本文档《OWL2 Web本体语言新特性与原理》是W3C发布的OWL 2 Web Ontology Language New Features and Rationale2009-10-27)的中文译本。文中若存在译法不当和错误之处,欢迎批评指正,请发邮件至: zengxh@szu.edu.cn,谢谢!

翻译说明:

·本文档的英文版是唯一正式版本。此处的中文译本仅供学习与交流。

·中文译本的内容是非正式的,仅代表译者的个人观点。

·中文译本的内容会根据反馈意见随时进行修订。

·中文译本同时通过W3C Translations网站发布。

·转载本文,请注明译者和原链接。

译者:

曾新红(Xinhong Zeng),深圳大学图书馆NKOS研究室

蔡庆河(Qinghe Cai),深圳大学计算机与软件学院

 

资助声明:

本次翻译工作得到广东省哲学社会科学“十一五”规划项目(批准号:GD10CTS02)和国家社科基金项目“中文知识组织系统的形式化语义描述标准体系研究”(批准号:12BTQ045)的资助。

翻译时间:20119

发布时间:20121024

变动日志:

变动日期

变动位置

原内容

修改后内容

2013/11/14

8.2 相对于上一征求意见版本的变动

·新添加了一条注释,该注释指出属性的asymmetric记法(notion)是比non-symmetric语义更强的记法。

·新添加了一条注释,该注释指出属性的非对称(asymmetric)是一个比不对称(non-symmetric)更强的概念。

2013/11/14

4.2 向后兼容,第2大段

(即一致性定理)

(即对应定理)


 

W3C

OWL2 Web本体语言
新特性与原理

W3C推荐标准20091027

当前版本:

http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-new-features-20091027/

最新版本(OWL2系列):

http://www.w3.org/TR/owl2-new-features/

最新推荐标准:

http://www.w3.org/TR/owl-new-features

上一版本:

http://www.w3.org/TR/2009/PR-owl2-new-features-20090922/ (彩色标注不同之处版本)

编者:

Christine GolbreichUniversity of Versailles Saint-Quentin and LIRMM

Evan K. Wallace美国国家标准与技术研究院 (NIST)

贡献者:

Peter F. Patel-SchneiderBell Labs Research, Alcatel-Lucent

 

请参阅本文档的勘误表,那里可能会有一些规范的校正

本文档也可以以如下的非规范格式查看 PDF 版本

另见 译文


摘要

OWL2 Web本体语言,或者简略地记作OWL2,是一个本体语言,用于带有形式化定义含义的语义网。OWL2本体提供了类、属性、个体及数据值,以语义网文档的形式存储。OWL2本体可以与以RDF记载的信息结合使用,并且OWL2本体本身也主要是以RDF文档的形式进行交换。OWL2文档概述(Document Overview阐述了OWL2的整体状态,因此,应当在阅读其他OWL2文档之前先阅读该文档。

本文档是对OWL2 Web本体语言新特性的简介,同时包含了对OWL2OWL初始版本之间不同点的解释。它也介绍了激发设计主要新特性的需求,并从理论和实现的角度阐述了这些新特性的原理。

本文档的状态

可能已被替代

    本节描述的是本文档在发布时的状态。其他的文档可能替代了该文档。在http://www.w3.org/TR/W3C technical reports index中,可以找到当前的W3C出版物列表和该技术报告的最新版本。

XML Schema数据类型依赖

根据定义,OWL2使用的是XML Schema Definition Language (XSD)中定义的数据类型。对本文档中的OWL2而言,XSD的最新W3C推荐标准是版本1.0,此时,版本1.1正在向推荐标准演进。OWL2的设计已经利用了XSD1.1中的新数据类型和更清晰的注释,但是目前这些利用有一部分暂时搁置。特别地,OWL2中基于XSD1.1的那些元素将被当作是可选的,直到XSD1.1成为W3C的推荐标准为止,详见Conformance, section 2.3。等到XSD1.1发布为W3C的推荐标准时,这些元素才会终止可选状态而与其他指定元素一样进入必备状态。

我们提议,目前开发人员和用户遵循XSD 1.1 Candidate Recommendation。根据SchemaOWL工作组之间的讨论,当XSD1.1演进成为推荐标准时,我们并不希望任何实现会有必须的改动。

变动总结

上一版本以来,并没有什么实质性的改变。若需了解细微的变动细节,请参见变动日志彩色标注不同之处版本

请发表意见

请将意见发送至public-owl-comments@w3.org公开文档)。虽然由OWL工作组执笔的本文档已经完成,但是您的意见依旧可能在勘误表或者未来的修订版中得到解决。欢迎开发人员在public-owl-dev@w3.org(公开文档)公开讨论。

W3C批准

本文档已经由W3C成员、软件开发人员以及其他W3C小组和兴趣组织审查,并由W3C主管(Director)批准成为W3C推荐标准。这是一个稳定的文档,可以作为参考资料或被其他文档引用。W3C在制作推荐标准过程中担任的角色,是要引起人们对该规范的注意并促进它的广泛应用。这提升了Web的功能性和交互性。

专利

本文档由遵循5 February 2004 W3C Patent Policy的小组完成。它只是一个提供信息的文档。W3C维护着一个专利披露公开列表(public list of any patent disclosures),它与该组织的可交付成果一起制作;此页面也包含披露专利的说明。


目录

· 1 引言

· 2 特性&原理

o  2.1 语法糖(Syntactic sugar

§  2.1.1 F1: 不相交并

§  2.1.2 F2: 不相交类

§  2.1.3 F3: 否定的对象属性断言和否定的数据属性断言

o  2.2 属性的新结构

§  2.2.1 F4: 自我限制

§  2.2.2 F5: 属性限定基数限制

§  2.2.3 F6: 自反,非自反与非对称对象属性

§  2.2.4 F7: 交属性

§  2.2.5 F8: 属性链包含

§  2.2.6 F9:

o  2.3 扩展的数据类型能力

§  2.3.1 F10: 附加数据类型与数据类型限制

§  2.3.2 F11: n元数据类型

§  2.3.3 数据类型定义

§  2.3.4 数据值域组合

o  2.4 简单的元建模能力

§  2.4.1 F12: 双关(Punning

o  2.5 扩展的注释

§  2.5.1 F13: 注释

§  2.5.2 关于注释属性的公理

o  2.6 其他的创新

§  2.6.1 F14: 声明

§  2.6.2 TopBottom属性

§  2.6.3 国际化资源标识符(IRIs

§  2.6.4 引入与版本

o  2.7 次要特性

§  2.7.1 匿名个体

§  2.7.2 逆属性

· 3 配置语言

o  3.1 F15: OWL2 EL, OWL2 QL, OWL2 RL

§  3.1.1 OWL2 EL

§  3.1.2 OWL2 QL

§  3.1.3 OWL2 RL

o  3.2 选择哪种配置语言?

· 4 其他的设计选择与原理

o  4.1 语法

o  4.2 向后兼容

· 5 总结表

· 6 参考

· 7 附录:用例

o  7.1 用例 特性

o  7.2 用例#1 - 神经外科大脑图像注释 [HCLS]

o  7.3 用例#2 - 解剖学基础模型 [HCLS]

o  7.4 用例#3 - 化学化合物分类 [HCLS]

o  7.5 用例#4 - 某自动化公司的多源查询 [自动化]

o  7.6 用例#5 - 用于生物医学数据集成的OBO本体[HCLS]

o  7.7 用例#6 - (英国)陆地测量部的空间与拓扑关系[地球与空间]

o  7.8 用例#7 - 医学系统命名法[HCLS]

o  7.9 用例#8 - OWL本体中简单的部分-整体关系[HCLS]

o  7.10 用例#9 - 法国的肾脏分配政策 [HCLS]

o  7.11 用例#10 - 患者招募的资格标准

o  7.12 用例#11 - 关于数据类型的多个用例 [HCLS]

o  7.13 用例#12 - ProtégéOWL用户体验的报告[工具]

o  7.14 用例#13 - Web服务建模 [电信]

o  7.15 用例#14 - 协作环境下的管理词表[维基]

o  7.16 用例#15 - UML关联类[设计人员]

o  7.17 用例#16 - 数据库联邦[设计人员]

o  7.18 用例#17 - 工具开发人员[工具]

o  7.19 用例#18 - 虚拟日地天文台[地球与空间]

o  7.20 用例#19 - 语义源捕获[地球与空间]

o  7.21 用例#20 - 生物化学自相互作用[化学领域]

o  7.22 用例参考书目

· 8 附录:变动日志(资料性)

o  8.1 相对于建议推荐标准的变动

o  8.2 相对于上一征求意见版本的变动

· 9 致谢

1 引言

本文档概述了主要的OWL2新特性及其原理。这些特性基于实际应用、用户和工具开发者的经验而确定,有些特性在OWLED 工作组系列中已有存档。提供给W3C OWL工作组的那些用例为这些特性的引入提供了支撑,一些用例在7部分列出。文档也讲述和推介了一些其他的设计决策,这些决策是在OWL2的开发过程中作出的,或者是从OWL Web本体语言OWL1)特意保留下来的,尤其是用于OWL2的不同具体语法以及OWL2RDF的关系(4部分OWL2 OWL1进行了扩展,并继承了它的语言特性、设计决策和用于OWL1的用例。本文档也因此而形成了在OWL1下的用例及需求[OWL Use Cases and Requirements]的扩展版本。

OWL2OWL1新添了若干新特性,包括增强的对属性的表达能力、对数据类型的扩展支持、简单的元建模能力、扩展的注释能力以及键2部分OWL2 也定义了若干种配置语言——它们是能更好地满足特定的性能需求或者更易于实现的OWL2语言子集3部分

2 特性&原理

OWL2的新特性如以下类目所示:

1.使常用语句更易使用的语法糖(syntactic sugar),

2.增强了表达能力的新结构,

3.对数据类型的扩展支持,

4.简单的元建模能力,

5.扩展的注释能力,

6.其他创新及次要特性。

每种特性都按以下的共同模式描述:

·一个解释添加该新特性理由的简短句,

·特性描述,包含非形式化涵义、非形式化语法以及来自用例的一个简单示例,

·新特性的理论与实现意义(implications),

·与相关用例的链接。

读者可以通过切换下面的按钮,有选择地显示或隐藏示例以及示例中的函数式语法(FSS)RDF语法。

(译者注:此功能略)

窗体顶端

窗体底端

2.1 语法糖

OWL2新添了语法糖以便更容易地书写一些常见模式(patterns)。由于所有的这些结构都只是简化的写法,所以它们并没有改变语言的表达力、语义和复杂性。但是,为了能够使处理更高效,实际实现可能更倾向于关注这些结构。

2.1.1 F1: 不相交并

虽然OWL1提供了定义一组子类为不相交的方法,并通过使用一些公理完成了对父类的覆盖(covering),但是,这并不能简洁地做到。

DisjointUnion将一个类定义为其他类的并集,并且这些类是两两不相交的。它是若干单独的两两不相交类公理和并类创建的简化写法。 规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

DisjointUnion ({ A } C CE1 ... CEn ) ,其中C是一个类,CEi, 1 i n是类表达式,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

DisjointUnion(:BrainHemisphere
 :LeftHemisphere
 :RightHemisphere)   (UC#2)

一个 :BrainHemisphere 只能是
:LeftHemisphere
:RightHemisphere
中的一个,而不能同时是两者。

DisjointUnion(:Lobe
:FrontalLobe :ParietalLobe
:TemporalLobe :OccipitalLobe
:LimbicLobe)
(UC#1)

一个 :Lobe 只能是
:FrontalLobe
:ParietalLobe:TemporalLobe:OccipitalLobe :LimbicLobe中的一个 ,而不能同时是它们中的两个或两个以上。

·化学

DisjointUnion(:AmineGroup
:PrimaryAmineGroup
:SecondaryAmineGroup
:TertiaryAmineGroup )   (UC#3)

一个 :AmineGroup 只能
:PrimaryAmineGroup:SecondaryAmineGroup :TertiaryAmineGroup中的一个,而不能同时是它们中的两者。

·自动化

DisjointUnion(:CarDoor
 :FrontDoor :RearDoor :TrunkDoor
) (UC#4)

一个 :CarDoor 只能 :FrontDoor:RearDoor :TrunkDoor中的一个,而不能是它们中的两个或两个以上。

用例#1 用例#2 用例#3 用例#4

2.1.2 F2: 不相交类

虽然OWL1为声明两个子类不相交提供了方法,但是不能简洁地声明多个子类不相交。

DisjointClasses指出集合中的所有类都是两两不相交的。它是类之间的(多个)二元不相交公理的简易写法。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

DisjointClasses ({ A } CE1 ... CEn ) ,其中,CEi, 1 i n 是类表达式,{ A } 表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

DisjointClasses( :UpperLobeOfLung
:MiddleLobeOfLung
:LowerLobeOfLung )   (UC#2)

:UpperLobeOfLung:MiddleLobeOfLung
:LowerLobeOfLung
是两两不相交的。

DisjointClasses( :LeftLung
:RightLung ) (UC#2)

