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OWL: Ontology Web Language
Pierluigi D’Amadioa.a.2003/2004
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Web Semantico: una visione?
Estensione del WWW: Macchine capaci di processare e di
“capire” il significato dei dati
Linguaggi proposti dal W3C
XML
RDF
RDF(S)
OWL
Syntax
Semantics
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Ontologie: definizioni a confronto
• “a systematic explanation of being” (Philosophy)
• “… defines the basic terms and relations including the vocabulary of a topic area as well as the rules for combining terms and relations to define extensions to the vocabulary.” (Neches)
• “… an explicit specification of a conceptualization.” (Gruber)
• “An ontology is a formal and explicit specification of a shared conceptualization.” (Borst)
• “… a logical theory which gives an explicit, partial account of a conceptualization.” (Guarino)
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XML
• Vantaggi:• estendibilità del linguaggio: ciascuno ha la
possibilità di scrivere un proprio schema• fornisce uno standard per rappresentare le
informazioni tramite alberi etichettati
• Svantaggi: • La semantica non è specificata formalmente
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RDF versus XML
• In XML è importante l’ordine con cui sono fatte le asserzioni, in RDF no.
• La semantica in RDF è specificata formalmente, in XML è immersa nelle etichette che si associano ai tag e nella sintassi del DTD.
La specifica formale di RDF è raggiungibile a: http://www.w3.org/TR/REC-rdf-syntax/
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RDF: Modello
• Soggetto: La risorsa che si vuole descrivere
• Predicato: Una proprietà della risorsa• Oggetto: Il valore della proprietà
Una combinazione dei precedenti elementi è detta statement (o regola)
La risorsa chesi vuole descrivere
[Soggetto]
Una proprietà dellarisorsa
[Predicato]
Il valore della proprietà
[Oggetto]
RiverBodyOfWate
r
emptiesInto
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RDF: Esempio
<?xml version="1.0"?><River rdf:ID="Yangtze" xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns="http://www.geodesy.org/river#"> <length>6300 kilometers</length> <startingLocation>western China's Qinghai-Tibet Plateau</startingLocation> <endingLocation>East China Sea</endingLocation></River>
RDF fornisce l’attributo ID per identificare la risorsa che viene descritta.
L’attributo ID vive nel namespace RDF.
L’identificatore "fragment” indica la fine del namespace.
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RDF Schema RDF Schema fornisce nozioni di modellazione
per: esprimere classi (Class) e le interrelazioni tra
classi (subClassOf). definire proprietà (Property,subPropertyOf) e
associarle alle classi. domain, range
definire le istanze (non necessariamente ground) con la proprietà type
River BodyOfWateremptiesInto
domain range
Yangtzee Rivertype
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OWL: Sommario Origini di OWL Properties
Symmetric, Transitive, Functional, Inverse Functional range, domain, subPropertyOf, inverseOf,
equivalentProperty
Class SubClassOf, intersectionOf, unionOf, complementOf,
Enumeration, Equivalence, Disjoint
Statements sulle istanze ground sameIndividualAs,DIfferentFrom,AllDifferent
3 facce di Owl Lite,DL,Full
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Origini di OWL
DAML
DAML+OIL
DAML = DARPA Agent Markup LanguageOIL = Ontology Inference Layer
OIL
OWL
RDF
Tutti influenzati da RDF
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Definire Property in OWL
OWL usa rdfs:range, rdfs:domain, e rdfs:subPropertyOf.
OWL introduce due classi di Property: owl:ObjectProperty è la classe di
proprietà che hanno come valore un oggetto istanza di una classe (Resource2Resource)
owl:DatatypeProperty è la classe di proprietà che hanno come valore un dato di tipo semplice o strutturato (rdfs:Literal o XML Schema built-in datatype)
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Gerarchia delle property classes
rdf:Property
owl:ObjectProperty owl:DatatypeProperty
owl:SymmetricProperty owl:TransitiveProperty
owl:FunctionalProperty
•FunctionalProperty e InverseFunctionalProperty possono essere usate per associare Resources a Resources, oppure Resources a un RDF Schema Literal o a un XML(S) datatype.
•InverseProperty è una proprietà di ObjectProperty
owl:InverseFunctionalProperty
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OceanLake
BodyOfWater
River
Stream
Sea
NaturallyOccurringWaterSource
TributaryBrook
Rivulet
Esempio: la tassonomia delle sorgenti d’acqua
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Se un sorgente d’acqua A connectsTo una sorgente B, allora la sorgente B connectsTo A.
Symmetric Properties
NaturallyOccurringWaterSource Properties: connectsTo: NaturallyOccurringWaterSource
<owl:ObjectProperty rdf:ID="connectsTo"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#SymmetricProperty"/> <rdfs:domain rdf:resource="#NaturallyOccurringWaterSource"/> <rdfs:range rdf:resource="#NaturallyOccurringWaterSource"/></owl:ObjectProperty>
connectsToSymmetricProperty
type
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Se A è containedIn B, B è containedIn C allora A è containedIn C.
