-
Proté
gé
构建本体
1
3
种
OWL
语言
OWL
可以分为三种子语言：
OWL-
Lite
，
OWL-
DL
，
OWL-Full
。子语言的特
征是由它的
描述能力来分类的。其中，
OWL-
Lite
描述能力最弱，
OWL-
Full
描述能力最强，
OWL-
DL
的能力属于中间，同时，
OWL-
Full
可以视为是
OWL-
DL
的一个扩展。
1.1
O
WL-Lite
在语法上，
OWL-Lite
是最简单
的语言。一般用于只有一个简单的类层次和定义的约束
比较简单的情况。比如，根据一个
现有的百科全书建立的本体。
1.2
O
WL-DL
OWL-DL
是建立在描述逻辑基础上的的，
描述能力比
OW
L-Lite
强得多。
描述逻辑是第
一
顺序逻辑的决定性部分，可以进行自动推理。因此，可以自动的计算分类层次，
并且检查
本体的一致性。
1.3
O
WL-Full
OWL-
Full
的表达能力是最强的。
OWL-
Full
可以适用于需要很强的表达能力的情况。
2
OWL
本体的组成
< br>OWL
本体由个体、关联和类组成，三者分别和实例（
I
nstances
）
、扩展连接点（
S
lot
）
、
类（
Classes
）相通信。
2.1
个
体
（
Individuals
）
个体就是在领域中，我们所感兴趣的物体。
Proté
gé
和
OWL
之间有一个显著
的区别，
就是
OWL
没有独立名字假定
（
Unique Name Assumption, UNA
）
。这意味着两个不同的名字
可以指向同一个个体。个体就是我
们常说的实例，个体可以被理解为“类的实例”
。
2.2
关
联
（
Properties
）
关联指的是两个个体之间的二元关系，比如，一个关联可以把两个个体连接在一起。
例：
关联
hasSibl
ing
，
因为
Matthew
和
Gemma
是两兄弟，
就可以通过
hasSibling
这个关
系把
Matthew
和
Gemma
连在了一起，
关联也可以只有一个参
数，如使某种功能化的关联，如
transitive
（传递）
或
symmetric
（对称）
。
在
Proté
g
é
中，关联基本和扩展连接点（
Slot
）的意思是一致的。在描述逻辑中，扩展
连接点是一个角色，在
UML
中是关系，也可以是指向其他物体的概念。在
GRAI
L
（另一种
本体语言）和其他的形式化语言中，也被称作属性。
2.3
类
（
Classes
）
< br>
OWL
类是一组包含了个体的集合。它是通过使用形式
化的数学语言，精确描述类成员
的特性。比如，类
Cat
包括了特定领域中所有包括“猫”的类。类由超类（
supercla
ss
）和子
类（
subclass
）的层次结构分类构成，也被称作
taxonomy
。子类是超类的细化，子类可以继
承超类的性质，也就是说，超类的条件是形成
子类的必要条件。同时超类
-
子类关系式
OWL-DL
的关键特性之一，这可以为推理机自动调用。
同时，概念（
concept
）一词也
类中也时有出现，类是表述概念的基础。
建立一个
OWL
类，就是建立一个说明类的环境的描述，这个环境首先必须满足描述
此
类的一个个体成员的要求。
3
OWL
本体的构建
3.1
建
立类
3.1.1
一个类层次（
class hierarchy
）也被称之为一个分类法（
taxonomy
）
。
3.1.2
不相交类（
disjoint
class
）
不相交类的定义是，一
个个体（或事物）不可能成为多个（
>1
）类的实例。
子类（
subclass
）
3.2
建
立关联（
properties
）
关联的作用是表示两个个体之间的关系。关联主要分为两种
：事物关联（
object
properties
）和数据类型关联（
datatype
properties
）
。
事物关联连接两个个体。数据类型关联连接一个个体和一个
XML
Schema
数据类型值
（
XML Schema
Datatype value
）或
RDF
描述（
RDF literal
）
。
OWL
也有第三种关联，称为注
释关
联（
Annotation properties
）
，注释关联可以向类、个体或者事物
/
数据类型
关联里添加信
息（元数据）
3.2.1
逆关联（
Inverse
Properties
）
每个事物关
联都可能有一个逆关联。如果一个关联连接个体
a
和
b
，那么它的逆关联就
将连接
b
和
a
。比如关联
hasChild
就是关联
hasParent
的逆关联
3.2.2
OWL
关联的特征（
OWL
Property Characteristics
）
3.2.3
功能性关联（
Functional
Properties
）
具有某种特
定功能的关联。最常见的是，通过一个关联，将两个个体连接在一起。
3.2.4
反向功能关联（
Inverse Functional
Properties
）
3.2.5
传递关联（
Transitive
Properties
）
若一个关联
是传递的，那么如果关联
P
关联了
a<
/p>
和
b
，且
P
也关联了
b
和
c<
/p>
，那么，可
以推知，
P
< br>也可以关联
a
和
c
。
3.2.6
对称关联（
Symmetric
Properties
）
若关联
P
是对称的，
P
关
联了个体
a
和
b
，那么
P
同样可以关联
a
和
b
。
3.3
关
联的定义域和值域
关联把个体从定义域连接到值域。例子??