既是 :LeftLung 又是 :RightLung的事物是不存在的。

注意:FMA使用了大量的不相交类 [FMA C]3736个形如 Left X vs Right X (例如Left lung vs Right lung),13989个形如X of left Y vs X of right Y(例如Skin of right breast vs Skin of left breast),75个形如 X of male Y vs X of female Y (例如 Right side of male chest vs Right side of female chest)。

用例#1 用例#2

2.1.3 F3: 否定的对象属性断言否定的数据属性断言

虽然OWL1为断言个体的属性值提供了方法,但是它并没有提供结构以直接断言个体所没有(否定事实)的值。

NegativeObjectPropertyAssertion(或:NegativeDataPropertyAssertion指出给定的个体不拥有给定的属性(或:文本)。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

NegativeObjectPropertyAssertion( { A } OPE a1 a2 ),其中OPE是一个对象属性表达式,a1a2是个体,{ A }表示00个以上注释。

 

NegativeDataPropertyAssertion( { A } DPE a lt ),其中DPE 是数据属性表达式, a是个体,lt是文本,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

NegativeObjectPropertyAssertion( :livesIn :ThisPatient
:IleDeFrance )   (UC#9)

:ThisPatient 不在

:IleDeFrance 区域居住。

NegativeDataPropertyAssertion( :hasAge :ThisPatient 5^^xsd:integer )   (UC#9)

:ThisPatient不是5岁。

用例#9

2.2 属性的新结构

OWL1主要关注表达类及个体信息的结构,对属性的表达则略显不足。 OWL2提供了新的结构,来表达对属性的附加限制、属性的新特征、属性的不兼容性、属性链和键。

2.2.1 F4: 自我限制

OWL1不允许通过给定的属性来定义一类与自身相关联的对象,例如控制自身的进程类。这种“本地自反性(local reflexivity)”在许多应用中都很有用处,尤其是在全局自反性对某属性一般不成立,但本地自反性却对一些对象类成立时。OWL2结构ObjectHasSelf允许在类描述中使用本地自反性。自我限制是SROIQ[SROIQ]的一部分,而SROIQ是作为OWL-DL基础的描述逻辑 (SHOIN) 的扩展,用于提供用户要求的附加条件,同时不影响它的可判定性和实用性。SROIQ 得到了若干推理器的支持,包括FaCT++HermiTPellet [TOOLS]

使用ObjectHasSelf 限制定义的类表达式,代表了一类通过给定对象属性与自身相关联的所有对象。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

ObjectHasSelf (OPE) ,其中OPE是对象属性表达式。

 

示例:

·HCLS

SubClassOf ( :AutoRegulatingProcess ObjectHasSelf ( :regulate ) )

自动控制进程(Auto-regulating processes控制(regulate自身。

SubClassOf ( :Auto-Phosphorylating-Kinase ObjectHasSelf ( :phosphorylate ))  (UC#20)

自动磷酸化激酶(Auto-Phosphorylating-Kinases)磷酸化其自身。

用例#5 用例#3

2.2.2 F5: 属性限定基数限制

虽然OWL1允许对属性实例的数量进行限制,例如定义拥有至少3个孩子的人,但是它并没有为约束被计数的实例的或者数据值域 (限定基数限制)提供方法,例如指定一类拥有至少3个孩子并且都是女孩的人。在OWL2中,限定的和非限定的基数限制都是可能的。限定的对象数据基数限制在SROIQ中已有表示并且已经成功实现。它们已经得到了不同的工具和推理器的支持(例如 Protégé 4FACT++HermiT, KAON2PELLETRACER[TOOLS] [OWL API]

ObjectMinCardinalityObjectMaxCardinalityObjectExactCardinality(或:DataMinCardinalityDataMaxCardinalityDataExactCardinality)允许为对象(或:数据)属性进行最小、最大或精确的限定基数限制断言。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

对象属性基数限制

ObjectMinCardinality ( n OPE [ CE ]),其中n是一个非负整数,OPE是对象属性表达式,[ CE ]表示0或一个类表达式。

 

ObjectMaxCardinality ( n OPE [ CE ]) ,其中n是一个非负整数,OPE是对象属性表达式,[ CE ]表示0或一个类表达式。

 

ObjectExactCardinality ( n OPE [ CE ]) ,其中n是一个非负整数,OPE是对象属性表达式,[ CE ]表示0或一个类表达式。

 

示例:

·HCLS

ObjectMinCardinality( 5 :hasDirectPart owl:Thing )

一类拥有至少5个 direct part的对象。

ObjectExactCardinality( 1 :hasDirectPart :FrontalLobe ) (UC#1)

一类只拥有一个类型为frontal lobedirect part的对象。

OWL1中,可以表述一个大脑半球有至少5个direct part,但是不可以表述像用例#1中所需要的,只有一个特定类型(frontal parietal temporal occipitallimbic lobedirect part。而在OWL2中,如上面的例子所示,这两种陈述都是可以的。

·化学

ObjectMaxCardinality ( 3 :boundTo :Hydrogen) (UC#3)

一类至多结合三个不同:Hydrogen 的对象。

·自动化

ObjectMaxCardinality( 5 :hasPart :Door )  (UC#4)

一类有至多5个:Door的对象。

ObjectExactCardinality( 2 :hasPart :RearDoor ) (UC#4)

一类只能拥有两个:RearDoor的对象。

数据属性基数限制

DataMinCardinality ( n DPE [ DR ] ) ,其中n是非负整数,DPE是数据属性表达式,[ DR ]表示0或1个数据值域。

 

DataMaxCardinality ( n DPE [ DR ] ) ,其中n是非负整数,DPE是数据属性表达式,[ DR ]表示0或1个数据值域。

 

DataExactCardinality ( n DPE [ DR ] ) ,其中n是非负整数,DPE是数据属性表达式,[ DR ]表示0或1个数据值域。

 

示例:

·HCLS

DataMaxCardinality ( 1 :hasSSN )

每个个体拥有至多一个社会保障号。

用例#1 用例#2 用例#3, 用例#4 用例#8

2.2.3 F6: 自反、非自反和非对称对象属性

虽然OWL1允许断言对象属性是对称或传递的,但是不可能断言属性是自反的,非自反的和非对称的。

OWL2结构ReflexiveObjectProperty允许断言对象属性表达式是全局自反的,即所有的个体都满足该属性。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

ReflexiveObjectProperty ( { A } OPE ) ,其中OPE是对象属性表达式,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

ReflexiveObjectProperty( :sameBloodGroup ) (UC#9)

任何事物都与它自身有相同的血型。

ReflexiveObjectProperty( :part_of )  (UC#2)

任何事物都是它自身的一部分。

注意:对部分-整体关系(mereological relations)存在不同的解释。例如,OBO (用例#5) 声明:part_of是自反的,而在用例#1中,解剖实体间的部分整体关系anatomicalPartOf 却被断言为是非自反的。

 

OWL2结构IrreflexiveObjectProperty允许断言对象属性表达式是非自反的,即所有的个体都不满足该属性(自反)。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

IrreflexiveObjectProperty ( { A } OPE ),其中OPE是对象属性表达式,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

IrreflexiveObjectProperty( :proper_part_of ) (UC#5)

任何事物不可能是它自身的一部分(proper part)。

IrreflexiveObjectProperty( :boundBy )   (UC#1)

任何事物都不可以结合自身。

·地球与空间

IrreflexiveObjectProperty( :flowsInto )(UC#6)

任何事物都不可以流进自身。

注意:给出的这些例子对应于给定用例(例如用例#1中关于部分整体属性(anatomicalPartOf以及拓扑属性(:boundBy的陈述。但是,其他的应用可能将这些术语用于具有不同特征的属性。

 

OWL2结构AsymmetricObjectProperty允许断言对象属性表达式是非对称的,即,如果属性表达式在个体xy之间成立,那么它在yx之间就不成立。注意“非对称”的语义比简单的“不对称(not symmetric)”更强。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

AsymmetricObjectProperty ( { A } OPE ) ,其中OPE是对象属性表达式,{ A } 表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

AsymmetricObjectProperty( :proper_part_of )(UC#8)

属性:proper_part_of 是非对称的。

 

这些结构是SROIQ的一部分,并且在SROIQ推理器(如FaCT++ HermiT Pellet)中已经得到实现。

用例#5 用例#6 用例#8

注意:很多用例都举例说明了对自反、非自反、非对称和本地自反属性的诉求。医疗保健和生命科学兴趣小组在他们的上一征求意见版本中明确提到了这些特性的用途。语义网部署工作小组SWD)也明确提到自反属性和非对称属性的潜在用途,例如,用于指定SKOS语义关系的特定应用的特定化 (来自于SWD的意见)。例如,在部分整体关系中,partOf 关系被定义为是传递的、自反的和反对称的。很多描述复杂结构的应用,例如在生命科学和系统工程中,需要以这种方式进行公理化,扩展使用部分整体关系。在本体建模中遇到的其他关系也需要这样的公理化,不过可能具有不同的特征 (例如,[OBO] [RO])。例子包括:严格的部分关系(proper part of)与方位关系(典型的传递和非自反关系),因果关系(典型的传递和非自反关系)和成员关系(典型的非自反关系)。另外一个例子是skos:broader关系。SKOS规范[SKOS]没有对skos:broader的自反和非自反进行声明,以允许两种解释:例如,对一个推理得到的OWL子类等级结构的直接转换(translation)而言,它应当被认为是自反的;但是对大多数的叙词表和分类法而言,它应当被认为是非自反的。OWL2 自反属性/非自反属性允许按需添加这两种特性中的一个。自我限制甚至是更细粒度的,对于一个给定的skos:Concept,它允许skos:broader被处理为仅仅是本地自反或非自(通过SubClassOf公理)

2.2.4 F7: 不相交属性

虽然OWL1为声明类的不相交提供了方法,但不可能声明属性不相交。

OWL2结构DisjointObjectProperties允许断言若干对象属性是两两不兼容的(排斥的);也就是说,不可能通过该集合中的两个不同属性将两个个体连接起来。这个结构是SROIQ的一部分,并且在SROIQ推理器中已经得到实现。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

DisjointObjectProperties( { A } OPE1 ... OPEn ) ,其中 OPEi, 1 ≤ i ≤ n 是对象属性表达式,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

DisjointObjectProperties( :connectedTo :contiguousWith ) (UC#1)

:connectedTo
:contiguousWith
是相互排斥的属性。

注意:用例#1将通过第三方解剖实体关联起来的两个解剖实体定义为有联系的 connected,但是当它们相邻时,则被称为是邻近的(contiguous)。

 

DisjointDataProperties允许断言若干数据属性是两两不兼容的(排斥的)。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

DisjointDataProperties ( { A } DPE1 ... DPEn ),其中 DPEi, 1 ≤ i ≤ n 是数据属性表达式,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

 

DisjointDataProperties( :startTime :endTime )

某事物(例如外科手术)的开始时间,必须不同于它的结束时间。

用例#1 用例#2 用例#3

2.2.5 F8: 属性链包含Property Chain Inclusion

OWL1没有提供方法将属性定义为其他属性的组合(composition),就像定义“uncle”时需要做的(译者注:定义uncle需要用到两个或两个以上属性,例如brotherfather);因此,不可能将一个属性(例如locatedIn)与另一个属性(例如part of)一起传递(propagate)。在一个SubObjectPropertyOf 公理中的OWL2结构ObjectPropertyChain允许将属性定义为若干属性的组合。这种公理就是SROIQ中著名的复杂角色包含(complex role inclusions(它也定义了对判定性而言所必需的正则条件),并在SROIQ推理器中已经得到实现。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics 

公理“SubObjectPropertyOf ( ObjectPropertyChain( OPE1 ... OPEn ) OPE)”指出:通过对象属性表达式链OPE1,  ..., OPEn与另一个体y连接起来的个体x,必然通过对象属性OPEy相连。

 

SubObjectPropertyOf ( { A } ObjectPropertyChain( OPE1 ... OPEn ) OPE ),其中 OPEi, 1 ≤ i ≤ n 是对象属性,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:  

·  HCLS

SubPropertyOf (
ObjectPropertyChain(
:locatedIn :partOf )
:locatedIn )
(UC#7)

如果x位于y内,并且yz的一部分,那么x位于z内,例如,位于一个局部上的疾病也位于整体上。

用例#1 用例#5 用例#7 用例#8

2.2.6 F9:

OWL1没有为定义键提供方法。不过,键对于很多想通过(一组)键属性的值来唯一标识给定类的个体的应用而言,显然极为重要。OWL2结构HasKey允许为给定的类定义键。虽然在OWL2中键属性不要求是函数型属性或全部(total)属性,但是如果需要,总是有可能单独地声明键属性是函数型属性。OWL2中的键是DL安全规则[DL-Safe]的一种形式。它们在HermiTKAON2Pelle中已得到实现,也可以被加入到其他的推理器中。

HasKey公理指出:类的每个具名实例都由一个(数据或对象)属性或者一组属性唯一标识——也就是说,如果类的两个具名实例彼此的某个键属性值完全相同,那么这两个个体就是一样的。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

