OWL & RDF

przeznaczenie

• Formaty te zostały  zaprojektowane w celu ustandaryzowania danych
• RDF został zaprojektowany dla sieci WWW w celu współdzielenia jej zasobów
• Od strony technicznej wykorzystano język XML
• W aplikacjach stosowane tylko jako reprezentacja danych

HISTORIA

RDF - Resource Description Framework

• powstał w 1997 roku
• był odpowiedzią na podstawowy problem danych w internecie: dane były możliwe do odczytania przez maszynę (machine-readable), ale nie były możliwe do zrozumienia przez nią (machine-understandable)
• wykorzystujemy metadane do opisu danych zawartych w sieci
• Rozróżnienie między "danymi" a "metadanymi" nie jest bezwzględne; jest to rozróżnienie stworzone przede wszystkim przez określoną aplikację i wielokrotnie ten sam zasób będzie interpretowany jednocześnie w obie strony.
• grafowy model reprezentacji danych
• przedstawia (ale nie wyświetla) dane
• zaprojektowany przez konsorcjum W3C dla sieci WWW w celu współdzielenia jej zasobów
• należy pamiętać, że dane występujące w RDF to nie tylko wiedza w formie tekstowej!

RDF - Zastosowania

• RDF zapewnia współdzialanie wielu aplikacji i możliwość wymiany (a nie zwykłej duplikacji) danych
• Jest prawie zawsze używany przy budowaniu Semantic Web
• RDF może być stosowany m.in.:
  • wyszukiwarkach (wykrywanie zasobów)
  • katalogowaniu
  • knowledge-sharing
  • do opisywania praw własności intelektualnej stron internetowych
  • stosowany również przy regulowaniu polityki prywatności
  • RDF z podpisami cyfrowymi jest kluczem do budowy "Web of Trust" dla handlu elektronicznego, współpracy i innych aplikacji.

rdf - podstawy

Podstawowy model danych zawiera trzy typy:

• Zasoby :
  • identyfikowane za pomocą URI
  • odpowiadają węzłom w grafie
  • mogą mieć jeden lub wiele typów
  • praktycznie wszystko jest zasobem (człowiek, miejsce, strona)
• Właściwości:
  •  identyfikowane za pomocą URI
  •  łączą zasoby pomiędzy sobą (relacja binarna pomiędzy nimi)
  •  odpowiadają krawędziom (łukom) w grafie
  •  łączą zasoby z literałami
• Literały:
  • konkretne wartości danych, np. string, integer itd.
  • mogą występować wyłącznie w polu object
  • mogą posiadać typ danych lub znacznik języka (ale nie oba
    jednocześnie)

Trójkowa reprezentacja danych

Dane zawsze zapisujemy jako trójki:

podmiot - predykat - obiekt

Przykłady:

Ala ma kota.

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza został powołany w 1919 roku jako państwowy uniwersytet z siedzibą w Poznaniu.

Z RDF-a można skorzystać też przy pomocy adnotacji:

PREFIX ex: <http://example.com/exampleOntology#>
SELECT ?capital ?country
WHERE {
  ?x ex:cityname ?capital ;
     ex:isCapitalOf ?y .
  ?y ex:countryname ?country ;
     ex:isInContinent ex:Africa .
}

Grafowy model reprezentacji RDF

Składnie języka rdf

• Turtle
• N-Triples
• N-Quads
• JSON-LD
• N3 lub Notation3
• RDF/XML

@base <http://example.org/> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/> .
@prefix rel: <http://www.perceive.net/schemas/relationship/> .

<#green-goblin>
    rel:enemyOf <#spiderman> ;
    a foaf:Person ;    # in the context of the Marvel universe
    foaf:name "Green Goblin" .

<#spiderman>
    rel:enemyOf <#green-goblin> ;
    a foaf:Person ;
    foaf:name "Spiderman", "Человек-паук"@ru 

Przykład składni Turtle:

Identyfikacja Uri

• Określone identyfikatory są unikalne tylko dla dokumentu lub bazy
• Istnieją też dane bez identyfikatorów (Blank nodes)
• Dane RDF pomiędzy dokumentami/bazami są ze sobą słabo powiązane
• Głównym identyfikatorem jest adres URI
• W całej sieci można powiązać dane dowolnie

OWL - Web Ontology Language

OWL jest rozszerzeniem RDF. Został uznany za standard w 2004 roku, a w 2009 standardem stała się jego kontynuacja - OWL 2. Zarówno OWL jak i OWL 2 są obecnie używane do zapisu ontologii. Jest wykorzystywana zarówno przy Open World Assumption jak i Closed World Assumption.

OWL posiada znacznie silniejszą składnię oraz słownik.

Istnieją trzy odmiany języka OWL:

• OWL Lite
• OWL DL (rozszerzenie OWL Lite)
• OWL Full (rozszerzenie OWL DL)

OWL a RDF

• Zbiór klas, relacji oraz danych (instancji klas i relacji)o większej sile wyrazu niż RDFS
• Zbiór konstruktorów służących do definiowania złożonych pojęć (klas) oraz relacji
• Semantyka języka bazuje na logikach deskrypcyjnych

Doszło do zmian również w przypadku podstawowego modelu danych. W OWL składa się on z:

• klas (król, mężczyzna, historyk)
• właściwości ObjectProperties (maMame, maSyna, rządzi, mieszkaW)
• właściwości DatatypeProperties (maLat, maWartość, maPłeć, maWykształcenie)
• indywiduów, czyli istniejących instancji (Jan III Sobieski, Karol Wojtyła, Jacek)
• konstruktorów wiążących ze sobą klasy, dane i właściwości (np. mogą to być zasady: isMan(?y), isSibling(?x, ?y) ->isBrother(?x, ?y) )

Przykład OWL

<rdf:RDF
    xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
    xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"
    xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
    xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">
    <!-- OWL Header Example -->
    <owl:Ontology rdf:about="http://www.linkeddatatools.com/plants">
        <dc:title>The LinkedDataTools.com Example Plant Ontology</dc:title>
        <dc:description>An example ontology written for the LinkedDataTools.com RDFS & OWL introduction tutorial</dc:description>
    </owl:Ontology>
    
    <!-- OWL Class Definition Example -->
    <owl:Class rdf:about="http://www.linkeddatatools.com/plants#planttype">
        <rdfs:label>The plant type</rdfs:label>
        <rdfs:comment>The class of plant types.</rdfs:comment>
    </owl:Class>
</rdf:RDF>

OWL 2

OWL 2

• Stanowi rozwiniecie OWL 1.1
• Poprawne ontologie OWL 1.1 to również poprawne ontologie OWL2.
• Dwa rodzaje semantyki: The Direct Semantics oraz RDF-based Semantics
• Młodsza wersja języka dostarcza kilka nowych funkcjonalności:
  • klucze
  • łańcuchy wartości
  • bogatszy zakres typów i wartości danych
  • dodatkowe możliwości komentowania i adnotacji
  • inne
• Wersje OWL’a uzywaja składni RDF i są z nim kompatybilne