< br>在关联
P
中，
把个体从定义域<
/p>
a
连接到值域
b
。
那么在它的反向关联
P
’
中，
定义域
就是
b
，值域是
a
，就是把个体从定义域
b
连接到值域
a
。
3.4
描
述和定义类
3.4.1
关联约束
OWL
关联的作用是定义约束，约束的作用是限制归属类的个体，
OWL
< br>中的
约束主要有三种：
?
计量约束（
Quantifier
Restrictions
）
?
基数约束（
Cardinality
Restrictions
）
?
赋值约束（
hasVaule
Restrictions
）
首先我们来看计量约束：
?
存在约束（
existential
restrictions ]
）
?
任意约束（
universal restrictions
∨）
例如，约束
]hasTopping
MozzarellaTopping
表示存在一个个体中类或者集合，
其中至少有一个个体含有
MozzarellaTopping
。事实上，约束所描述的是一个佚名
的类，
这个类包含
的个体满足这个约束。
当约束描述一个类的时候，
它事实上也描
述了
（限定）
这个类的超类，
比如，
MargheritaPizza
是一个
事物的子类，
那么
Pizza
也至少含
有一个满足
MozzarellaTopping
的子类。
3.4.2
存在约束
在
OWL
本体中，存在约束是最常用的约束。存在约束定义了，存在一个特定
类的个体，满足一个给定的关联关系。
例如，
]hasBase
Pizza
Base
描述了在所有的个体中，至少有一个个体，满足在
ha
sBase
关联中，与类
PizzaBase
< br>的一个个体相连接。
3.5
使
用推理机
前面谈到
OWL
有
3
< br>种子语言：
OWL-
Lite
，
OWL-
DL
（
Description
Logics
）和
OWL-Full<
/p>
。
本体的一个主要特征就是可以被
OWL
-
DL
语言所描述，
并被推理机所运行。
推理机的一个主要服务就是测试一个类是否是其他类的一个子类，
测试的结果被放
在
Proté
gé<
/p>
的
inferred ontology class
hierarchy
中。
推理机提供
的另一个标准服务是一致性检查，
推理机给予类的描述可以确定，
类是
否可能拥有实例，
当类被认为是不可能实例化的，
类就是不一致的，
比如与其他的类
（如
父类）的定义相冲突。
3.5.1
使用
RACER
首先，本体的推理是
通过
Proté
gé
-OWL
的
DIG
接口进行的，首先要安装完整
的
RACER
机，并且打开它。
Proté
gé
默认的推理机
URL
是
http://localhost:8080
，
如果要使用其他的推理端口，
就要在
Proté
gé
的
O
WL Preferences Dialog
中设置它。
3.5.2
调用
RACER
完成了
RACER
或者其他的推理机的设置以后，本体会“自动的”发送到推理
机，自动计算分类层次，并且检查本体的逻辑完整性。
Proté<
/p>
gé
中，手动建立的类
层次叫做
“
asserted hierarchy
”<
/p>
，
通过推理过后生成的类层次叫做
“
inferred
hierarchy
”
。
3.6
必
要和充分条件（
Necessary
And Sufficient Conditions
）
<
/p>
目前，我们创建的所有类，都只用了必要条件来描述。
必要条件就
是，
如果某个个
体是一个类的成员，
那
么它必须满足的条件。
换句话说，
就是如果某个个体满足这些条
件，那么它一定是这个类的成员。
如
果一个类只有必要条件，我们称之为简单类（
Primitive
Class
）
。
如果一个类至少含有一组充分必要条件，我们称之为规范类（
Defined
Class
）
。
如果一个类只有必要条件，也可称之为部分类（
Partial
Class
）
，如果一个类至少含
有一
组充分必要条件，就可以成为完整类（
Complete
Class
）
。
如果类
A
有一个必要条件，我们就可以说如果一个个体是类
A
的成员，它一定满
足该条件。但是我
们不能说任意满足这个条件的个体一定是类
A
的成员。
如果类
A
是规范的，
有一个充分必要条件，我们可以说，如果某个个体满足这个
条件，这个个体就是
A
的成员；且任意一个满足这个条件的个体，都一定是类
A
的成
员，这个条件不仅对
A
的成员是必要的，也是充分的，因此，满足此条件的个体，一
定
是
A
的成员。
简单类和规范类（
Primitive And
Defined Classes
）
至少有一组充分必要条件的类就是规范类，
我们可以定义，
任何
一个满足这个定义
的个体都是这个类的成员。只有一个必要条件的类是简单类。
3.7
自
动分类
使用
OWL-DL
子语言可以自动的对
本体的类层次进行分类，当建立一个很大的本
体时，我们可以通过推理机计算子类
-
超类之间的关系，从而提高一个大规模本体的可
维护性，
保持其处于一个逻辑上的正确状态。
当一个本体的
类有很多的超类的时候，
最
好的办法就是把类层次关系构建成为
一个树的结构。因此，在
asserted hierarchy
中（人
工构建的层次）的类不能有多个超类。计算和维护复杂的类关系是推理机的主要
功能，
通过推理计算，
使类之间的关系保持一个可维护和标准的
状态。
这不仅提高了本体的可
重用性，也把维护复杂层次关系时
的人工错误降到了最低。
3.8
任
意约束（
universal
restrictions
）
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