HasKey ( { A } CE ( OPE1 ... OPEm ) ( DPE1 ... DPEn ) ) ,其中CE 是类表达式, OPEi , 1 ≤ i ≤ m是对象属性表达式;DPEj, 1 ≤ j ≤ n 是数据属性表达式,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

HasKey( :RegisteredPatient :hasWaitingListN )

每个注册的患者——[ ABM 国家器官轮候名单上] ——都通过他的轮候名单号唯一标识。(UC#9

ClassAssertion( :RegisteredPatient :ThisPatient )

:ThisPatient是一个 :RegisteredPatient

DataPropertyAssertion( :hasWaitingListN :ThisPatient "123-45-6789" )

:ThisPatient 拥有轮候名单号“123-45-6789”

在这个例子中,由于 :hasWaitingListN 是类:RegisteredPatient的键,所以号码“123-45-6789”就唯一地标识了:ThisPatient。公理 HasKey( :RegisteredPatient :hasWaitingListN ) 仅仅指出:被分配了号码的两个不同的患者,在轮候名单上不可能拥有相同的号码,如果类:RegisteredPatient的两个具名实例的:hasWaitingListN值一样,那么这两个个体将会是同一个个体。HasKey 公理与InverseFunctionalProperty 公理相似,主要的不同在于它只适用于显式命名的个体。它并没有声明每个注册患者有至少或至多一个:hasWaitingListN值。不能得出这样的推论:每个拥有一个:hasWaitingListN的患者都属于:RegisteredPatient类。

 

HasKey( :Transplantation
:donorId :recipientId :ofOrgan )

每项移植都由一个供体、一个受体和一个器官唯一标识。(用例#9)

需要若干属性的集合来标识一项移植:实际上,一个供体可能为一个人捐赠多个器官,例如肾和肝脏,或者将同种器官捐赠给两个受体,例如将肾或其他不同的器官捐赠给不同的受体。

用例#2 用例#7 用例#9

2.3 扩展的数据类型能力

2.3.1 F10: 附加的数据类型和数据类型限制

OWL1只支持整数和字符串数据类型,不支持这些数据类型的任何子集。 例如,我们可以说每个人都有年龄,这是一个整数,但是不可以限制该数据类型的值域说成年人的年龄大于18OWL2给数据类型提供了新的能力,如同XML Schema那样,通过分面(facets)支持更加丰富的数据类型集合和数据类型限制。

OWL2数据类型包括:a) 不同种类的字(numbers,增加了对更大范围的XML Schema 数据类型 (doublefloatdecimalpositiveInteger)的支持,并提供了它自己的数据类型,例如owl:realb) 带有(或不带有)语言标签(使用rdf:PlainLiteral数据类型)的字符串; c) 布尔值、二进制数据、IRI、时刻(time instants)等。

DatatypeRestriction也使通过限制分面来指定对数据类型的限制成为可能,分面限制给定数据类型所允许的范围,通过限制长度(针对字符串,例如minLengthmaxLength和最小/最大值(例如minInclusivemaxInclusive来实现。扩展数据类型在很多的描述逻辑中都是允许的,并且得到了一些推理器的支持。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

DatatypeRestriction ( DT F1 lt1 ... Fn ltn ),其中 DT是一元数据类型, Fi lti , 1 ≤ i ≤ n 是限制性分面和文本对(pairs)。

 

示例:  

·  HCLS

DatatypeRestriction (xsd:integer minInclusive 18)   (用例#9)

XML Schema数据类型xsd:integer之上建立的下界为18的新数据类型

例如,定义18岁以下(儿童)患者就需要这种数据类型,他们依靠医院的儿科服务,而那些18岁以上的(成人)患者则依靠成人服务。

用例#9 用例#11 用例#12 用例#18 用例#19

2.3.2 F11: n元数据类型

OWL1中,不可能表示一个对象的值之间的关系,例如无法表示正方形就是长等于宽的矩形。n元数据类型支持并没有被添加到OWL2中,因为到底什么样的支持应该添加进来还存在争论。但是,OWL2包含了n元数据类型所需的句法结构,为扩展提供了共同的基础。数据域扩展:线性等价W3C note从有理系数线性(不)等价的角度,提出了对OWL2的扩展以定义数据值域。

·HCLS

DataAllValuesFrom ( :admissionTemperature :currentTemperature
DataComparison(Arguments(x y) leq( x y )))) (UC#11)

:admissionTemperature 小于等于:currentTemperature的个体

用例#10 用例#11

2.3.3 数据类型定义

OWL1允许通过类描述来定义新类,但并没有为显式地定义新数据类型提供方法。为了易于书写、阅读和维护本体,OWL2为定义数据类型提供了新的结构。如果相同的数据类型在一个本体中多次使用,这就非常有用。

DatatypeDefinition允许显式地为新数据类型命名。规范语法(Normative Syntax 直接语义(Direct Semantics 基于RDF的语义(RDF-Based Semantics

 

DatatypeDefinition ( { A } DT DR ),其中DT是数据类型,DR是数据值域,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

DatatypeDefinition( :adultAge DatatypeRestriction(xsd:integer
minInclusive 18)  (UC#9)

通过使用下界为18XML Schema数据类型xsd:integer,定义了成年人的年龄。

用例#9

2.3.4 数据域组合

虽然OWL1允许通过组合类来构建新类,但是并没有提供通过组合其他数据类型来构建新数据类型的方法。而在OWL2中,就可以使用这种方式定义新的数据类型。

OWL2中,可以使用数据值域的交运算(DataIntersectionOf)、并运算( DataUnionOf)和补运算(DataComplementOf)来构建数据值域组合。

 

DataIntersectionOf ( { A } DR1 ... DRn ) ,其中DRi, 1 ≤ i ≤ n 是数据值域,{ A } 表示00个以上注释。

 

DataUnionOf ( { A } DR1 ... DRn ) ,其中DRi, 1 ≤ i ≤ n 是数据值域,{ A }表示00个以上注释。

 

DataComplementOf ( { A } DR) ,其中DRi, 1 ≤ i ≤ n 是数据值域,{ A }表示00个以上注释。

 

示例:

 

DataComplementOf( :adultAge )

该数据值域包含了所有不是大于等于18的正整数的文本。

用例#9

2.4 简单的元建模能力

2.4.1 F12: 双关 (Punning )

OWL1 DL要求在名称之间有一个严格的区分,例如类名和个体名。OWL2 DL放松了这种区分,在某种程度上允许同一术语有不同用法,例如Eagle, 可以用于类,指所有鹰类,也可以用于个体,表示属于所有植物和动物(元)类的鹰这种物种。但是,OWL2 DL还是施加了某些限制:它要求同一名称不能既用于类又用于数据类型,一个名称只能用于一种属性。OWL2直接语义对同一名称的不同用法完全区别对待,而这正是DL推理器所要求的。

 

示例:

·电信

Declaration( Class( :Person ) )  (UC#13) (1)

:Person 被声明为一个类。

ClassAssertion( :Service :s1 )   (2)

:s1 :Service的一个个体。

ObjectPropertyAssertion( :hasInput :s1 :Person )
(3)

个体:s1通过 :hasInput与个体 :Person连接。

同一术语“:Person”既在(1)中代表类又在(3)中代表个体。因为有了双关 (Class ↔ Individual) ,这在OWL2中是可能的。

·协作环境 (Wiki)

Declaration( Class( :Deprecated_Properties ) ) (UC#14)(1)

:Deprecated_Properties 被声明为Class

Declaration( ObjectProperty( :is_located_in ) ) (2)

:is_located_in 被声明为 ObjectProperty

ClassAssertion( :Deprecated_Properties :is_located_in ) (3)

:is_located_in :Deprecated_Properties的一个个体。

同一术语“is_located_in”既在(2)中代表属性又在(3)中代表个体。因为有了双关 (Property ↔ Individual) ,这在OWL2中是可能的。

用例#14 也可以使用对属性:is_located_in 的注释deprecated property 来表示,这种方法可能更直观或建模更佳。

·UML 设计

Declaration( Class( :Person ) ) Declaration( Class( :Company ) )  (UC#15) (1)

:Person :Company 被声明为类。

SubClassOf ( :PersonCompany
:Association)   (2)

:PersonCompany 代表:Association 的一个子类,用于建模类:Person与类Company之间的关联。

ObjectPropertyDomain( :PersonCompany :Person ) (3)

属性 :PersonCompany 的定义域是:Person

ObjectPropertyRange( :PersonCompany :Company ) (4)

属性 :PersonCompany 的值域是 :Company

同一术语“:PersonCompany 既代表了类(2)也代表了对象属性(3, 4)。因为有了双关 (Class ↔ ObjectProperty),这在OWL2中是可能的。

用例#12 用例#13 用例#14 用例#15

2.5 扩展的注释

OWL1允许给每个本体实体提供超逻辑的(extralogical)注释,如标签(label)或注解(comment),但是不允许对公理进行注释,例如提供关于谁或什么时候断言了公理的信息。而OWL2允许注释本体、实体、匿名个体、公理和注释本身。

2.5.1 F13: 注释

对本体实体和匿名个体的注释 OWL2 提供了结构AnnotationAssertion用于本体实体(如类或属性)及匿名个体的注释。这些注释在OWL2直接语义中并不携带语义,允许DL推理器直接使用。

 

AnnotationAssertion( { A } AP s v ),其中 AP 是注释属性,sIRI 或匿名个体,v是文本、IRI或匿名个体,{A} 表示00个以上(注释断言的)注释。

 

示例:

·HCLS

AnnotationAssertion (rdfs:label CARO:0000003 "anatomical structure" )  (UC#5)

CARO 本体的IRI CARO:0000003 由人类可读标签anatomical structure注释,该标签是rdfs:label 注释属性的一个值。

AnnotationAssertion (FMA:UWDAID FMA:Heart 7088 )  (UC#2)

FMAIRI FMA:Heart 由整数7088(其 FMA Id)注释,该整数是注释属性FMA:UWDAID的一个值。

 

对公理、注释、本体的注释 OWL2提供了结构 Annotation 用于公理和本体的注释。它也可以用于注释本身的注释。这些注释在OWL2直接语义中并不携带语义,允许DL推理器直接使用。

 

Annotation( {A} AP v ) ,其中AP是注释属性,v是文本、IRI或匿名个体,{A}表示00个以上注释。

 

示例:

·  HCLS

SubClassOf ( Annotation( rdfs:comment "Middle lobes of lungs are necessarily right lobes since left lungs do not have middle lobe.") :MiddleLobe :RightLobe )  (UC#2)

注解“Middle lobes of lungs are necessarily right lobes…”是子类公理的一个注释,解释了为什么:MiddleLobe :RightLobe的子类。

用例#2 用例#5 用例#12 用例#19

2.5.2关于注释属性的公理

注释属性可以被赋予定义域(AnnotationPropertyDomain)和值域(AnnotationPropertyRange),并参与到一个注释属性等级结构(SubAnnotationPropertyOf)中。这些特殊的公理在OWL2直接语义中并没有语义含义,但是在基于RDF的语义中却带有标准的RDF语义(通过映射到RDF词汇表)。

注释属性的子属性

SubAnnotationPropertyOf ( { A } AP1 AP2 ) ,其中AP 1AP2 是注释属性, {A}表示00个以上注释。

 

示例:

·HCLS

SubAnnotationPropertyOf (:narrow_synonym :synonym ) (UC#5)

属性 :narrow_synonym :synonym的子属性。

OBO 本体,尤其是Gene Ontology(基因本体),区别不同种类的同义词: exact_synonymnarrow_synonym broad_synonym

注释属性的定义  

AnnotationPropertyDomain ( { A } AP U ) ,其中AP 是注释属性,UIRI{A}表示00个以上注释。

示例:

·HCLS

AnnotationPropertyDomain ( FMA:UWDAID FMA:AnatomicalEntity )(UC#2)

只有FMA: AnatomicalEntity 可以拥有一个 FMA:UWDAID (即:一个FMA ID)

注释属性的值域  

AnnotationPropertyRange ( { A } AP U ) ,其中AP 是注释属性,UIRI{A} 表示00个以上注释。

示例:

·HCLS

AnnotationPropertyRange ( FMA:UWDAID xsd:positiveInteger ) (UC#2)

FMA: AnatomicalEntity ID是一个正整数。

用例#2 用例#5

2.6 其他的创新

2.6.1 F14: 声明

OWL1中,实体(如类或对象属性)可以无需预先声明就在本体中使用,所以无法确保实体名在不同的公理中都能匹配。在实践中,如果实体名在公理中不匹配,就没有办法捕获错误。在OWL2中,一个声明意味着实体是本体词汇表的一部分。声明也使实体类别(类、数据类型、对象属性、数据属性、注释属性或个体)与被声明的实体间建立了关联。声明并不总是必需的(见语法)。声明不对OWL2本体的含义造成影响,因此也不影响推理。如果需要,实现可以选择检查每个名称是否已声明。

 

Declaration( A E ) ,其中A是注释,E是实体。

示例:

·工具

下面的声明指出IRI :Person 用作一个类,而IRI :Peter是一个个体。

 

