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09 - OWL 2 - Semantic Web Technologien WS2011/12
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09 - OWL 2 - Semantic Web Technologien WS2011/12

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  • 1. Semantic Web Technologien Vorlesung Dr. Harald Sack Hasso-Plattner-Institut für Softwaresystemtechnik Universität Potsdam Wintersemester 2011/12 Blog zur Vorlesung: http://wwwsoup2011.blogspot.com/Dienstag, 20. Dezember 11
  • 2. Semantic Web TechnologienWiederholung2 g e u a W LL ang O g y ol o n t b O W e Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 3. Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt3 1. Einführung 2. Semantic Web Basisarchitektur Die Sprachen des Semantic Web - Teil 1 3. Wissensrepräsentation und Logik Die Sprachen des Semantic Web - Teil 2 4. Semantic Web Anwendungen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 4. Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt4 3. Wissensrepräsentation und Logik Die Sprachen des Semantic Web - Teil 2 3.1. Exkurs: Ontologien in Philosophie und Informatik 3.2. Wiederholung: Aussagenlogik und Prädikatenlogik 3.3. Beschreibungslogiken (Description Logics) 3.4. RDF(S)-Semantik 3.5. OWL und OWL-Semantik 3.6. OWL 2 3.7. Regeln mit SWRL/RIF Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 5. OWL 25 OWL SHROIQ(D) SHOIN(D) Erweiterung Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 6. OWL 26 OWL 3.6 OWL 2 SHROIQ(D) 3.6.1 Entwicklung von OWL 2 SHOIN(D) 3.6.2 Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) 3.6.3 OWL 2 Syntax 3.6.4 Komplexität und andere Eigenschaften 3.6.5 OWL 2 Profile Erweiterung Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 7. OWL – Web Ontology Language7 • Semantisches Fragment von FOL • OWL existiert in 5 Varianten • OWL Lite ⊆ OWL DL ⊆ OWL Full FOL OWL1 SWRL/RIF OWL Full OWL DL OWL EL OWL Lite RDFS OWL RL OWL QL Konzept Hierarchien Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 8. OWL2 – Web Ontology Language8 • Semantisches Fragment von FOL • OWL existiert in 5 Varianten • OWL Lite ⊆ OWL DL ⊆ OWL Full • für OWL2: FOL • OWL EL, OWL RL, OWL QL OWL2 ⊆ OWL DL ⊆ OWL Full SWRL/RIF OWL Full OWL DL OWL EL OWL Lite RDFS OWL RL OWL QL Konzept Hierarchien Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 9. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 10. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) • DAML+OIL (Ontology Inference Layer, 2002) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 11. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) • DAML+OIL (Ontology Inference Layer, 2002) • Einbettung einer Infrastruktur für Semantic Web Anwendungen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 12. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) • DAML+OIL (Ontology Inference Layer, 2002) • Einbettung einer Infrastruktur für Semantic Web Anwendungen • Basiert aus Konzepten aus Beschreibungslogiken und Frame Logic Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 13. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) • DAML+OIL (Ontology Inference Layer, 2002) • Einbettung einer Infrastruktur für Semantic Web Anwendungen • Basiert aus Konzepten aus Beschreibungslogiken und Frame Logic • OWL 1 - W3C Recommendation seit 2004 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 14. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) • DAML+OIL (Ontology Inference Layer, 2002) • Einbettung einer Infrastruktur für Semantic Web Anwendungen • Basiert aus Konzepten aus Beschreibungslogiken und Frame Logic • OWL 1 - W3C Recommendation seit 2004 • OWL 2 (zuvor OWL 1.1) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 15. OWL2 – Web Ontology Language 29 • DAML (DARPA Agent Markup Language, 1999) • RDF-basierte Markupsprache zur Darstellung von Wissensrepräsentationen (http://www.daml.org/) • DAML+OIL (Ontology Inference Layer, 2002) • Einbettung einer Infrastruktur für Semantic Web Anwendungen • Basiert aus Konzepten aus Beschreibungslogiken und Frame Logic • OWL 1 - W3C Recommendation seit 2004 • OWL 2 (zuvor OWL 1.1) • W3C Recommendation seit 27. Oktober 2009 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 16. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 17. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 18. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome • Überarbeitung der OWL Sprachvarianten Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 19. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome • Überarbeitung der OWL Sprachvarianten • Zusätzliche Erweiterungen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 20. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome • Überarbeitung der OWL Sprachvarianten • Zusätzliche Erweiterungen • neue Syntaxvariante, Kommentare, etc. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 21. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome • Überarbeitung der OWL Sprachvarianten • Zusätzliche Erweiterungen • neue Syntaxvariante, Kommentare, etc. • Dabei weitestgehende Kompatibilität zum alten Standard Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 22. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome • Überarbeitung der OWL Sprachvarianten • Zusätzliche Erweiterungen • neue Syntaxvariante, Kommentare, etc. • Dabei weitestgehende Kompatibilität zum alten Standard • Erhaltung der Entscheidbarkeit für OWL 2 DL Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 23. OWL2 – Web Ontology Language 210 • Was hat sich seit OWL 1 geändert? • Erweiterungen aufgrund der gewonnenen Praxis- erfahrungen mit OWL 1 • Zusätzliche Ausdrucksstärke durch neue ontologische Axiome • Überarbeitung der OWL Sprachvarianten • Zusätzliche Erweiterungen • neue Syntaxvariante, Kommentare, etc. • Dabei weitestgehende Kompatibilität zum alten Standard • Erhaltung der Entscheidbarkeit für OWL 2 DL • Behebung von Problemen des OWL 1 Standards Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 24. 