Ontologiesprachen XML / RDF / OWL in Proteg

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OntologiesprachenXML / RDF / OWL in Protegé
WissensorganisationSeminar Prof. Dr. Spree
Joachim Köpf - Claudia Irle
Wissensorganisation HAW-Hamburg WS 08/09
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
Übersicht

• Aufbau XML / RDF
• OWL
• Code
• Demo
• Ausblick

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
Semantic Web
Anwendungen
Ontologiesprache (z.B. OWL)
RDF-Schema
RDF
XML
URIs und Namespaces
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
XML

• Extensible Markup Language
• Tagbasierte Metasprache
• Wird für die Nutzung von OWL genommen
• da Webstandard
• der Datenaustausch wird unterstützt
• einfach zu parsen und plattformunabhängig

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
XML

• Nachteile von XML
• XML definiert Syntax, aber keine Semantik
• XML-Beschreibungen können für Computer mehrdeutig
  sein
• Relationen können nicht definiert werden
• Noch nicht ausreichend für den Einsatz von OWL

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
RDF (System zur Beschreibung von Bezugsquellen)

• Resource Description Framework
• Datenmodell zu Bereitstellung von Metadaten
• Aussagen beschreiben Ressourcen und deren
  Attribute
• gt Tripel

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
RDF-Tripel

• Beschreiben Ressourcen und deren Attribute
• Bestehen aus Ressource, Eigenschaft, Literal oder
  Ressource

Subjekt Prädikat Objekt
Literalbewertete Aussage Spaghetti Carbonara Preis 12,90 EUR
Ressourcen-bewertete Aussage Erika Mustermann Lieblingsessen Spaghetti Carbonara
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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
RDF

• RDF reicht leider auch noch nicht aus
• Modell fehlt, um Daten aus dem RDF-Datenmodell
  auszutauschen
• Semantik reicht noch nicht für die Beschreibung
  von Ontologien aus

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
RDF/XML

• Auch noch nicht ausreichend
• Keine Beschreibung von Klassen möglich
• Kein Konzept für Aufzählung von Datentypen und
  Aufzählungen

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
RDF-Schema

• Neutrale Schema-Sprache
• Enthält Basisstrukturen für Klassen und
  Properties
• RDFS-Klassen enthalten Instanzen (Assoziierte
  Ressourcen) rdfsclass Definition von Klassen

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
RDF-Schema

• RDF-Schema auch noch nicht ausreichend
• Aussage über Kardinalitäten nicht möglich
• Keine Aussage über Eigenschaften von
  Eigenschaften
• Zu wenige Deskriptoren, um Inferenzierung zu
  unterstützen

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL

• Web Ontology Language
• Standardsprache zur Erstellung von Ontologien um
  im Semantic Web Informationen zu repräsentieren
• W3C Recommendation seit 2004
• Code soll von Software-Agenten verstanden werden

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Versionen

• Lite
• DL
• Full

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL-Aufbau

• Die drei Bausteine von OWL-Ontologien
• Klassen
• Individuen (Objekte in RDF)
• Rollen (Properties in RDFS)

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Besonderheiten

• OWL kann Klassen logisch kombinieren
• Vereinigung
• Durchschnitt
• Komplement (Gegenteil)
• OWL kann Eigenschaften definieren als
• Transitiv (schlussfolgernd)
• Symmetrisch
• Funktional
• Als inverses einer anderen Eigenschaft

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XML / RDF / OWL in Protégé Aufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Besonderheiten

• Fehlen von Informationen ist keine negative
  Information
• mag(PersonA, GetränkB) -gt Person kann auch andere
  Getränke mögen
• Keine Unique Name Assumption
• Verschiedenheit muss explizit ausgedrückt werden
• Person A kann nicht die selbe Instanz bezeichnen
  wie Person B
• OWLsameAs
• OWLdifferentFrom

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OWL-Ontologie Dokument
Header
XML Deklaration und RDF Start Tag
lt?xml version"1.0"?gtltrdfRDF gt
Namespacedeklarationen
Ontologie-Element
Informationen über die Version
Importierte Elemente
Body
Aussagen über Klassen,Eigenschaften und
Individuen
Footer
RDF-Endtag lt/rdfRDFgt
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Header
• Informationen zu
• Namensräumen
• Versionierung
• Annotationen