Declaration( Class( :Person ) ) (UC#17)

:Person 被声明为一个类。

Declaration( NamedIndividual( :Peter ) )

:Peter 被声明为一个个体。

·HCLS

Declaration( Class( CARO:0000003 ) ) (UC#5)

CARO:0000003被声明为一个类。

用例#17 用例#5

2.6.2 TopBottom属性

OWL1只有用于类的预定义顶层和底层实体,即owl:Thingowl:Nothing这两个类,而OWL2又提供了顶层和底层对象属性和数据属性,即 owl:topObjectPropertyowl:bottomObjectPropertyowl:topDataProperty owl:bottomDataProperty

·所有的个体对都由owl:topObjectProperty连接;

·owl:bottomObjectProperty不连接个体;

·所有可能的个体都经由owl:topDataProperty与所有的文本连接;

·没有个体经由owl:bottomDataProperty 连接到文本。

2.6.3 IRIs

统一资源定位符(URIs)在OWL1中用来标识类、本体和其他的本体元素。URI是使用ASCII的一个子集形成的字符串。这是相当有局限性的,尤其是对于非英语名称,因为ASCII只包含了英语字母表中的字符。为了满足广泛的国际化需要,OWL2使用了国际化资源标识符(IRI) [RFC3987] 来标识本体及其元素。

2.6.4 引入与版本

采用OWL1,本体可以存储为语义网文档,且本体可以引入其他的本体。OWL2使之更加明晰,通过本体文档的定位达到引入的目的。

OWL2也澄清了本体名(IRI)与其位置之间的关系,为了响应某些请求,通过版本名(IRI)提供了简单的版本(控制)机制。每个OWL2本体都可以有一个本体IRI,它用来标识该本体。OWL2本体也可以有一个版本IRI,用来标识该本体的特定版本。

OWL2本体以其版本IRI存储,并且拥有本体IRI的某个本体也以该本体IRI存储。如果需要哪个版本并不重要,那么引入时可以使用本体IRI,但是如果需要得到特定的版本,就要使用版本IRI

 

Ontology ( [O [ V ]] { Import ( O' ) } { A } { AX } ),其中[O][V]表示0或一个本体和版本IRI{Import(O')} 表示0或更多引入,O'是一个本体IRI{A}表示0或更多注释,{AX}表示0或更多公理。

 

该本体以其版本IRI V存储。使用了本体IRI O的某个版本也应该以O存储,这被认为是该本体的当前版本。

2.7 次要特性

OWL2的语法中也引入了一些其他的改变,但是相对于OWL1而言,这些并不是表达力上的改变。

2.7.1 匿名个体

OWL1中,匿名个体是作为无标识符的个体引入的。

示例:

Individual(value( :city :Paris ) value( :region :IleDeFrance ))

该公理并没有包含:city:region三元组中主体的个体名,因此这个引入的个体是一个匿名个体。

相比之下,在OWL2中匿名个体是使用节点ID标识的。

示例:

ObjectPropertyAssertion( :city _:a1 :Paris ) (UC#9)

该公理为巴黎城中的这个未知地址引入了一个显式的匿名个体_:a1

ObjectPropertyAssertion( :region _:a1 :IleDeFrance )

该公理为法兰西岛地区中的未知地址引入了一个显式的匿名个体_:a1

这个变动主要是由一个与新的函数语法相关的需求促成的。由于抽象语法结构的(嵌套)帧结构(frame structure),使用空节点的模式可以不使用节点ID指定,但是在函数语法中不可以这样做。没有表达力上的改变,在RDF方面也没有任何变动,并且OWL2中匿名个体的处理与OWL1完全向后兼容。在上面的例子中,“_:a1”只是表示RDF图中的一个空节点。

用例#9

2.7.2 逆属性

OWL1中,所有的属性都是原子的,但是有可能断言某些对象属性是其他属性的逆属性。在OWL2中,属性表达式(如ObjectInverseOf( P ))可以在类表达式中直接使用。它通过规避给逆属性命名的需要,使得书写本体更加容易。

逆对象属性表达式ObjectInverseOf( P )连接个体a1a2,当且仅当对象属性P连接a2a1

 

ObjectInverseOf( P ),其中P是一个对象属性。

 

示例:

ObjectInverseOf( :partOf )

这个表达式表示了:part of逆属性。

 

逆对象属性公理InverseObjectProperties( OPE1 OPE2 )指出两个属性是互逆的。

 

InverseObjectProperties( OPE1 OPE2 ),其中OPE1OPE2是对象属性表达式。

 

示例:

下面是一个OWL1逆属性公理的例子。

ObjectProperty( :hasPart inverse :partOf )

:hasPart 有一个名为:part of的逆属性。

它在OWL2中,可以用下面的公理表示 :hasPart :part of的逆属性。

EquivalentProperties( :hasPart ObjectInverseOf( :partOf ) )

:partOf :hasPart的逆属性等同。

由于这样的公理相当普遍,OWL2 也提供了下面的简写句法。

InverseObjectProperties( :hasPart :partOf )

:hasPart :partOf 是互逆属性。

3 配置语言

3.1 F15: OWL2 EL, OWL2 QL, OWL2 RL

OWL1定义了两种主要的变体,OWL DLOWL Full,以及一个句法子集(OWL Lite)。但是,事实表明,它对解决随后由OWL本体部署(deployment)所确定的需求是不够的。

·许多应用,尤其是在生命科学领域中的应用,使用超大规模的本体,例如FMANCI叙词表、SNOMED CTGene Ontology和一些OBO本体。 这样的本体经常需要表示(相当)复杂的实体(例如由复杂方式连接起来的部件组成的解剖实体)或者允许属性延伸(例如疾病的位置从局部到整体);它们也会有海量的类,以及由分类构成的重量级应用,以便于开发和维护。因此,这些应用主要与语言的扩展性和推理性能问题(见,例如围绕FMA[FMA]的话题)相关,并且愿意牺牲一些表达力以换取计算性能保证,尤其是分类方面的。

·涉及经典数据库的许多应用都关注OWL与数据库技术和工具之间的互操作性。虽然这些应用中所使用的本体一般是相对轻量级的,但是它们经常被用来查询存储在标准关系数据库中的大量个体。因此,就产生了这样一个需求:经由关系查询(例如SQL)直接访问这些数据。

·其他的应用关注本体语言与规则和现有规则引擎之间的互操作性。虽然这些应用中使用的本体也一般是相对轻量级的,但是它们可以被用来查询大型的数据集,并且对RDF三元组形式的数据进行直接操作可能是有用或有必要的。典型的案例既包括愿意牺牲语言的完整表达力以换取效率的OWL应用,也包括需要来自于OWL2的某些额外表达力的RDF(S)应用。

为了满足以上需求,OWL2定义了3种不同的配置语言:OWL2 ELOWL2 QLOWL2 RL——它们是具有有效计算性能(例如从LOGSPACEPTIME范围内的推理复杂度)或者实现可能性(例如使用RDBs的片段可实现(fragments implementable))的OWL2的子语言(句法子集)。以下是简明描述,若需完整描述,见配置语言 [OWL2 Profiles]

3.1.1 OWL2 EL

OWL2 EL捕获了许多大规模本体(例如SNOMED CTNCI 叙词表)所用到的表达能力。

OWL2 EL为该语言设置了若干句法上的限制:

· 对结构的限制: OWL2 EL支持对类表达式或数据值域的存在量化,对个体(ObjectHasValue)或文本(DataHasValue)的存在量化,自我限制,涉及单个个体或单个文本的枚举,类和数据值域的交运算。摒弃的特性包括对类表达式或数据值域的全称量化,基数限制(minmaxexact)、析取 (ObjectUnionOfDisjointUnionDataUnionOf),类的否定(class negation)以及许多其他的特性;“OWL2 配置语言”文档[OWL2 Profiles]中给出了missing features的完整列表。

· 对公理的限制:OWL2 EL支持多数的公理,例如子类、等价类、类不相交、值域与定义域、对象属性包含(SubObjectPropertyOf),可能涉及到属性链和数据属性包含 (SubDataPropertyOf)、传递属性、键 (HasKey)

· 应该注意到,除了句法限制外,OWL2 EL在一个附加条件下扩展了对OWL2 结构规范 [OWL2 Specification]中定义的公理的全局限制(见OWL2配置语言[OWL2 Profiles]2.2.6 Global Restrictions)。

由于这些限制,OWL2 EL推理器 (例如CEL [CEL]) 可以开发推理算法,包括查询应答算法,已知其最大时间复杂度是多项式(见OWL2配置语言[OWL2 Profiles]Computational Properties)。缩略词EL反映出该配置语言的基础是描述逻辑的EL家族[EL++] [EL++ Update],即只提供存在量化的逻辑。

3.1.2 OWL2 QL

OWL2 QL捕获了典型地用于简单本体(如叙词表)的表达能力,以及ER/UML模式所用到的(大部分)表达能力。

OWL2 QL为该语言设置了若干句法上的限制:

·对结构的限制:特性包括:存在限制的一个有限形式,子类,等价类,不相交,值域与定义域,对称属性等。摒弃的特性包括:对类表达式或数据值域的存在量化,自我限制,对个体或文本的存在量化,个体和文本枚举,对类表达式或数据值域的全称量化,基数限制 (minmaxexact),析取 (ObjectUnionOfDisjointUnionDataUnionOf),属性包含 (涉及属性链的SubObjectPropertyOf),函数型和反函数型属性,传递属性,自反属性,非自反属性,非对称属性,键;OWL2配置语言[OWL2 Profiles]中给出了missing features的完整列表。

·对公理的限制:除了不允许DisjointUnion外,OWL2 QL与结构化规范[OWL2 Specification]支持相同的类公理。

这些限制使其能够与RDBMS紧密集成在一起,并且推理器可以在标准关系型数据库之上实现。因此,该配置语言尤其适合那些只需要相对轻量级本体又有大量个体的应用,以及通过关系查询(例如SQL)直接访问数据有用或有必要的应用。推理,包括查询应答,可以使用查询重写技术高效地实现,已知其最大时间复杂度是NLogSpace(OWL2配置语言[OWL2 Profiles] Computational Properties)。缩略词QL反映了这样一个事实:查询应答可以通过将查询改写为标准的关系型查询语言来实现。

3.1.3 OWL2 RL

OWL2 RL设计用于愿意牺牲语言的完整表达力以换取效率的OWL应用,以及需要来自于OWL2的某些额外表达力的RDF(S)应用。这是通过定义一个OWL2句法子集来达到的,该子集适用于采用基于规则技术的实现。

OWL2 RL为该语言设置了若干句法上的限制:

·对结构的限制:支持大部分的OWL2 类表达式结构,但是它们被限制在某些句法位置使用(见OWL2 配置语言 [OWL2 Profiles]Table 2)。例如,对类的存在量化以及对类表达式(ObjectUnionOf)的并运算都不允许出现在公理的右边。

·对公理的限制:除了类的不相交并、自反的对象属性公理和否定的对象及数据属性断言之外,OWL2 RL支持OWL2的所有公理。

这些限制使OWL2 RL能够使用基于规则的技术来实现,例如扩展了规则的DBMS,并且使推理(包括查询应答)的最大时间复杂度是多项式(见OWL2 配置语言[OWL2 Profiles]Computational Properties)。基于规则的实现能够直接操作RDF三元组 (例如Oracle OWL Prime [OWL Prime]),也因此可以被应用到任意的一个RDF图,即任意的OWL2本体上。在这种情况下,只会计算出针对查询的正确答案(推理将会是可靠的),但是它并不能保证获取到所有正确的答案(它可能是不完整的)。该配置语言受到过DLP[DLP]pD*[pD*]的启发,缩略词RL反映了这样的一个事实:推理可以使用标准的规则语言来实现。

用例#2 用例#3 用例#4 用例#8 用例#16

3.2 选择哪种配置语言?

