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4. OWL

4. OWL. 安達真 早稲田 /glucose shn@suou.waseda.jp. 背景. RDF 基本的な、データの枠組み RDF Schema クラス / プロパティ階層の表現 しかし、 semantic web のためには更に表現力が必要 ↓ DAML+OIL (DAML-ONT + OIL) ↓ OWL. オントロジ言語に必要なもの. 明確な構文 - a well-defined syntax 形式的意味論？ - a formal semantics 効率的の推論 - efficient reasoning support

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Presentation Transcript

  1. 4. OWL 安達真 早稲田/glucose shn@suou.waseda.jp

  2. 背景 • RDF • 基本的な、データの枠組み • RDF Schema • クラス/プロパティ階層の表現 • しかし、semantic webのためには更に表現力が必要 ↓ • DAML+OIL (DAML-ONT + OIL) ↓ • OWL

  3. オントロジ言語に必要なもの • 明確な構文 - a well-defined syntax • 形式的意味論？ - a formal semantics • 効率的の推論 - efficient reasoning support • 十分な表現力 - sufficient expressive power • 表現しやすさ - convenience of expression

  4. 明確な構文 • 機械可読なための絶対条件 • OWLはRDF/RDFSの上に構築されている • ⇒Q: user-friendlyでは無いのではないか？ • A: OWLを直接書く機会はほとんど無い。実際には、ツールを使って記述するだろう。

  5. formal semantics • “正確”な意味付け • 推測を排除する • 異なる人が、異なる解釈をしてしまう可能性を排除する • 正確性は論理の上に構築される

  6. 推論 • クラス構成 • xはCのインスタンス,C←D ⇒xはDのインスタンス • 等価性 • A=B ∧ B=C ⇒ A=C • 整合性 • xはAのインスタンス, A←B∩C,A←D • ここでBとDが互いに素とすると、空であるAがインスタンスｘを持つことになる • ⇒　矛盾、つまりオントロジの誤り • 分類 • クラスAが持つべきプロパティ値を、リソースxが持っている。 • ｘはAのインスタンスだと判断できる。

  7. reasoning support • 推論の重要性 • オントロジと知識の一貫性の検査 • 予期しないクラス関係の検査 • インスタンスの自動クラス分け • OWLは記述論理の上に構築 • 記述論理は，推論を可能にするための述語論理のサブセット

  8. 4.1.2 Limitations of the Expressive Power of RDF SchemaRDF/RDFSの表現力の限界 • RDF/RDFSには表現できないものがある • ローカルなプロパティ • 例えば、rdfs:rangeで”eats”の値域を定義した場合、それはすべてのクラスに適用される。 • 特定のクラスだけに違う値域を割り当てることができない • 互いに素なクラス • RDFSではクラスの親子関係しか定義できない。 • 従って、互いに素なクラスが定義できない。 • 例） “male” ⇔ “female”

  9. more • クラスのブーリアン結合 • クラスの和、積、差を用いて新しいクラスを作りたい • 出現回数の制約 - Cardinality restrictions • クラスに必要なプロパティを定義できない • 例) “person” must have “parents” • 特殊なプロパティ • transitive • “greater than” • unique • “is mother of” • inverse • “eats” ⇔ “is eaten by”

  10. 4.1.3 Compatibility of OWL with RDF/RDFSOWLとRDF/RDFSの相性 • 理想的には • OWLはRDFSの拡張 • rdfsの語彙を使用 • Semantic Webケーキ的にも • 残念ながら • RDFSはそれ自体の表現力が高いので、拡張していくと計算不可能になるかもしれない

  11. 4.1.4 Three Species of OWL3種類のOWL • OntologyLanguageに対するすべての要求を満たす事は不可能 • →　違った側面に応じた3つの言語を用意することで対応。

  12. more • OWL Full • OWLのすべてを網羅した言語 • + : RDFに対する完全な上位互換性 • - : 決定可能性、計算完全性は保障されない • OWL DL – Description Logic • OWL Fullのサブセット • 決定可能性、計算完全性が保障される • + : 推論が可能 • - : RDFとの完全互換性がなくなる。リソースに対して制約がある • OWL Lite • OWL DLのサブセット 言語設計向け • + : 簡単に実装可能 • - : 表現に制約がある

  13. more more • 言語設計者は必要に応じて使い分けましょう • LiteとDL • 必要な表現力の違いで選ぶ • DLとFull • RDF Schemaのメタモデリングが必要か？ • Fullを使う場合、推論可能性は予測できない • OWL Full ⊇ OWL DL ⊇ OWL Lite

  14. 4.2 The OWL Language文法 • RDFの文法に従う • xmlns:owl=http://www.w3.org/2002/07/owl# • RDF/RDFSの語彙を利用する • データ型にはXML Schemaを使用する

  15. クラス • クラスはowl:Classで定義 • owl:disjointWith, owl:equivalentClassでクラス間の関係性を記述

  16. プロパティ • ２種類のプロパティ • Object Properties • オブジェクトとオブジェクトを関連付ける • たとえばisTaughtBy, supervisesなど • Data Type Properties • オブジェクトとデータを関連付ける • XML Schema Data Typeによりデータ型を規定 • プロパティ関係 • owl:equivalentProperty • owl:inverseOf

  17. プロパティ制約 • クラスが持つプロパティの条件を定める • owl:Restrictionで制約を記述 • owl:onPropertyで対象を示す • 値に関する制約 • owl:allValuesFrom=∀ • owl:someValuesFrom=∃ • owl:hasValue • 出現回数に関する制約 • owl:maxCardinality • 0を指定すれば、そのプロパティは禁止されていることになる • owl:minCardinality • owl:cardinality

  18. 特殊なプロパティ • owl:TransitiveProperty • 推移的 • owl:SymmetricProperty • 対照的 • owl:FunctionalPropery • オブジェクトから値が一意に定まる • owl:InverseFunctionalPropery • 値からオブジェクトが一意に定まる

  19. その他 • ブーリアン結合 • owl:intersectionOf 積 • owl:unionOf 和 • owl:complementOf 否定 • バージョン情報 • owl:versionInfo • owl:backwardCompatibleWith • owl:incompatibleWith

  20. 4.2.12 Layering of OWLOWL階層 • OWL Full • 正しいRDFだったら、どんな組み合わせも可能 • OWL DL • OWL Lite

  21. more • OWL DL • ヴォキャブラリの区別 • クラスであり、かつインスタンスであるようなリソースは認められない • 明確な型 • 例) C1のサブクラス C2は必ずクラスである • プロパティの区別 • オブジェクトプロパティとデータ型プロパティは互いに素 • owl:inverseOf, owl:FunctionalPropertyなどはデータ型プロパティにはなれない • 推移的プロパティには回数制約はつけられない • 匿名クラス制約 • 匿名クラスは、owl:equivalentClassかowl:disjointWithのドメインもしくは値域、rdfs:subClassOfの値域のみにしか現れない

  22. more and more… • OWL Lite • owl:oneOf, owl:disjointWith, owl:unionOf, owl:complemntOf, owl:hasValueは許可されない • 回数制約は０か１ • owl:equivalentClassは匿名クラスから作られない

  23. 4.5 Future Extensionsやりたいこと • オントロジのモジュール化 • デフォルト値の表現 • 閉世界仮説 • Unique-Name Assumption • Procedural Attachment • Rules for Property Chaining

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