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Exemplarischer Header mit Namespace-Deklaration
• ltrdfRDF
• xmlnsrdf"http//www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax
  -ns"
• xmlnsrdfs"http//www.w3.org/2000/01/rdf-schema"
  
• xmlnsowl"http//www.w3.org/2002/07/owl"
• xmlnsdaml"http//www.daml.org/2001/03/damloil"
  
• xmlnsdc"http//purl.org/dc/elements/1.1/"
• xmlns"http//www.owl-ontologies.com/travel.owl"
• xmlbase"http//www.owl-ontologies.com/travel.owl
  "gt

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Exemplarischer Header mit allgemeinen
• Informationen zur gesamten Ontologie
• ltowlOntology rdfabout""gt
• ltowlversionInfo
• rdfdatatype"http//www.w3.org/2001/XMLSchemastr
  ing"gt
• 1.0
• lt/owlversionInfogt
• ltrdfscomment rdfdatatype"http//www.w3.org/2001
  /XMLSchemastring"gt
• An example ontology for tutorial purposes.
• lt/rdfscommentgt
• lt/owlOntologygt

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Einfache Klassen Benennung
• ltowlClass rdfID"Relaxation"gt
• Referenzierung auf diese Klasse innerhalb eines
• Dokuments
• ltrdfresource"Relaxationgt
• Alternativ
• ltrdfresourcehttp//www.owl-ontologies.com/trave
  l.owlRelaxationgt
• Erweiterung einer importierten Klassendefinition
• ltowlClass rdfabout"Relaxation"gt

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Einfache Klassen Referenzierung auf Klasse via
• ENTITY
• Im Header
• lt!DOCTYPE rdfRDF
• lt!ENTITY owl "http//www.w3.org/2002/07/owl" gt
• gt
• Referenzierung
• ltowlClass rdfabout"owlThing"/gt

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Einfache Klassen equivalentClass
ltowlClass rdfabout"US_President"gt
ltequivalentClass rdfresource"PrincipalReside
ntOfWhiteHouse"/gt lt/owlClassgt Zwei Klassen
besitzen exakt dieselben Instanzen.
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Einfache Klassenbeziehungen subClassOf
ltowlClass rdfID"Relaxation"gt ltowlClass
rdfID"Sunbathing"gt ltrdfssubClassOfgt
ltowlClass rdfabout"Relaxation"/gt
lt/rdfssubClassOfgt lt/owlClassgt Sunbathing ist
subClassOf Relaxation.
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Einfache Klassenbeziehungen disjointWith
ltowlClass rdfabout"Relaxation"gt ltrdfssubCla
ssOf rdfresource"Activity"/gt
ltowldisjointWith rdfresource"Sightseeing"/gt
ltowldisjointWith rdfresource"Sports"/gt
lt/owlClassgt Relaxation ist disjunkt mit
Sightseeing und Sports
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Einfache Klassenbeziehungen disjointWith
ltowlClass rdfabout"Relaxation"gt ltrdfssubCla
ssOf rdfresource"Activity"/gt
ltowldisjointWith rdfresource"Sightseeing"/gt
ltowldisjointWith rdfresource"Sports"/gt
lt/owlClassgt Relaxation ist disjunkt mit
Sightseeing und Sports
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Einfache Klassenbeziehungen Inferenz
ltowlClass rdfID"Professor"gt ltrdfssubClassOf
rdfresource"Fakultaetsmitglied"/gt lt/owlClassgt
ltowlClass rdfID"Buch"gt ltrdfssubClassOf
rdfresource"Publikation"/gt lt/owlClassgt ltowlC
lass rdfabout"Fakultaetsmitglied"gt ltowldisjoin
tWith rdfresource"Publikation"/gt lt/owlClassgt
Fakultätsmitglied ist disjunkt mit
Publikation. Es folgt durch Inferenz, dass ein
Professor kein Buch ist (Professor ist auch
disjunkt mit Buch).
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Einfache Klassenbeziehungen Inferenz

• ltowlClass rdfID"Professor"gt
• ltrdfssubClassOf
• rdfresource"Fakultaetsmitglied"/gt
• lt/owlClassgt
• ltowlClass rdfIDFakultätsmitglied"gt
• ltrdfssubClassOf rdfresourcePerson"/gt
• lt/owlClassgt
• Es folgt durch Inferenz, dass ein Professor eine
  Person
• ist.
• subClassOf ist transitiv. Einfach ausgedrückt
• Aus xRy und yRz folgt xRz