应用开发人员可能会问自己哪种配置语言才能最大限度地满足他们的需求。这些不同配置语言的选择主要取决于应用所需要的表达力、赋予类或数据的推理优先级、数据集的大小以及扩展性的重要程度等。以下建议可能会有用:

· 如果用户需要一种可扩展配置语言,用于大而(相当)简单的本体且本体(TBox/Schema)推理也需要好的时间性能,那么可能需要考虑OWL2 EL

· 如果用户需要一种容易与关系型数据库系统互操作的配置语言,而且对大型数据集的可扩展推理又是最重要的任务时,可能需要考虑OWL2 QL

· 如果用户需要一种容易与规则引擎和扩展了规则的DBMS互操作的配置语言,而且对大型数据集的可扩展推理又是最重要的任务时,可能需要考虑OWL2 RL

注意OWL2 QLOWL2 RL都能很好地适用于使用了相对轻量级的本体以及非常大的数据集的应用。选择哪一种配置语言可能取决于要处理的数据类型:如果通过关系查询(例如SQL)直接访问数据有用或有必要,那么OWL2 QL可能更好一些;如果直接操作RDF三元组形式的数据有用或有必要,那么OWL2 RL可能更好一些。

4 其他的设计选择与原理

虽然OWL2OWL1是完全向后兼容的,但是它的概念性设计却有轻微的不同,尤其是关于OWL2语法(的设计)。

4.1 语法

有不同的可用方法来序列化和交换OWL2本体。OWL2的主要交换语法是RDF/XML语法[RDF/XML],它是实现必须支持的唯一语法。正如下面所解释的, 函数式语法[OWL2 Specification]的主要目的是指定该语言的结构。OWL/XML [OWL2 XML]是一种XML序列化,它由能更好与基于XML的工具和语言互操作的愿望所激发。

标准语法

正如在“一致性准则”文档[OWL2 Conformance]Section 2.1中所明确指出的,OWL2本体的唯一必备的交换语法是RDF/XML

“已经为OWL2本体文档定义了若干语法,它们中的一些或全部都可以被OWL2工具用来交换文档。但是,将本体文档作为输入的那些遵循OWL2的工具,必须接受使用RDF/XML序列化[OWL2 RDF Mapping]的本体文档,并且,发布本体文档的那些遵循OWL2的工具,如果可能的话,也必须能够以RDF/XML序列化的方式(例如通过HTTP内容协商)发布本体文档(如果被要求这么做)。”

函数式语法

OWL1 的语法是通过抽象语法(AS)定义的。函数式语法(FS)在OWL2中扮演相似的角色:它定义了该语言的语法(grammar)。但是OWL2既在语法方面又在结构方面进行了详细说明。实际上,除了函数式语法之外,OWL2也引进了结构化规范来精确地指定OWL2本体的概念性结构。结构化规范是使用统一建模语言(UML)定义的。它使用了UML图的一种很简单的形式,希望那些熟悉面向对象系统的读者能够很容易理解。结构化规范为OWL2的所有语法(规范的和非规范的)提供了一个规范的抽象模型。它独立于OWL2本体的任何具体的交换语法。函数式语法严格遵循该结构化规范。语法的清晰与易读是函数式语法设计的重要因素。引进函数式语法是为了能够更容易书写OWL2的公理。OWL2函数式语法的另一个好处在于它与一阶逻辑中使用的语法更接近,这也使得不同的规范问题以及将OWL2结构与一般的文献关联起来更容易。它是OWL2众多语法(例如,RDF/XML、曼彻斯特语法)中的一员。

OWL1提供了类帧(frame-like)语法,它允许类、属性或个体的若干特性能够在单个公理中一次性定义。这可能在实践中引发问题。首先,它将给定实体的许多不同方面绑定在单个的公理中。虽然这在设计本体时可能是方便的,但是编程处理它们时却不方便。实际上,OWL1的大部分实现都将这样的公理分成若干个“原子”公理,每个“原子”公理只处理该实体的单个特性。但是,它可能引发往返(round-tripping)问题,因为该本体的结构可能会在这个过程中被破坏。其次,这种类型的公理经常会被误解释为是给定实体的一个声明或者唯一“定义”。不过,在OWL1中,不作为任何此类公理的主体,实体也可以被使用,并且,可能有很多这样的公理与同一实体相关联。OWL2已经通过若干途径解决了这些问题。首先,OWL2已经摒弃了这种类帧记法(frame-like notation),代之以更细粒度的公理结构:每个公理都只描述给定实体的一个特性。其次, OWL2 提供了结构一致性概念(notion of structural consistency)的显式声明和一个显式定义。虽然OWL2显得更加冗长,但也是期望不产生大多数使用本体工程工具创建OWL本体时产生的问题。

 

示例:

 

下面是OWL1中类帧公理的示例。

ObjectProperty( :partOf ObjectInverseOf( :containedIn ) inverseFunctional transitive

Annotation( rdfs:comment "an object is a part of another object."))

属性:partOf 有一个名为containedIn的逆属性,属性:partOf是一个反函数型属性和传递属性,并有方便人类使用的注解“Specifies that an object is a part of another object。”

 

示例:

 

上例在OWL2中可以使用以下公理来表示。

Declaration( ObjectProperty( :partOf ) )

对象属性 :partOf 的声明

AnnotationAssertion( rdfs:comment :partOf "partOf means that an object is a part of another object." )

该断言提供了一个对属性:part of的注解,即“partOf means that an object is a part of another object.

InverseObjectProperties( :partOf :containedIn )

:partOf :containedIn 是逆属性。

InverseFunctionalObjectProperty( :partOf )

:partOf 是一个反函数型属性。

TransitiveObjectProperty( :partOf )

:partOf 是传递属性。

 

至于OWL2中的抽象语法(AS),如果AS作为一种交换语法使用,那么用AS编写的OWL1本体就可以输入到OWL2工具并依旧是有效的本体。但是要强调的是,这是工具供应者的问题:OWL2本体必备的唯一交换语法是RDF/XML,是否要接受用AS(或FS,就此而言)序列化的本体取决于工具。

OWL/XML 语法

OWL工作组已根据XML Schema [XML Schema],为OWL2定义了一个XML语法,称为XML_SerializationOWL/XML[OWL2 XML]。该语法同OWL2的结构化规范 [OWL2 Specification]相一致。XML语法由以下的OWL用户需求所激发:这些用户希望与基于XML的工具和语言(例如WSDL XSLT/XQuery/XPath,或模式感知编辑器)有更好的互操作性。这是一个标准格式,OWL工具供应商可以选择性地支持它,以提供对XML模式可用的大量工具链的访问。从而,使用这些供应商工具的OWL工具开发人员和用户就可以书写XPathXSLTXQueryCSS,与OWL协同工作。RDF/XML作为OWL1中唯一可用的XML格式,使用它却很难做到这一点。另外一个好处在于,使用GRDDL可以将XML数据提供给RDF/OWL应用。OWL/XML的引入也为精通XML的人理解OWL提供了方便之道,也使得OWL对于那些在XML工具和培训上做了相当大投资的组织或个人变得更有吸引力。该格式与必备的交换格式RDF/XML之间的转换已有可用的开源工具包。因此,OWL/XML与现有的OWL1工具和数据集成在一起而又没有破坏工具间的互操作性。

4.2 向后兼容

OWL1相比,OWL2的整体结构没有变化——尽管可能命名不同,但是几乎所有的OWL2构造模块在OWL1中都已存在。

· OWL1中,抽象语法(见OWL1语义[OWL1 Semantics]Section 2) 扮演着OWL2[OWL2 Specification]中结构语法与函数式语法的双重角色。 虽然OWL2的函数式语法与OWL1的抽象语法在形式上不同,但是它们在OWL 的整体结构中的角色是一致的:指定了该语言的结构。OWL2函数式语法与RDF图表示更接近,它可以捕获更多的RDF图;它与UML [UML]中的结构化规范也有直接的对应。

·像OWL1一样,OWL2 指定了一个从本体结构(使用抽象/函数式语法表示)到RDF图的精确映射。不过,OWL2也受益于一个显式指定的从RDF图到本体结构的反映射[OWL2 RDF Mapping]

·OWL2的两种语义(直接语义 [OWL2 Direct Semantics] 和基于RDF的语义[OWL2 RDF-Based Semantics])在OWL1中有它们自己的直接对应,分别对应于Direct Model-Theoretic Semantics RDF-Compatible Model-Theoretic Semantics [OWL1 Semantics]

·XML表示语法(XML Presentation Syntax)对OWL1而言也是可用的 [OWL1 XML Syntax] (虽然并不是推荐标准)。另一方面,OWL1中并不存在曼彻斯特语法[OWL2 Manchester Syntax]

· OWL1 定义了一种子语言(OWL Lite),而OWL2 定义了三种 (EL QLRL) [OWL2 Profiles] OWL Lite还没有为OWL2重新规范,但是由于向后兼容,OWL Lite终究还是OWL2的子语言。

RDF/XML作为OWL2工具唯一必备的交换语法的核心角色并没有改变,直接语义与基于RDF的语义之间的关系(即对应定理)也没有改变。更为重要的是,它与OWL1不管在语法上还是在语义上,都是完全向后兼容的。

·正如在OWL1中那样,OWL2可以处理所有的RDF图。OWL2中被赋予特定涵义的词汇表包含了OWL1中的特定词汇表。但是,owl:DataRange 虽然仍旧可能使用,但已过时——应该使用rdfs:Datatype 代替它。

·OWL2 [OWL2 Direct Semantics]使用的直接语义与OWL1 [OWL1 Semantics]的几乎完全兼容。唯一的不同在于注释在OWL2的直接语义中是语义无关的。不过,用户不大可能注意到下面的这些不同:首先,OWL1直接语义中赋予注释的语义是极弱的,不大可能产生任何有意义的蕴含(entailment);其次,使用直接语义的OWL1工具处理注释时一般会认为(好像)它们是语义无关的。

·OWL2的基于RDF的语义[OWL2 RDF-Based Semantics]OWL1的基于RDF的语义[OWL1 Semantics]是完全兼容的。这些语义的某些细节发生了改变,不过,推论集仍然是一样的。

·如果RDF要遵循OWL2 DL本体文档 [OWL2 Conformance]RDF文档中的引入处理就会发生轻微的改变。 OWL1, 先发生引入,因此整个合并的图被认为是一个单元 [OWL1 Semantics]。在OWL2中,多数情况下单个文档会被认为是独立的 [OWL2 Specification]。这意味着,为了成为合格的OWL2 DL本体文档,没有完好设置本体头部的OWL1 DL RDF文档需要作轻微的改动。

5 总结表

这张表总结了这些主要的新特性,其中每个特性都有一个示例。它总结了用例(第1列)、特性(第2列)和示例(第3列)之间的关系。对于每个用例,都选用一个用粗体字显示名称的特定特性。第3列给出了相应的示例,第4列则以粗体字给出了它的参考来源。该用例涉及到的其他特性则以从F1 F15的数字标注。 (示例的选取旨在为每种特性提供一个容易理解的例证,许多领域及真实示例来源于网上可获取的论文)

 

用例

特性

示例

参考

UC#1

DisjointUnion
F2 F5 F7 F8 F11

DisjointUnion(:Lobe :FrontalLobe :ParietalLobe :TemporalLobe :OccipitalLobe :LimbicLobe)

:Lobe :FrontalLobe  :ParietalLob :TemporalLobe :OccipitalLobe :LimbicLobe 的不相交并。

[MEDICAL REQ]

[Ontology with rules] [Brain Imaging ]

UC#2

DisjointClasses
F1 F2 F5 F7 F9

DisjointClasses( :LeftLung :RightLung )

:Lung 不能同时是:LeftLung  :RightLung

[FMA]

UC#20

Local reflexivity

ObjectHasSelf(  :phosphorylates)

一个类,其所有个体都:phosphorylates(磷酸化)自身。

[BIO]

UC#4

Qualified Cardinality
F1 F15

ExactCardinality( 2 :hasPart :RearDoor )

一个类,其对象都刚好有2:RearDoor

[Auto]

UC#5

Asymmetric property
F6 F8 F13

AsymmetricProperty( :proper_part_of)

如果pq的一部分(proper part),那么q就不可能是p的一部分。

[OBO]

[RO] [OBO2OWL]

UC#6

Irreflexive property

IrreflexiveProperty( :flowsInto )

任何事物都不可以 :flowsInto (流入)它自己。

[Ordnance]

UC#7

Property chain
F9

SubPropertyOf( ObjectPropertyChain( :locatedIn :partOf ) :locatedIn )

:locatedIn(位于)局部的任何事物也:locatedIn(位于)整体,例如某种疾病。

[SNOMED REQ]

UC#8

Reflexive property
F5 F8

ReflexiveProperty( :partOf )

[Part Whole] 认为partOf 是自反属性,例如“汽车是汽车的一部分”。

[Part Whole]

UC#9

Negative property
F9 F10

NegativePropertyAssertion( :hasAge :ThisPatient 5^^xsd:integer )

患者的年龄不是5岁。

[Transplant Ontology]

[Agence Biomedecine]

UC#10

N-ary

AllValuesFrom( :testDate :enrollmentDate x > y + 30)

那些:testDate大于:enrollmentdate + 30的个体。

[N-ary]

UC#11

N-ary
F10

AllValuesFrom( :admissionTemperature :currentTemperature x < y)

那些:admissionTemperature 小于:currentTemperature的个体。

[N-ary]

UC#12

Datatype restriction
F5 F12 F13

DatatypeRestriction(xsd:integer minInclusive 18)

XML Schema数据类型xsd:integer 基础上,下界为18的新数据类型,用来描述Adult类。

[Protege]

UC#13

metamodeling

Declaration( Class( :Person ) )
:Person
被声明为一个类;
ClassAssertion( :Service :s1 )
:s1
:Service的实例;
PropertyAssertion( :hasInput :s1 :Person )
:s1
有一个输入:Person

这是Class Individual双关的一个例子。

[Web Service]

[Punning]

UC#14

metamodeling

Declaration( ObjectProperty( :is_located_in ) )

:is_located_in 被声明为一个对象属性
ClassAssertion( :Deprecated_Properties :is_located_in )
:is_located_in
是类:Deprecated_Properties的一个个体;
这是Property Individual双关的一个例子。

[Wiki]

[Punning]

UC#15

metamodeling

Declaration( Class( :Person ) ) Declaration( Class( :Company ) )

:Person :Company 被声明为类;
SubClassOf ( :PersonCompany :Association) )
:Person :Company之间的关联;
PropertyDomain( :PersonCompany :Person )
属性:PersonCompany 的定义域是:Person
PropertyRange( :PersonCompany :Company )
属性:PersonCompany 的值域是:Company
这是Class ObjectProperty双关的一个例子。

[UML Association Class]

[Punning]

UC#16

Profiles

该用例促生了一种配置语言,例如OWL QL,其合取查询应答使用传统的关系型数据库系统来实现。

[Who reads?]

