Protege-OWL教程笔记

Protege-OWL教程笔记

首先介绍了本体，本体是用来描述某个领域的知识的。本题描述了该领域内个概念和概念间的关系。不同的本体语言提供不同的特征。最新出现的本体语言是W3C推出的OWL。它有丰富的操作符，如and,or和negation。它基于的逻辑允许它能够定义概念或描述概念。复杂的概念能建立在简单的概念定义之上。而且，这个逻辑模型允许使用推理机检查本体中的statement和定义是否具有一致性，也能识别哪个概念符合哪个定义。推理机有助于维护层次结构。这在处理有多个父类的类时非常有用。

然后介绍了OWL的三个子语言：OWL-Lite,OWL-DL,OWL-Full。它们的表达能力由弱到强。OWL-Lite的语法最简单。OWL-DL比OWL-Lite的表达能力强，它基于描述逻辑，能够自动计算层次分类和检测到本体中的不一致。OWL-Full的表达能力最强，但是推理能力就相对较弱。

接下来介绍了个体，属性，类三个概念。用了大量的图来帮助理解概念。

1.个体用URI标识。

2.类是个体的集合。类可以组成一个由父类和子类构成的层次结构图(也称为taxonomy)。类也称为概念(concept)。

Protege-OWL使用了一个叫English Prose Tooltip Generator的工具来显示类的描述信息。可以指明两个类是不相交(disjoint)的。

3.属性是一个二元关系。它分为：

函数属性(Functional Property)——通过这个属性只能连接一个个体。hasBirthMother

反函数属性(Inverse Functional Property)——即这个属性的反属性是函数属性，也就是对于一个给定的个体，只有最多一个个体能通过该属性连接那个个体。isBirthMotherOf

传递属性(Transitive Property)——hasAncestor

对称属性(Symmetric Property)——hasSibling,如果一个属性是对称的那么它就不能是函数属性。

还可以将属性分为：

对象属性(Object Property)——连接两个个体。

数据类型属性(Datatype Property)——连接个体和XML Schema数据类型值或rdf literal,该属性不能为传递的，对称的，反函数的。

标注属性(Annotation Property)——用来对类，属性，个体和本体添加信息(元数据)。OWL-DL 对标注属性作出了如下限制：(1)标注属性的filler只能为,literal或URI或个体。(2)标注属性

没有子属性，也不能为其它属性的子属性，而且不能使用domain和range。

然后介绍了属性的Domain和Range的概念。Domain和Range可以是类或者(class expression)类表达式。Protege-OWL现在只支持并操作构造的类表达式，只需要指定多个类就可以了。值得注意的是这里的概念和通常概念不一样，它们不是用来做限制的，而是用来做推理的。比如我们说hasTopping的Domain是Pizza，那么我们将属性hasTopping作用于IceCream那么就可以推出IceCream是一种Pizza。

属性和类一样，可以有子属性。如isParentOf就是isAncestorOf的子属性。

使用属性可以对类进行描述和定义。这要通过对属性加以限制，这样就引入了Property Restriction,分为三类：

1.量词限制(Quantifier Restriction)

量词限制由三部分构成,分别为量词(quantifier)，属性和filler。量词分为存在量词(some,at least one)和全称量词(only)，即OWL中的someV alueForm和allV alueFrom。注意全称量词也描述了那些不具备该属性的个体，全称量词并没有指明关系的存在，只是说如果关系存在那么它必须和特定的类的个体相关联。

2.基数限制(Cardinality Restriction)

Minimum Cardinality Restriction

Maximum Cardinality Restriction

Cardinality Restriction

它们分别表示关系的数量至少，至多和恰好为某个给定的数。需要注意的是当属性的filler 为相同的个体时将这几个相同的关系当作一个关系。

3.取值限制(hasV alue Restriction)

它描述了一类个体的集合，这类个体的某个属性值的取值至少有一个为特定的个体。

如hasCountryOfOrigin hasV alue Italy就表明源国家有一个是意大利。

使用属性限制实际上描述了一个匿名类。

还介绍了推理机的使用。推理机的两个主要功能是subsumption testing和consistency checking，前者是发现本体中的类之间的subclass/superclass关系，后者是检查一致性，也就是该类能否有实例。Protege-OWL和推理机RACER通过DIG(Description Logic Implementers Group)接口交互。

然后介绍了充分条件和必要条件。必要条件用来描述类，而充分必要条件用来定义类。只有必要条件的类称为原始类(Primitive Class)，至少有一个充分必要条件的类称为已定义类(Defined Class)。前者也被称为partial class而后者相应为complete class。这个对于subsumption testing非常重要，比如我们知道属于类B的所有个体都满足某些条件，而这些条件定义了类A，那么我们就可以得出类B是类A的子类。所以推理机只能够对已定义类(Defined Class)进行分类(subsumption testing)，推理机是不会向原始类(Primitive Class)中加入子类的[例外是当一个属性的domain是原始类时，可以使用推理机向其加入子类，参考上面关于domain/range的说明，但不推荐这样做]。当构建大的本体时，使用推理机来分类就很必要了。

可以通过枚举类的个体来定义类。

OWA(open world assumption):开放世界假设，也称为开发世界推理(open world reasoning)，它的意思是除非明确说明某个东西不存在，否则我们不能认为它不存在。换句话说，也就是如果没有说明某事是真，(因为也没有明确说明它为假)我们也不能认为它就是假。这仅仅意味知识还没有添加到知识库中。这样就引入Closure Axiom(Closure Restriction)这个概念。属性的Closure Axiom由作用于属性的全称量词限制所构成，它用来说明属性的filler只能是特定的类。

此外还介绍了本体设计中的设计模式V alue Partitions。该模式用来建立一个类和它的子类，该类是这些之类的并并且这些子类之间不相交，然后建立一个与该类相关的对象属性，该属性是functional并且range是该类。该类通常用来表示某类值。在这里有引入了Covering Axiom，Covering Axiom由两部分组成：被覆盖的类和构成覆盖的类(The class that is being covered and the classes that form the covering)。如有三个类A,B,C，B和C是A的子类。现假设我们有一个Covering Axiom指明了A被B和C覆盖，这就意味着A的成员一定是B和/或C的成员。如果B和C不相交，那么A的成员一定是B或C的成员。排除了某个个体是A的成员却即不是B也不是C的成员的情况。实际上就是A=B∪C。

还介绍了一些Wizards的使用。如Quick OWL中的创建多个子类和为多个类加入存在限制的Wizard。不清楚为什么Protege-OWL中介绍写的是添加到充分必要条件，而实际操作是添加到必要条件。

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