Sea Properties: containedIn: BodyOfWater
<owl:ObjectProperty rdf:ID=“containedIn"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#TransitiveProperty"/> <rdfs:domain rdf:resource="#Sea"/> <rdfs:range rdf:resource="#BodyOfWater"/></owl:ObjectProperty>
containedIn
TransitiveProperty
type
Transitive Properties
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RiverProperties: emptiesInto: BodyOfWater
Per ogni istanza c’è al più un valore per la property
emptiesIntoFunctionalP
ropertytype
<owl:ObjectProperty rdf:ID=“containedIn"> <rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#FunctionalProperty"/> <rdfs:domain rdf:resource="#Sea"/> <rdfs:range rdf:resource="#BodyOfWater"/></owl:ObjectProperty>
Functional Properties
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BodyOfWaterRiver Properties: emptiesInto: BodyOfWater
Properties: feedsFrom: River
Se una proprietà P1 associa la Resource1 alla Resource2, allora la Inverse property associa la Resource2 alla Resource1
<owl:ObjectProperty rdf:ID="feedsFrom"> <owl:inverseOf rdf:resource="#emptiesInto"/> <rdfs:domain rdf:resource="#BodyOfWater"/> <rdfs:range rdf:resource="#River"/> </owl:ObjectProperty
feedsFromemptiesInt
oinverseOf
Inverse Properties
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BodyOfWaterRiver
Per un dato valore di range il dominio è unico
Properties: emptiesInto: BodyOfWater
Properties: feedsFrom: River
(functional)
<owl:ObjectProperty rdf:ID="feedsFrom"><rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl#InverseFunctionalProperty"/> <owl:inverseOf rdf:resource="#emptiesInto"/> <rdfs:domain rdf:resource="#BodyOfWater"/> <rdfs:range rdf:resource="#River"/></owl:ObjectProperty>
Inverse Functional Properties
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Global vs Local
rdfs:range stabilisce una global restriction su emptiesInto, ossia, rdfs:range value si applica a River e a tutte le sottoclassi di River.
Nel contesto di Flueve, vogliamo restringere il range della property emptiesInto alla sola classe Sea, ossia vogliamo una local restriction of emptiesInto.
River
Flueve
Properties: emptiesInto: BodyOfWater
Flueve: a RiveremptiesInto Sea
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Due forme di rdfs:subClassOf
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#River"/>
Specifica la classe usando l’attributo rdf:resource.
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<rdfs:subClassOf> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#emptiesInto"/> <owl:allValuesFrom rdf:resource="#Sea"/> </owl:Restriction></rdfs:subClassOf> Specifica la risorsa
usando owl:Restriction.Specifica chetutti i valori sonopresi da Sea
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anonymousclass
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Restrizioni
Tutti i valori devono appartenere ad una data classe (allValuesFrom).
Al più un valore deve appartenere ad una certa classe (someValuesFrom).
La restrizione prescrive un valore specifico (hasValue).
La restrizione impone un vincolo sulla cardinalità delle occorrenze dell’attributo (cardinality,mincardinality,maxcardinality)
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Definire Classi in OWL Le classi di OWL sono molto più espressive
delle classi di RDF Schema classes.
<rdfs:Class rdf:ID="River"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Stream"/></rdfs:Class>
<owl:Class rdf:ID="River"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Stream"/></owl:Class>
RDFS OWLrdfs:Class
owl:Class
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Classi: Esempio
River
Flueve
Properties: emptiesInto: BodyOfWater
Flueve (French): “un fiume che sfocia nel mare".
RivìereRivìere (French): “un fiume che sfocia in un lago o in un altro fiume”.
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intersectionOf
<owl:Class rdf:ID="Flueve"> <owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection"> <owl:Class rdf:about="#River"/> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#emptiesInto"/> <owl:allValuesFrom rdf:resource="#Sea"/> </owl:Restriction> </owl:intersectionOf></owl:Class>
Flueve
I membri di questa classe anonima sono istanze che hanno la proprietà emptiesInto in cui tutti i valori sono istanze di Sea.
River
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L’ereditarietà multipla
FlueveCi potrebbero essere dei Rivers che sfociano nel mare che non sonoFlueves
I membri di questa classe anonima sono istanze che hanno la proprietà emptiesInto in cui tutti i valori sono istanze di Sea.
<owl:Class rdf:ID="Flueve"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#River"/> <rdfs:subClassOf> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#emptiesInto"/> <owl:allValuesFrom rdf:resource="#Sea"/> </owl:Restriction> </rdfs:subClassOf></owl:Class>
River
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unionOfI membri di questa classe anonima sono istanze che hanno la proprietà emptiesInto in cui tutti i valori sono istanze di Sea.