UC#17

Declaration

Declaration( Class( :Person ) )

:Person 被声明为一个类。

[Syntax Problem]

[TOOLS] [OBO2OWL]

UC#18

Datatype
F5

DatatypeRestriction( xsd:integer minInclusive "18000"^^xsd:integer maxExclusive "19600"^^xsd:integer )

大气层的数据值域介于18000 [英尺] 19600 [英尺] 之间。

[VSTO]

UC#19

Annotation
F10

SubClassOf( rdfs:comment ("data generated by the LogParser using the ObserverLog") :LogInformation :Information)

这是一个公理注释的示例。

[NCAR]

说明

F1

F2

F3

F4

F5

F6

F7

F8

Disjoint Union

Disjoint Classes

Negative Property Assertion

Local reflexivity

Qualified Cardinality

Reflexive, Irreflexive, Asymmetric

Disjoint properties

Property chain inclusion

F9

F10

F11

F12

F13

F14

F15

 

Keys

Datatype restriction

N-ary datatype

Simple metamodeling capabilities

Extended annotations

Declarations

Profiles

 

6 参考

[OWL2 Specification]

OWL2 Web Ontology Language: Structural Specification and Functional-Style Syntax Boris Motik, Peter F. Patel-Schneider, Bijan Parsia, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-syntax-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-syntax/.

[OWL2 Direct Semantics]

OWL2 Web Ontology Language: Direct Semantics Boris Motik, Peter F. Patel-Schneider, Bernardo Cuenca Grau, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-direct-semantics-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-direct-semantics/.

[OWL2 RDF-Based Semantics]

OWL2 Web Ontology Language: RDF-Based Semantics Michael Schneider, editor. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-rdf-based-semantics-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-rdf-based-semantics/.

[OWL2 RDF Mapping]

OWL2 Web Ontology Language: Mapping to RDF Graphs Peter F. Patel-Schneider, Boris Motik, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-mapping-to-rdf-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-mapping-to-rdf/.

[OWL2 Profiles]

OWL2 Web Ontology Language: Profiles Boris Motik, Bernardo Cuenca Grau, Ian Horrocks, Zhe Wu, Achille Fokoue, Carsten Lutz, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-profiles-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-profiles/.

[OWL2 Conformance]

OWL2 Web Ontology Language: Conformance Michael Smith, Ian Horrocks, Markus Krötzsch, Birte Glimm, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-conformance-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-conformance/.

[OWL2 XML Serialization]

OWL2 Web Ontology Language: XML Serialization Boris Motik, Bijan Parsia, Peter F. Patel-Schneider, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-xml-serialization-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-xml-serialization/.

[OWL2 Manchester Syntax]

OWL2 Web Ontology Language: Manchester Syntax Matthew Horridge, Peter F. Patel-Schneider. W3C Working Group Note, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/NOTE-owl2-manchester-syntax-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-manchester-syntax/.

[OWL1 Semantics]

OWL Web Ontology Language: Semantics and Abstract Syntax. Peter F. Patel-Schneider, Patrick Hayes, and Ian Horrocks, eds., W3C Recommendation, 10 February 2004.

[OWL1 XML Syntax]

OWL Web Ontology Language: XML Presentation Syntax. Masahiro Hori, Jérôme Euzenat and Peter F. Patel-Schneider, eds., W3C Note, 11 June 2003.

[RFC 3987]

RFC 3987: Internationalized Resource Identifiers (IRIs). M. Duerst and M. Suignard. IETF, January 2005, http://www.ietf.org/rfc/rfc3987.txt

[RDF/XML]

RDF/XML Syntax Specification (Revised). Dave Beckett and Brian McBride, eds., W3C Recommendation 10 February 2004.

[OWL Use Cases and Requirements]

OWL Web Ontology Language: Use Cases and Requirements Jeff Heflin, ed. W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-webont-req-20040210/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/webont-req/.

[SROIQ]

The Even More Irresistible SROIQ. Ian Horrocks, Oliver Kutz, and Uli Sattler. In Proc. of the 10th Int. Conf. on Principles of Knowledge Representation and Reasoning (KR 2006). AAAI Press, 2006.

[SHOIQ]

A Tableaux Decision Procedure for SHOIQ. Horrocks, I., and Sattler, U. In Proc. of 19th International Joint Conference on Artificial Intelligence (IJCAI 2005) (2005), Morgan Kaufmann, Los Altos.).

[Next Steps]

Next Steps to OWL. B. Cuenca Grau, I. Horrocks, B. Parsia, P. Patel-Schneider, and U. Sattler. In Proc. of OWL: Experiences and Directions, CEUR, 2006.

[Syntax Problem]

Problem with OWL Syntax. Boris Motik and I. Horrocks, OWLED 2006, 2006.

[CEL]

CEL—A Polynomial-time Reasoner for Life Science Ontologies. F. Baader, C. Lutz, and B. Suntisrivaraporn. In U. Furbach and N. Shankar, editors, Proceedings of the 3rd International Joint Conference on Automated Reasoning (IJCAR'06), volume 4130 of Lecture Notes in Artificial Intelligence, pages 287-291. Springer-Verlag, 2006.

[SNOMED EL+]

Replacing SEP-Triplets in SNOMED CT using Tractable Description Logic Operators. B. Suntisrivaraporn, F. Baader, S. Schulz, K. Spackman, AIME 2007

[EL++]

Pushing the EL Envelope. Franz Baader, Sebastian Brandt, and Carsten Lutz. In Proc. of the 19th Joint Int. Conf. on Artificial Intelligence (IJCAI 2005), 2005.

[EL++ Update]

Pushing the EL Envelope Further. Franz Baader, Sebastian Brandt, and Carsten Lutz. In Proc. of the Washington DC workshop on OWL: Experiences and Directions (OWLED08DC), 2008.

[DL-Lite]

Tractable Reasoning and Efficient Query Answering in Description Logics: The DL-Lite Family. Diego Calvanese, Giuseppe de Giacomo, Domenico Lembo, Maurizio Lenzerini, Riccardo Rosati. J. of Automated Reasoning 39(3):385-429, 2007.

[DLP]

Description Logic Programs: Combining Logic Programs with Description Logic. Benjamin N. Grosof, Ian Horrocks, Raphael Volz, and Stefan Decker. in Proc. of the 12th Int. World Wide Web Conference (WWW 2003), Budapest, Hungary, 2003. pp.: 48-57

[pD*]

Completeness, decidability and complexity of entailment for RDF Schema and a semantic extension involving the OWL vocabulary. Herman J. ter Horst. J. of Web Semantics 3(2-3):79-115, 2005.

[OWLPrime]

Implementing an Inference Engine for RDFS/OWL Constructs and User-Defined Rules in Oracle. Zhe Wu Eadon, G. Das, S. Chong, E.I. Kolovski, V. Annamalai, M. Srinivasan, J. Oracle, Nashua, NH; Data Engineering, 2008. ICDE 2008. IEEE 24th International Conference on, pages 1239-1248, Cancun, 2008.

[Metamodeling]

On the Properties of Metamodeling in OWL. Boris Motik. On the Properties of Metamodeling in OWL. Journal of Logic and Computation, 17(4):617-637, 2007.

[Datatype]

OWL Datatypes: Design and Implementation. Boris Motik, Ian Horrocks, ISWC 2008, Karlsruhe, Deutshland, 2008.

[XML Schema]

W3C XML Schema Definition Language (XSD) 1.1 Part 1: Structures. Shudi Gao, C. M. Sperberg-McQueen, and Henry S. Thompson, eds. W3C Candidate Recommendation, 30 April 2009, http://www.w3.org/TR/2009/CR-xmlschema11-1-20090430/. Latest version available as http://www.w3.org/TR/xmlschema11-1/.

[DL-Safe]

Query Answering for OWL-DL with Rules. Boris Motik, Ulrike Sattler and Rudi Studer. Journal of Web Semantics: Science, Services and Agents on the World Wide Web, 3(1):41-60, 2005.

[UML]

OMG Unified Modeling Language (OMG UML), Infrastructure, V2.1.2. Object Management Group, OMG Available Specification, November 2007, http://www.omg.org/spec/UML/2.1.2/Infrastructure/PDF/.

 

7 附录:用例

7.1 用例特性

 

不相交并

不相交类

否定的属性

本地自反

限定基数

自反
非自反
非对称

不相交属性

属性链

数据类型限制

N元数据类型

元建模

扩展注释

声明

配置文件

匿名个体

UC#1

*

*

-

-

*

-

*

*

-

-

-

-

-

-

-

-

UC#2

*

*

-

-

*

-

*

-

*

-

-

-

-

-

-

-

UC#3

*

*

-

-

*

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

UC#4

*

-

-

-

*

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

UC#5

-

-

-

*

-

*

-

*

-

-

-

-

*

*

-

-

UC#6

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

UC#7

-

-

-

-

-

-

-

*

*

-

-

-

-

-

-

-

UC#8

-

-

-

-

*

*

-

*

-

-

-

-

-

-

-

-

UC#9

-

-

*

-

-

-

-

-

*

*

-

-

-

-

-

-

UC#10

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

UC#11

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

*

-

-

-

-

-

UC#12

-

-

-

-

*

-

-

-

-

*

-

*

*

-

-

-

UC#13

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

UC#14

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

UC#15

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

UC#16

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

UC#17

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

-

UC#18

-

-

-

-

*

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

-

UC#19

-

-

-

-

-

-

-

-

-

*

-

-

*

-

-

-

UC#20

-

-

-

*

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

译者注:最后一行由译者根据7.21节的内容补充。

 

下面的用例列表并不全面。列表中所包含的用例只是激发OWL2特性的许多用例中的一部分——无论是用户、实现者还是理论原因——它们此时被OWL2工作小组收录。一些在论文中指出的、将来可能需要的其他扩展(诸如规则、默认等)则在括号中标明。

所有的用例都按以下模式描述:概述、特性、示例、参考概述只对用例作概括性的描述。特性罗列了论文中用例所需要的若干特性。示例指向一个特性以及一个被选来例证OWL2的特定新特性的简短例子。同样的信息也可以在表3.2译者注:似乎应该是“5 总结表”)中看到(缩略形式)。为了便于访问,参考指向网上可获取的相关论文,它们的URL在附录的参考书目中提供。

7.2 用例#1 -用于神经外科的大脑图像注释 [HCLS]

概述:要开发的系统涉及到神经外科中外科手术的准备。具体而言,其目标是要协助用户在一个环绕损伤(其切除术是主要目的)的区域标出大脑皮层沟回。给定解剖标记,尤其是在脑胶质瘤上,对外科手术是极为重要的。大脑图像注释对临床案例的文档化也是有益的,它使人们能够检索类似的案例,为将来的手术提供决策支持。集成以解剖特征为索引的多个分布式图像源,也需要一个共享的大脑解剖本体。这对用于大脑神经病理学的大脑图像统计分析的大规模联合系统是有用的。

特性不相交并,不相交类,限定基数限制,不相交属性,属性链包含公理,[n-][规则]

示例不相交并

·例如:Lobe :FrontalLobe :ParietalLob :TemporalLobe :OccipitalLobe  :LimbicLobe的不相交并。

参考 [MEDICAL REQ] [Ontology with rules] [Brain Imaging ]

7.3 用例#2 -解剖学基础模型[HCLS]

概述:解剖学基础模型 (FMA) 是人类“权威”解剖学的最全面的本体。解剖学在生物医学中扮演重要角色,许多生物医学本体和应用都会引用解剖实体。FMA 是生物信息学的一个极佳的资源,它为使用解剖知识的应用之间提供信息共享的便利。正如其作者所言,FMA“……是生物医学信息学领域中的一个参考本体,用于关联不同的解剖视角,对齐生物信息学中已有的和将要出现的本体……”。解剖学(Anatomy)本体,连同基因(Gene)及疾病(Disease)参考本体,一起构成了未来生命科学语义网的支柱。但是在表示某些属性是排他属性(例如proper-partboundBy)方面,FMA将会从OWL的新特性中受益。由于许多的生物医学本体和应用通过交叉引用(cross-references)指向FMA解剖学实体,所以键也会是有用的。

特性不相交并,不相交类,限定基数限制,不相交属性,键,扩展注释,配置语言

示例不相交类

·例如:既是:LeftLung又是:RightLung的事物是不存在的。

参考[FMA]

7.4 用例#3 -化合物分类[HCLS]

