网络本体语言

更新时间:2024-05-21 17:57

网络本体语言是语义网活动的一个组成部分。它被设计用来处理资讯的内容而不是仅仅向人类呈现信息的应用。

基本介绍

通过提供更多具有形式语义的词汇,使之在Web内容的机器可理解性方面要强于XML、RDF和RDF Schema(RDF-S)。OWL这项工作的目的是通过对增加关于那些描述或提供网络内容的资源的信息,从而使网络资源能够更容易地被那些自动进程访问。由于语义网络固有的分布性,OWL必须允许信息能够从分布的信息源收集起来。其中,允许本体间相互联系,包括明确导入其他本体的信息,能够部分实现这样的功能。OWL网络本体语言当前已经获得万维网联盟认可的,用于编纂本体的知识表达语言家族。

三种类型

为了满足不同的表达能力和计算效率的需要,OWL提供了3个表达能力不同、计算效率各异的子语言:OWL Lite、OWL DL和OWL Full。

OWL Full是OWL语言的全集,包含所有的OWL语言要素并拥有与RDF一样的句法自由。因而在3个子语言中,OWL Full所提供的表达能力最强,但同时也因其不可判定而失去了对完全、有效的推理的支持。它适用于那些追求最强的表达能力与语法自由并对计算保证要求不高的用户使用。

OWL DL是OWL Full的子集,它与OWL Full都支持相同的语言要素,它们的区别仅在于对语言要素的使用限制上。因此,OWL DL与OWL Full相比,OWL DL在保证计算效率、拥有强大推理能力的同时,具有较强的表达能力。它适用于那些在拥有计算保证的前提下追求强大表达能力的用户使用。OWL DL的缺点是失去了与RDF的完全兼容。

OWL Lite是OWL DL的一个子集,且仅支持部分的OWL语言要素。它除了遵从OWL DL所有的语言限制以外,还包含一些其他的限制。它提供相对简单的OWL语言特性,易于掌握和实现。OWL Lite的不足就是其表达能力有限。它适用于那些OWL的初学者或试验者,从而在此基础上进一步了解、掌握OWL的用户使用。

基本构成

OWL由一系列的基本元素构成,主要包括类、属性、个体、数据类型(Datatype)等。

一、类描述及类公理类提供了一种将具有相同属性或特征的资源组合在一起的机制。与RDF类相似,每一个OWL类都与一组个体(Individuals)相关联,称为类扩展(Class Extension)。类扩展中的个体称为类的实例(Instance)。类都拥有与类扩展相关联但不同于类扩展的潜在含意,因此虽然两个类可能会拥有相同的类扩展,但它们却是不同的两个类。在OWL中,类是通过“类描述”来进行描述的。

OWL共有6种不同类型的类描述:类标识符、个体的穷尽枚举、属性限制、两个或多个类描述的交集、两个或多个类描述的并集、类描述的补集。类描述是类公理(Class Axioms)的基本构造元素。在一些文档中,类公理也称为类定义,这是类公理的非正式名称。

二、属性及其公理

在OWL中,属性分为4个互不相交的类型,即个体值属性(Individual—valued properties)、数据值属性(Data—valued properties)、注释属性(Annotation Properties)和本体属性(OntologyProperties)。其中个体值属性和数据值属性是OWL属性的两大主要类型。个体值属性又称对象属性(Object Property),用来连接不同的个体,它被定义为OWL内置类owl:ObjectProperty的一个实例。

三、个体和事实

类的实例称为个体(Individuals),它通过个体公理(也称为事实)进行定义。有两种类型的事实(Facts):第一种是关于类成员和个体属性值的事实,第二种是关于个体标识的事实。

很多事实都是关于个体的类成员以及个体的属性值的声明或陈述。事实并不一定是命名个体,它也可以是匿名个体(anonymOUS individuals)。有很多种语言都有“唯一命名”的假设,即不同的命名表示不同的事物。而在Web上,这种假设是不成立的,如一个人或一本书都可以通过使用不同的URI而用多种方法来指明或确定。因此OWL不进行这样的假设,除非显式地指明两个URl分别代表不同的个体。OWL提供了3个构造元素来声明关于个体标识的事实,即owl:sameAs、owl:differentFmm和owl:AIIDifferent。

四、数据类型

OWL提供对3种数据类型的支持:

RDF数据类型规范;

RDFS类rdfs:Literal;

使用owl:oneOf构造元素而形成的枚举数据类型。

前两种数据类型共同构成了OWL内置的数据类型。

注意事项

用户在选择使用哪种子语言时应该考虑以下因素:

一、使用OWL的目的。使用OWL不仅可以进行本体的构建,而且还可以开发基于OWL的应用工具,如OWL推理机、OWL解析器、校验器、编辑器以及应用程序接口等。不同的应用类型及其用户对象都将影响我们对OWL子语言类型的选择。

二、本体的应用范围。在使用OWL构建本体时,还要考虑本体的使用对象、应用范围及其对表达能力与推理的要求。根据不同的表达能力和推理需求决定选择适当的子语言类型。

三、与RDF的兼容与交互。OWL是RDF的扩展,但只有OWL Full是与RDF完全兼容的,其他两种子语言类型则是RDF的约束扩展。因此在某些具体应用、特别是需要与RDF进行交互的应用中,除了以上两点外,还要考虑OWL子语言与RDF的兼容性。

国内概况

本体作为下一代互联网——语义网的关键技术之一,我国学者特别是信息科学领域的学者,自Berners—Lee提出互联网构想以来就给予了极大的关注,在介绍分析国外研究成果的基础上,结合我国的实际对其进行了广泛的研究和探索。本体描述语言是构建本体的语言规范,是本体研究的重要组成部分。W3C于2004年2月通过了与OWL相关的6个推荐标准,从而最终确立了OWL网络本体描述语言标准化体系,而我国学者也由此广泛开展了对OWL的研究。

总的来看,我国对OWL的研究还处于起始阶段。与国外相比,在研究的广度和深度方面都略显不足。在研究广度上,除了OWL本体构建、Web服务和信息建模外,对OWL推理机制、推理工具、在语义网方面上的应用研究等几乎还是空白,这说明对OWL的研究范围还有待进一步拓展;在研究深度上,国内对OWL本体构建的讨论也只是限于如何利用OWL进行本体的描述与构建,而对基于OWL的本体构建工具、分析工具等研究不足,这说明对如何利用OWL更好地进行本体构建,进而开发出属于自己的基于OWL的本体构建与分析工具,还有很长的路要走。

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