I membri di questa classe anonima sono istanze che hanno la proprietà emptiesInto in cui tutti i valori sono istanze di River.
Rivìere
River
<owl:Class rdf:ID="Rivìere"> <owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection"> <owl:Class rdf:about="#River"/> <owl:Class> <owl:unionOf rdf:parseType="Collection"> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#emptiesInto"/> <owl:allValuesFrom rdf:resource="#Sea"/> </owl:Restriction> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="#emptiesInto"/> <owl:allValuesFrom rdf:resource="#River"/> </owl:Restriction> </owl:unionOf> </owl:Class> </owl:intersectionOf></owl:Class>
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complementOf
NaturallyOccurringWaterSource
Intersezione delle WaterSource e il complementOf ManMadeWaterSource.
WaterSource
ManMadeWaterSource
<owl:Class rdf:ID="NaturallyOccurringWaterSource"> <owl:intersectionOf
rdf:parseType="Collection"> <owl:Class rdf:about="#WaterSource"/> <owl:Class> <owl:complementOf
rdf:resource="#ManMadeWaterSource"/> </owl:Class> </owl:intersectionOf></owl:Class>
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oneOf: enumerare le istanze di una classe
<owl:Class rdf:ID="Kyoto-Protected-River"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#River"/> <owl:oneOf rdf:parseType="Collection"> <geo:River
rdf:about="http://www.china.org/geography/rivers#Yangtze"/> <geo:River
rdf:about="http://www.us.org/rivers#Mississippi"/> <geo:River rdf:about="http://www.africa.org/rivers#Nile"/> <geo:River
rdf:about="http://www.s-america.org/rivers#Amazon"/> … </owl:oneOf></owl:Class>
Qui enumeriamo i fiumi che sono protetti dal Trattato di Kyoto
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equivalentClass
<owl:Class rdf:ID="BodyOfWater"> <rdfs:subClassOf
rdf:resource="#NaturallyOccurringWaterSource"/> <owl:equivalentClass
rdf:resource="http://www.other.org#LakeOceanSea"/></owl:Class>
OceanLake
LakeOceanSea
Sea
Vogliamo affermare che BodyOfWater è equivalente a LakeOceanSea.
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disjointWith
<owl:Class rdf:ID="River"> <rdfs:subClassOf rdf:resource="#Stream"/> <owl:disjointWith rdf:resource="#Brook"/> <owl:disjointWith rdf:resource="#Rivulet"/> <owl:disjointWith rdf:resource="#Tributary"/></owl:Class>
• In questa definizione di River, un’istanza di River non puòessere un’istanza di Brook, Rivulet o Tributary.
• La proprietà disjointWith è una proprietà simmetrica.
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Sommario delle proprietà delle classi
Properties: subClassOf: rdfs:Class domain: rdfs:Class range: rdfs:Class
Properties: intersectionOf: rdf:List unionOf: rdf:List complementOf: owl:Class oneOf: rdf:List equivalentClass: owl:Class disjointWith: owl:Class
Properties: onProperty: rdf:Property allValuesFrom: rdfs:Class hasValue: someValuesFrom: rdfs:Class cardinality: xsd:nonNegativeInteger minCardinality: xsd:nonNegativeInteger maxCardinality: xsd:nonNegativeInteger
rdfs:Class
owl:Class
owl:Restriction
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OWL statements
owl:sameIndividualAs Applicabile a due istanze Rinforza functionalProperty
owl:differentFrom Applicabile a due istanze Può portare a contraddizioni con
functionalProperty owl:AllDifferent
Applicabile a un set di istanze
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Le tre facce di OWL
Non tutti hanno bisogno di tutta l’espressività di OWL:
OWL Full
OWL DL
OWL Lite
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ConfrontiOWL Full OWL DL OWL Lite
Tutto quello che è stato presentato è disponibile nella versione Full. E’ inoltrepossibile miscelare ledescrizioni OWL conRDF(S).
Non è possibile usareowl:cardinality con TransitiveProperty.Non è possibile avere classimembro, ad esempio definiremetaclassi.
Non è possibile usare owl:minCardinalityo owl:maxCardinality.I soli valori consentiti sono perowl:cardinality sono 0 e 1.Non sono disponibili owl:hasValue,owl:disjointWith, owl:one of,owl:complementOf, owl:unionOf.
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• OWL Guide fornisce una buona descrizione di OWL con molti esempi:
– http://www.w3.org/TR/owl-guide/
• OWL Reference è una guida completa e dettagliata:
– http://www.w3.org/TR/owl-ref/
• Per tutti gli altri documenti OWL, e informazioni su Semantic Web:
– http://www.w3.org/2001/sw
OWL Resources