概述官能团从原子及其连接性(connectivity)的角度,描述了化学反应的语义。当官能团出现在化合物中时,会表现出特有的化学行为。在此用例中,作者们走出了第一步,为化合物的分类设计了一个官能团的OWL-DL本体,并从领域需求的角度强调了OWL1及建议的OWL1.1 的能力与限制。他们也描述了表达性特性在基础关系本体设计中的应用,以及怎样才能将上层本体用于引导生命科学知识的的形式化(formulation)。他们还介绍了增强现有本体以方便知识表示和问题应答的经验。

“单环与多环结构是参与若干类型化学反应的分子的重要组成部分。”诸如限定基数限制这样的新OWL语言特性将会有助于描述官能团的数量和类型。

特性不相交并,不相交类,限定基数限制,配置语言

示例限定基数限制

·例如:用于指定官能团的数量和类型

参考[Chemistry]

7.5 用例#4 -某自动化公司的多源查询[自动化]

概述:大型公司经常使用不同的模型和格式将信息及知识存储在多个信息系统中。该用例的主要目的是从一个大型自动化公司的多个数据和知识源中检索相关信息。对这个应用而言,一种便于对多个数据库进行查询且易于表示PLIBParts Library ISO 13584 Standard)产品本体的配置语言,将会是大有裨益的。

特性不相交并,限定基数限制,配置语言(OWL2 QL)

示例限定基数限制

·例如:有刚好两个后门的汽车的类。

参考[Auto]

7.6 用例#5 -用于生物医学数据集成的OBO本体 [HCLS]

概述开放生物医学本体(Open Biomedical Ontologies, OBO)联盟一直在追求一种策略,通过其采用了通用受控本体的注释,来为集成生物医学数据提供便利。包括Gene本体在内,现有的OBO 本体正在经历综合配套改革,新本体将会在一个正在演进的控制本体开发的共享准则集的基础上创建。其结果就是一个扩张的OBO本体家族,被设计成可互操作,并结合生物学现实的准确表示。在这一工作中,将OBO关系本体设计成定义一组基础关系及其语义OBO使用传递、对称、自反、反对称(anti-symmetric)等特征来限定每个关系。更广泛地,OBO格式提供了一些在OBO本体中用到的结构,如is_reflexiveis_symmetricis_cyclicis_anti_symmetric等等。转换OBO本体需要将新的OWL2属性公理自反、非自反、非对称(asymmetric)等映射成相应的OBO结构,否则它们将会转换成注释。

特性本地自反,自反,非自反,非对称,属性链包含公理,声明[反对称]

示例 非对称

·例如:如果pq的一部分(proper part),那么q就不能是p的一部分。

参考 [OBO] [RO] [OBO2OWL]

7.7 用例#6 -(英国)陆地测量部的空间与拓扑关系[地球与空间]

概述陆地测量部(Ordnance Survey)是英国的国家测绘局(National Mapping Agency)。目前它维护着一个持续更新的大不列颠地形数据库。该数据库包含大约4.4亿人造及自然景观特征。从森林、道路和河流,到个人住所、园地,甚至是邮筒,一切都包含在这些特征中。除了这个地形测绘,整个的新信息层也在逐步地添加到此数据库中,比如与地图精确匹配的航空摄影图像,提供所有属性地址的数据以及集成的交通信息。对拓扑和空间关系及许多其他方面而言,“为了捕获我们的公理的真正意图,我们需要能够说明一个属性是否是自反、非自反、非对称(asymmetric)或反对称的(antisymmetric)”。

特性自反,非自反,非对称,[反对称]

示例非自反

·例如:没有事物流进它自己。

参考[Ordnance]

7.8 用例#7 -医学系统命名法 [HCLS]

概述医学系统命名法-临床术语(SNOMED CT) 是一项在医疗保健领域具有广泛覆盖面的临床术语学成果,并且已被包括美国、英国、加拿大、澳大利亚、丹麦等在内的许多国家,选为用于电子健康应用的国家标准。SNOMED最初在1976年发布,随着SNOMED RT与英国临床术语(Clinical Terms)第3版的合并,SNOMED CT作为主要的扩展在2002年启用。一个使之不同于先前版本的主要特色在于,它使用了描述逻辑(DL)来定义和组织编码及术语。SNOMED 的另外一个主要特色是它的规模和复杂性。SNOMED拥有超过350,000个概念编码,每一个概念编码都表示一个不同的类,比我们已知的第二大的基于DL的本体的数量级还要大。

在没有属性链包含公理的情况下,SNOMED社区采用OWL将会需要难以实施的解决方法(awkward workarounds),其伴随而来的混乱和复杂性将会有效地扼杀其在该方向上的发展。针对这些问题,我们有了更清晰的途径,使用OWL2进行进一步的开发以及与其他生物医学本体进行集成。必备的属性链包含公理允许对另一属性(例如part-of的属性继承进行编码,这在解剖学中是极其重要的。例如,有了诸如has-location proper-part-of < has-location这样的公理,就可以将对手指的伤害推理成对手的伤害。正如[SNOMED EL+]中所报道的,使用这种方法重整的SNOMED-CT,解剖学类的数目从54,380 降到了18,125,而CEL推理器[CEL] (version 0.94) 花费的时间也从900.15s降至18.99s

FMA一样,通过概念ID给定了SNOMED与其他生物医学本体之间交叉引用的共同用法,键也将是极为有用的。

特性属性链包含公理,键,配置语言(OWL2 EL)

示例属性链

·例如:位于局部的任何事物也位于整体。

参考[SNOMED REQ]

7.9 用例#8 -OWL本体中简单的部分-整体关系[HCLS]

概述对那些为语义网开发本体的人而言,表示部分-整体关系是一个非常常见的问题。OWL没有为部分-整体关系提供任何的内置原语(primitive)(像处理子类关系那样),但是它拥有能够表述大多数(但不是全部)此类常见案例的足够表示能力。部分-整体关系的研究本身已经是一个完整领域—mereology (分体论,或称总分学)”,该文件(note)只是为了处理一些简单易懂的案例,它们定义涉及了部分-整体关系的类。在这项研究中讨论了部分-整体关系需要的一些扩展,即:限定基数限制、自反以及从部分到整体的延伸(propagation)的需求。

特性限定基数限制,自反,属性链包含

示例自反

·例如:额叶是脑半球的一部分(part of 关系),或者汽车是汽车的一部分(part of 关系)。

注意:根据OBO中所给的定义,整体也被认为是部分[Part Whole],但也有一些反对的观点,认为“part of”不是自反的。

参考[Part Whole]

7.10 用例#9 -法国的肾脏分配政策[HCLS]

概述在法国,肾脏分配是生物医学机构(Agence de la biomedicine)的责任。它包含了一般的规则,例如:供体-受体ABO血型标识,在国家器官轮候名单中的唯一注册(注册号是在轮候名单中注册时分配的,它在该轮候名单中唯一地标识了该患者),以及一些特定器官的在全国范围分配优先级的定义。对于每个肾脏受体而言,都可以指定最小的HLA匹配和禁止抗原。儿科受体的优先级高于儿科供体。肾脏的建议优先级依次为:(1) 急症患者,(2) 患者的群体反应性抗体水平= 80%(包含在一个特定可接受抗原协议中)或=1HLA与供体不匹配), (3) 0失配患者,(4) 具有较低移植易接近性的患者。也涉及到地理标准:(移植地图中的)每个区域(例如法兰西岛)都应该只负责生活在本区域内的患者。这种现实中的应用和分配系统表明,成人与儿童的区分如何在医疗保健领域有强烈的影响:在医院里,18岁以下患者(儿童)依靠儿科服务,而18岁以上患者(成人)依靠成人服务;只有等候移植的16岁以下儿童才在轮候名单中有优先权。

特性否定的属性断言,数据类型限制,键

示例否定的属性断言

·例如:这个患者不是5岁。

参考[Agence Biomedecine] [Transplant Ontology]

7.11 用例#10 -患者招募的资格标准

概述这个用例基于一项正在进行的致力于临床观察互操作性(Clinical Observations Interoperability)的W3C特别工作,其目标就是使在临床实验(Clinical Trials)背景下的医疗保健服务中所创建的医疗数据能够重用和共享。特别地,被选来证明这种互操作方法可行性的第一个应用,就是患者招募。在该案例中,一个临床实验协议样本集可从http://www.clinicaltrials.gov 获得,其中每一个都包含一个候选资格列表(接纳与排除标准)。这些资格标准用于识别合格的患者,并潜在地形成SPARQL查询条件或者被表示为OWL类。正如在上面的用例中所讨论的,也需要将它们进行映射。一个基于这些临床实验协议分析的列表可以从http://esw.w3.org/topic/HCLS/ClinicalObservationsInteroperability?action=AttachFile&do=get&target=FunctionalRequirements_v1.xls 获得。

特别地,这些临床实验的一个要求是临床实验参与者的登记日期,应当在他开始接受某项特定治疗之后的30天之内。这激发了对带有非等价表达式的n元数据类型的需求。

特性[n]

示例n元数据类型

·例如:临床实验参与者的登记日期,应当在他开始接受某项特定治疗之后的30天之内。

7.12 用例#11 -关于数据类型的多个用例 [HCLS]

概述[n] 提供了很多用例,这些用例将受益于不同的数据类型扩展。

特性数据类型限制,[n]

示例n元数据类型

·例如:像时间间隔(interval)这样的数据类型限制,或者像用例#10所需的带有不等价表达式的n元数据类型。

参考[N-ary]

7.13 用例#12 - ProtégéOWL用户体验的报告 [工具]

概述[Protege]2005年报道了随着OWL支持的发展,Protégé的体验以及那时的OWL用户社区的体验。虽然源于这些社区的反馈整体上是积极的,但是他们的经验表明,在用户需求、OWL表达力和用户对OWL的理解之间仍有相当大的鸿沟。Protégé开发人员根据其经验进行了总结,对OWL的未来版本提出了很多的扩展,即:对用户定义的数据类型的集成(尤其是数值值域(numeric ranges))、限定基数限制、不相交的管理(owl:AllDisjoint)、更为灵活的注释属性(至少最实用)。该报告强调,用户经常抱怨的是OWL对数值表达式的弱表示,这是OWL语言中的一个毗漏。除了那些开发传统医学术语的小组,几乎所有的小组都强烈地需要能够表示量化信息。典型的例子包括,介于1mm2mm之间的长度,大于18岁的年龄,在1030mb1035mb之间的压力。人们需要这样的值域声明来对个体进行分类以及创建诸如Adult这样的类定义,因此,也应该得到推理器的支持。用户群指出,当前的OWL数据类型形式体系太弱而不能为现实世界中的大部分应用提供支持,许多潜在的用户也因此而不能采用OWL“用户社区迫切等待OWL规范的一个扩展,来表示具有XML Schema分面(如xsd:minInclusive)的用户自定义数据类型。”它也从实现者的角度,指出了一些与注释或元建模相关的局限:“在OWL DL中尽管有注释属性的值,被声明为注释属性的属性目前仍极为受限,它们既不可以拥有值域和定义域约束,也不能出现在子属性等级结构中。这类关于属性的信息使工具能够控制注释属性可以获得的值。由于没有值域约束,很难为用户提供合适的输入小部件(widget)。在类似的意义上,也有助于声明元类(meta-class),从而可以将类分成不同的类型,并给每种类型提供不同的接口。当前,使用这些特性意味着将本体强行转为OWL Full。”

特性限定基数限制,数据类型限制,注释,元建模

示例附加数据类型

·例如:成年人是年龄大于18岁的个体。

参考[Protege]

7.14 用例#13 - Web服务建模 [电信]

概述:人们经常想用一个类来指定某个属性的值。一个来自于卡尔斯鲁厄大学的例子[Web Service] 是服务建模。服务(Service)被建模为:Service 类的实例。对于每个具体的服务 (即每个:Service的实例),用户都需要声明服务的输入是什么。 这里有一个服务描述的示例:

(1) :Service rdf:type owl:Class
(2) :Person rdf:type owl:Class
(3) s1 rdf:type :Service
(4) s1 :input :Person

根据(1)(3),可得s1是类 :Service 的个体,而根据(2),可得 :Person是一个类;因此,在(4)中我们有一个在个体与类之间的关系 :input。因此,你需要某种元建模来解决这种问题。一种可能的方法是,名称“Person”既可以指一个Person类又可以指一个Person个体,表示作为一个整体的Person (Class ↔ Individual)

特性元建模

示例简单元建模

·例如:类和个体 : Person 可以既用作类又用作个体。

参考[Web Service] [Punning]

7.15 用例#14 -协作环境下的管理词表[维基]

概述为了捕获模式元素(class/property)之间的实际关系,将模式元素关联起来会很有用。在Semantic MediaWiki(一个简单但使用广泛的、带有轻量级表达力的基于OWL的语义内容管理系统)[OWL1.1 Wiki] 里观察到的一个例子是,用户希望将模式元素关联起来指明特定域的关系,一般是组织本体词表。例如这样的陈述:

·“属性is_located_in 在类Deprecated_Properties 中,并被属性has_location替代。”

·“类City 的对象应该有一个属性population的值。” (通过将类与属性关联起来表示)

