有孩
ｗｅｂ自年产生以来，因特网上的信息量即以几何级数的 速度增长，在给人们提供丰富信息的同时，也产生了如何在海 量信息中有效检索出有用信息的问题，解决这一问题的途径 之一就是使机器可理解ｗｅｂ资源上的部分（或全部）内容，语 义ｗｅｂ是使ｗｅｂ上的信息具有计算机可理解的语义，满足智 能Ａｇｅｎｔ对因特网上异构和分布信息的有效地访问和搜索。 语义ｗｅｂ的体系结构包括以下几层：第一层：ｕＮＩｃＯＤＥ解决 资源编码问题，ｕＲＪ用于标识资源；第二层：ｘＭＬ＋ｘＭＬ ｓｃｈｅｍａ是数据表示的语法层，用于表示数据的内容和结构； 第三层：ＲＤＦ＋ＲＤＦ Ｓｃｈｅｍａ是元数据层，用于描述ｗｅｂ的资 源及类型；第四层：Ｏｎｔｏｌｏｇｙ ＶｏｃａｂｕＩａｒｙ层在元数据层的基础 上构造领域知识，即用于描述各种资源之间的联系；第五层： Ｌ０舀ｃ层为逻辑推理提供形式规则；第六层：Ｐｍｏｆ层为智能 Ａｇｅｎｔ间进行验证和交换数字签名提供支持。 为了进一步说明语义ｗｅｂ的体系结构，给出如下ＲＤＦ
第２４卷 ２００４年１２月
文章编号：１００１—９０８１（２００４）１２Ｚ一０１４６一０３
计算机应用
Ｃｏ瑚【ｐｕｔｅｒ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ
Ｖ０１．２４ Ｄｅｃ．２００４
对ＯＷＬ及其逻辑基础的研究
李文斌１’２，刘椿年１，陈嶷瑛１ （１．北京工业大学多媒体与智能软件北京重点实验室，北京１０００２２； ２．石家庄经济学院信息工程学院，河北石家庄０５００３Ｉ）
为了方便于本节的描述，首先给出如下几个命题。 命题１：一个解释，满足一个概念定义Ａ圭Ｇ，当且仅当
Ａ７＝∥：
命题２：一个解释，满足一个公理ｃ。∈ｃ２，当且仅当
ｃ：∈ｑ； 命题３：一个解释，满足船Ｄ茁Ｆ，当且仅当，满足ｒ中所有
的概念定义及公理（即，是Ｆ的一个模型）； 命题４：一个解释，满足一个概念断言ｄ：Ｃ，当且仅当
为了讲述如何使用ＤＬ描述本体，本文结合本体的组成及 描述逻辑的体系结构，给出了一个本体模型的定义（定义３）。
定义３
等价性检测：对于船。石，而言，检测ｃ与Ｄ是否是等价的
（即ｃ＝Ｄ），就是要检查在ｒ的所有模型中是否都有“＝ Ｄ，；这一过程是为了保证知识的最小冗余度。
本体模型是一个４元组，记作：Ｄ＝＜ｓ，ｃｓ，似，
ＤＬ及０ｗＬ Ｆｌｌｌｌ。ＯｗＬ“ｔｅ是为那些仅需要“类层次”及“简