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Individuals
ltCapital rdfabout"Sydney/gt Identisch
mit ltowlThing rdfabout"Sydney"gt ltrdftype
rdfresourceCapitalgt lt/rdftypegt
lt/owlThinggt
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Properties von Individuals ltowlDatatypeProperty
rdfabout"hasZipCode"gt ltrdftype
rdfresource"owlFunctionalProperty"/gt
ltrdfsdomain rdfresource"Contact"/gt
ltrdfsrange rdfresource"xsdint"/gt
lt/owlDatatypePropertygt ltCapital
rdfabout"Sydney"gt lthasZipCodegt33587lt/h
asZipCodegt lthasPart rdfresource"BondiB
each"/gt lthasPart rdfresource"Currawong
Beach"/gt lthasAccommodation
rdfresource"FourSeasons"/gt lt/Capitalgt
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code
Individuals
ltowlClass rdfID"Professor"gt ltrdfssubClassOf rd
fresource"Fakultaetsmitglied"/gt lt/owlClassgt lto
wlClass rdfID"Fakultaetsmitglied"gt ltrdfssubCla
ssOf rdfresource"Person"/gt lt/owlClassgt Es
folgt durch Inferenz, dass Professor
eine Subklasse von Person ist.
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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Properties definieren
• Einschränkung durch
• Domain (RDFS)
• Range (RDFS)
• Type (RDF)
• 2 Unterklassen von rdfProperty
• Object-Properties (abstrakte Rollen)
  Individuals mit
• Individuals unterschiedlicher Klassen.
• Bsp. ltowlObjectProperty rdfabout"hasAccommo
  dation"gt
• ltCapital rdfabout"Sydney"gt
• lthasAccommodation rdfresource"FourSeasons"/
  gt
• Datatype-Properties (konkrete Rollen)
  Individuals mit Datenwerten. Bsp.
  ltowlDatatypeProperty rdfabout"hasZipCode"gt
• ltCapital rdfabout"Sydney"gt
• lthasZipCodegt33587lt/hasZipCodegt

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Properties
• Einschränkung durch
• Domain (RDFS)
• Range (RDFS)
• 2 Unterklassen von rdfProperty
• Object-Properties (abstrakte Rollen)Individuals
  mit Individuals unterschiedlicher Klassen
• Bsp. ltowlObjectProperty rdfabout"hasAccommod
  ation"gt
• Datatype-Properties (konkrete Rollen)
  Individuals mit Datenwerten
• Bsp. ltowlDatatypeProperty rdfabout"hasZipCod
  e"gt

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Property Datatypes
• Datatype-Properties können RDF-Literale
  darstellen oder auch simple Datentypen, gemäß den
  XML-Schema Datentypen Vereinbarungen.
• OWL unterstützt die meisten der in XML-Schema
  enthaltenen Datentypen plus rdfsLiteral
• Alle OWL-Reasoner müssen xsdinteger und
  xsdstring-Datentypen unterstützten.

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Property Characteristics
• TransitiveProperty
• P(x,y) and P(y,z) implies P(x,z)
• SymmetricProperty
• P(x,y) gdw P(y,x)
• gdw (genau dann wenn)
• x Property von y genau dann wenn y Property von x
  
• FunctionalProperty
• P(x,y) and P(x,z) implies y z
• InverseOf
• P1(x,y) gdw P2(y,x)
• InverseFunctionalProperty
• P(y,x) and P(z,x) implies y z

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Code

• Property Restrictions
• value constraints (Quantifizierer)
• schränkt die Range der Property ein
• - owlallValuesFrom (alle)
• - owlsomeValuesFrom
  (mindestens eine)
• - owlhasValue (genauer Wert)
• cardinality constraints (Kardinalität)
• schränkt die Anzahl von Values ein, die eine
  Property
• haben kann.
• - owlmaxCardinality (obere
  Grenze der Anzahl)
• - owlminCardinality (untere
  Grenze der Anzahl)
• - owlCardinality (exakte Anzahl)

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick
OWL Ausblick

• Dient aktuell nur zur Repräsentation von Wissen
• Erfüllt noch keine alltäglichen Zweck
• Viel Arbeit, um alles Wissen in Ontologien zu
  transportieren
• Schwer zu erweitern

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XML / RDF / OWL in ProtégéAufbau OWL Code
Demo Ausblick

• Vielen Dank für Eure Aufmerksamkeit!