这些仅仅是实用的描述,没有模式级(schema-level)的逻辑关系。但是,在协作词表的创建过程中却是相关的,用户可以表达这种他们需要的关系。Semantic MediaWiki的一个重要的方面是用户也可以查询语义信息,而其已通过双关实现。通过使用现成的OWL推理器,已经将Semantic MediaWiki 进行了扩展,如果这样的系统能够在这种简单用例中解决双关(Class/Property ↔ Individual)的使用问题,那么将很受欢迎。

特性元建模

示例简单元建模

·例如:一个属性和一个个体:作了一个陈述,断言一个属性是类Deprecated_properties的个体。

参考[Wiki] [Punning]

7.16 用例#15 - UML关联类[设计人员]

概述统一建模语言(UML)包含了一个被称为Association Class(关联类)的建模元素,它联合了UML ClassUML AssociationUML中用于定义类类关系Association的结构)的特性。Association Class,例如Person类与Company类的关联,允许建模人员将关系定义为一个关联(association),并同时将其具体化。当建模人员想要建模关系本身的属性时,这就很方便。类和对象属性双关(Class ↔ ObjectProperty)可能是支持这种案例的一种方式。

特性:元建模

示例简单元建模

·例如:对象属性和类: PersonCompany 既可以用作对象属性又可以用作类。

参考[UML Association Class] [Punning]

7.17 用例#16 -数据库联邦[设计人员]

概述:某位生命科学应用的设计者一直都在创建一种数据库联邦模式。此模式涉及到设计一种描述不同数据库的域和值的XML模式,以及关联查询工具,可以从一种查询接口(使用若干SQL变体)将查询写入具备相关信息的数据库中。那些结果都呈现在一个单一的集成视图中。他听说OWL和语义网技术可能是实现相同功能的合适技术并可以利用Web标准使之可用,但是他不知道要从哪里入手。本应用阐明了相当多用户社区的共同需求,这些用户想使用他们的数据库并可以很容易地以一种友好的方式进行查询。这就促生了一种配置语言,在该语言中,合取查询应答使用传统的关系型数据库系统实现。

特性配置语言(OWL2 QL)

示例配置语言

·例如:OWL2 QL配置语言易于以一种友好的方式对数据库联邦进行查询。

参考 [Who reads?]

7.18 用例#17 -工具开发人员[工具]

概述:一个用户给本体添加了一个断言,但是他偶然错误录入了个体的IRI。通过比较公理中个体的IRI和显式声明为本体的一部分的IRI,这种错误应该是可能检测到的。如果没有将个体IRI显式地引入本体中,也应该给用户更正这个错误的机会。由于缺乏声明,诸如涉及Protégé-OWL工具集架构[TOOLS]的工具开发人员经常会谈及由此引发的问题,例如针对API [OWL API]。“首要问题是OWL不允许显式声明,即断言某个类、属性或个体在某个本体中存在。OWL标准的这一方面经常被误解释,也由此而引发OWL API的设计错误”[Syntax Problem]

特性声明

示例声明

·例如:将人声明为本体的一个类。

参考[Syntax Problem]

7.19 用例#18 - 虚拟日地天文台[地球与空间]

概述大量的单学科和多学科虚拟天文台(例如http://vsto.org http://vmo.nasa.gov/ )正在开始使用语义技术来提供数据访问与集成。虚拟天文台是一套放在一组计算机上的软件应用,它允许用户从一群分布式产品库及服务供应商那里统一地寻找、访问和使用资源(数据、软件、文档和图像产品及使用这些资源的服务)。VO是一种结合服务和/或多个库的服务(见http://lwsde.gsfc.nasa.gov/VO_Framework_7_Jan_05.doc)。一些虚拟天文台非常关注数据摄取时的起源编码(例如 http://spcdis.hao.ucar.edu/ )。虚拟日地天文台(VSTO)是国家科学基金会(National Science Foundation)和国家大气研究中心(National Center for Atmospheric Research)支持的一项成果,它允许研究者查找太阳和日地数据。它为语义增强的Web报务提供了一个本体增强接口,而语义增强的Web服务有助于访问大量的在线科学数据库。后台的OWL本体包含了对包括仪器、天文台、参数等在内的科学术语的术语描述。用户必须为他们想要检索的数据指定一个数据描述,包含一个特定的仪器类(或者该仪器类的描述),所需数据的日期范围,以及参数。为了在相关的科学术语中指明这一点,科学家需要能够表示数值值域及数值比较,这超出了OWL1的数值支持。该应用也需要扩展以包含空间描述。它会使用(如果)提供给空间/地理包含(containment)的表达力。

特性限定基数,数据类型限制,[默认]

示例数据类型限制

·例如:大气()的值域介于1800019600[英尺]之间

参考[VSTO]

7.20 用例#19 -语义源捕获[地球与空间]

概述:在一项为科学数据所附带的元(数据)信息提供更好搜索能力的工作中,SPCDIS项目提供一个基础框架,捕获在数据摄取时期对有关科学源信息的声明性描述。该项目的初始领域是日冕物理学。这项工作(除了其他事项以外)需要扩展的注释及数据类型限制。

特性数据类型限制,扩展的注释

示例:对附属注释的扩展注释

·例如:对公理(如SubClass公理)的注解,以表达(比如)子类的元素是由一个日志解析器生成的数据。

参考[NCAR]

7.21 用例#20 -生物化学自相互作用[化学领域]

概述在生物化学中,一些生物分子会使其自身发生化学改变,这样一种方式在生物学上有重要意义。i) 蛋白激酶是能够为某些在靶蛋白中发现的氨基酸添加磷酸基的酶。一些被称为自动磷酸化激酶的激酶,会给某些靶氨基酸(其自身的一部分)添加磷酸基。ii) 核酶是有催化活性的RNA分子,它们中已知有7种自然类型会切割它们自己的RNA序列。这种切割可能会引起重要的变动,这些变动可能发生在病毒复制、基因表达上,也可能发生在不同蛋白质转录的生成上。这些有催化活性的自切割RNA组成了一个核酶的子类,称为自切割核酶(Self-Cleaving Ribozymes)。这些生物医学上的自相互作用可以通过断言属性的本地自反来捕获。

特性本地自反

示例本地自反

·例如:自动磷酸化激酶(是一种激酶) :phosphorylates(磷酸化)其自身。

参考[BIO]

7.22 用例参考书目

[Medical Req]

Web ontology language requirements w.r.t expressiveness of taxonomy and axioms in medicine In Proc. of ISWC 2003

[Micro Theory]

Creation and Usage of a "Micro Theory" for Long Bone Fractures: An Experience ReportHoward Goldberg, Vipul Kashyap and Kent Spackman, In Proc. of KR-MED 2008..

[Ontology with Rules]

Ontology enriched by rules for identifying brain anatomical structures In RIF 2004, Washington, 2004. and Annex.

[Brain Imaging]

Towards an Hybrid System Using an Ontology Enriched by Rules for the Semantic Annotation of Brain MRI Images In Proc. of RR 2007

The Brain Anatomy Case Study In Proc. of Protege 2005.

[FMA]

The Foundational Model of Anatomy A

The Foundational Model of Anatomy B

The Foundational Model of Anatomy C.

[Chemistry]

Describing chemical functional groups in OWL-DL for the classification of chemical compounds Natalia Villanueva-Rosales and Michel Dumontier. In OWL: Experiences and Directions (OWLED 07), Innsbruck, Austria.

Modelling Life Sciences knowledge with OWL1.1 (OWLED 08 DC)

[Auto]

An exploratory study in an automotive company.

[OBO]

The OBO Foundry: coordinated evolution of ontologies to support biomedical data integration. Barry Smith et al. .

[RO]

Relations in Biomedical Ontologies. .

[OBO2OWL]

OBO to OWL: Go to OWL1.1! (OWLED 07)

OBO and OWL: Leveraging Semantic Web Technologies for the Life Sciences In Proc. of ISWC 2007.

[Ordnance]

Experiences of using OWL at the Ordnance Survey.

[SNOMED REQ]

An examination of OWL and the requirements of a large health care terminology.

[Agence Biomedecine]

Changing Kidney Allocation Policy in France: the Value of Simulation.

[Transplant Ontology]

Construction of the dialysis and transplantation ontology.

[Little Web]

A little semantic web goes a long way in biology Wolstencroft, K., Brass, A., Horrocks, I., Lord, P., Sattler, U., Stevens, R., Turi, D. In Proceedings of the 2005 International Semantic Web Conference (ISWC 2005), pp. 786-800. Springer, Berlin Heidelberg New York (2005).

[Part Whole]

Simple part-whole relations in OWL Ontologies Alan Rector, Chris Welty. W3C Editor's Draft 11 Aug 2005 .

[TOOLS]

Supporting Early Adoption of OWL1.1 with Protege-OWL and FaCT++. Matthew Horridge and Dmitry Tsarkov and Timothy Redmond. In OWL: Experiences and Directions (OWLED 06), Athens, Georgia.

[OWL API]

Igniting the OWL1.1 Touch Paper: The OWL API Matthew Horridge and Sean Bechhofer and Olaf Noppens (2007). In OWL: Experiences and Directions (OWLED 07), Innsbruck, Austria.

[Protege OWL]

The Protégé OWL Experience Holger Knublauch, Matthew Horridge, Mark Musen, Alan Rector, Robert Stevens, Nick Drummond, Phil Lord, Natalya F. Noy2, Julian Seidenberg, Hai Wang. In OWL: Experiences and Directions (OWLED 05), Galway, Ireland, 2005.

[N-ary]

N-ary Data predicate use case.

[Web Service]

Preference-based Selection of Highly Configurable Web Services Steffen Lamparter, Anupriya Ankolekar, Stephan Grimm, Rudi Studer: WWW-07, Banff, Canada, 2007.

[Wiki]

Reusing Ontological Background Knowledge in Semantic Wikis Denny Vrandecic, Markus Krötzsch, Proceedings 1st Workshop on Semantic Wikis. Budva, Montenegro, June 2006 .

[UML Association Class]

Association.

[Punning]

Punning Use Cases.

[Who reads?]

Who reads our documents?

NIF

NIF Data-Integration slides

[VSTO]

The Virtual Solar-Terrestrial Observatory: A Deployed Semantic Web Application Case Study for Scientific Research McGuinness, D.L., Fox, P., Cinquini, L., West, P., Garcia, J., Benedict, J.L., Middleton, D..

VSTO2.

VMO.

[NCAR]

Semantic Provenance Capture in Data Ingest Systems .

[BIO]

Springer.

pnas.

[SKOS]

W3C Working Draft 29 August 2008 .

8 附录:变动日志(资料性)

8.1 相对于建议推荐标准的变动

本节总结了该文档相对于2009922日的建议推荐标准的变动。

·做了少量的编辑性改动。

8.2 相对于上一征求意见版本的变动

本节总结了该文档相对于2009611日候选推荐标准的变动。

·新添加了一条注释,该注释指出属性的非对称(asymmetric)是一个比不对称(non-symmetric)更强的概念。

·新添加了关于配置语言名(profile names)起源的注释。

·做了一些小的编辑性变动。

9 致谢

OWL2的开发始于OWL1.1 成员提交(其本身是用户和开发者反馈的结果),尤其是在OWL体验与研究方向工作组(OWLED)系列中积累的信息。该工作组也考虑了来自于WebOnt工作组(WebOnt Working Group)的待解决问题(postponed issues)。

本文档由OWL工作小组(见下)执笔,它的内容反映了作为一个整体的该工作小组内部的广泛讨论。编者向Elisa KendallSandpiper软件),Peter F. Patel-SchneiderBell Labs Research, Alcatel-Lucent))和 Alan Ruttenberg(科学共享组织)的仔细审阅致以特别的谢意。

在本文档发布时,经常参加OWL工作组会议的与会者有:Jie Bao (RPI)Diego Calvanese (Free University of Bozen-Bolzano)Bernardo Cuenca Grau (牛津大学计算实验室)Martin Dzbor (公开大学)Achille Fokoue (IBM公司)Christine Golbreich (Université de Versailles St-Quentin and LIRMM)Sandro Hawke (W3C/MIT)Ivan Herman (W3C/ERCIM)Rinke Hoekstra (阿姆斯特丹大学)Ian Horrocks (牛津大学计算实验室)Elisa Kendall (Sandpiper Software)Markus Krötzsch (FZI)Carsten Lutz (不来梅大学)Deborah L. McGuinness (RPI)Boris Motik (牛津大学计算实验室)Jeff Pan (阿伯丁大学)Bijan Parsia (曼彻斯特大学)Peter F. Patel-Schneider (Bell Labs Research, Alcatel-Lucent)Sebastian Rudolph (FZI)Alan Ruttenberg (科学共享组织)Uli Sattler (曼彻斯特大学)Michael Schneider (FZI)Mike Smith (Clark & Parsia)Evan Wallace (NIST)Zhe Wu (甲骨文公司)Antoine Zimmermann (DERI Galway)。我们还要感谢以前的工作组成员:Jeremy CarrollJim HendlerVipul Kashyap