11 3.6 OWL 2 3.6.1 Entwicklung von OWL 2 3.6.2 Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) 3.6.3 OWL 2 Syntax 3.6.4 Komplexität und andere Eigenschaften 3.6.5 OWL 2 Profile Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 25. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome12 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 26. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 27. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 28. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 29. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b • Klassenkonstruktoren: Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 30. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b • Klassenkonstruktoren: • Konjunktion C ⊓ D, Disjunktion C ⊔ D, Negation ¬C von Klassen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 31. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b • Klassenkonstruktoren: • Konjunktion C ⊓ D, Disjunktion C ⊔ D, Negation ¬C von Klassen • Rollenrestriktionen: universell ∀R.C und existenziell ∃R.C Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 32. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b • Klassenkonstruktoren: • Konjunktion C ⊓ D, Disjunktion C ⊔ D, Negation ¬C von Klassen • Rollenrestriktionen: universell ∀R.C und existenziell ∃R.C • Kardinalitätsrestriktion: ≤n R und ≥n R (N) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 33. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b • Klassenkonstruktoren: • Konjunktion C ⊓ D, Disjunktion C ⊔ D, Negation ¬C von Klassen • Rollenrestriktionen: universell ∀R.C und existenziell ∃R.C • Kardinalitätsrestriktion: ≤n R und ≥n R (N) • Abgeschlossene Klassen: {a} (O) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 34. OWL DL basiert auf der Beschreibungslogik SHOIN(D) • Axiome • TBox: Subklassenbeziehungen C ⊑ D12 • RBox: Subrollenbeziehungen R ⊑ S (H), inverse Rollen R- (I), Transitivität ⊑+ (S) • ABox: Fakten zu Klassen C(a), Rollen R(a,b), Gleichheit a=b, Verschiedenheit a≠b • Klassenkonstruktoren: • Konjunktion C ⊓ D, Disjunktion C ⊔ D, Negation ¬C von Klassen • Rollenrestriktionen: universell ∀R.C und existenziell ∃R.C • Kardinalitätsrestriktion: ≤n R und ≥n R (N) • Abgeschlossene Klassen: {a} (O) • Datentypen (D) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 35. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 36. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 37. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 38. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) • Gleichheit a=b Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 39. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) • Gleichheit a=b • Verschiedenheit a≠b Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 40. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) • Gleichheit a=b • Verschiedenheit a≠b • Rollenbeziehung R(a,b) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 41. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) • Gleichheit a=b • Verschiedenheit a≠b • Rollenbeziehung R(a,b) • negierte Rollenbeziehungen....? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 42. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) • Gleichheit a=b • Verschiedenheit a≠b • Rollenbeziehung R(a,b) • negierte Rollenbeziehungen....? Erweiterung von SHOIN(D) auf SHROIQ(D) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 43. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) • SHOIN(D) unterstützt verschiedene ABox-Fakten:13 • Klassenzugehörigkeit C(a) (C ist komplexe Klasse) • Sonderfall: negierte Klassenzugehörigkeit ¬C(a) (C ist komplexe Klasse) • Gleichheit a=b • Verschiedenheit a≠b • Rollenbeziehung R(a,b) • negierte Rollenbeziehungen....? Erweiterung von SHOIN(D) auf SHROIQ(D) SHROIQ(D) erlaubt negierte Rollen in der ABox: ¬R(a,b) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 44. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Kardinalitätsrestriktionen14 • SHOIN(D) unterstützt nur einfache Kardinalitätsrestriktionen (N): Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 45. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Kardinalitätsrestriktionen14 • SHOIN(D) unterstützt nur einfache Kardinalitätsrestriktionen (N): • Person ⊓ ≥3 hatKind Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 46. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Kardinalitätsrestriktionen14 • SHOIN(D) unterstützt nur einfache Kardinalitätsrestriktionen (N): • Person ⊓ ≥3 hatKind • Klasse aller Personen mit mindestens 3 Kindern Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 47. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Kardinalitätsrestriktionen14 • SHOIN(D) unterstützt nur einfache Kardinalitätsrestriktionen (N): • Person ⊓ ≥3 hatKind • Klasse aller Personen mit mindestens 3 Kindern • SHROIQ(D) erlaubt auch qualifizierte Kardinalitäts- restriktionen (Q): Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 48. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Kardinalitätsrestriktionen14 • SHOIN(D) unterstützt nur einfache Kardinalitätsrestriktionen (N): • Person ⊓ ≥3 hatKind • Klasse aller Personen mit mindestens 3 Kindern • SHROIQ(D) erlaubt auch qualifizierte Kardinalitäts- restriktionen (Q): • Person ⊓ ≥3 hatKind.(Frau ⊓ Professor) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 49. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Kardinalitätsrestriktionen14 • SHOIN(D) unterstützt nur einfache Kardinalitätsrestriktionen (N): • Person ⊓ ≥3 hatKind • Klasse aller Personen mit mindestens 3 Kindern • SHROIQ(D) erlaubt auch qualifizierte Kardinalitäts- restriktionen (Q): • Person ⊓ ≥3 hatKind.(Frau ⊓ Professor) • Klasse aller Personen mit mindestens 3 Töchtern, die alle Professorinnen sind Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 50. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Das Konzept Self15 • Modellierungsaufgabe: „Jeder Mensch kennt sich selbst.“ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 51. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Das Konzept Self15 • Modellierungsaufgabe: „Jeder Mensch kennt sich selbst.“ • SHOIN(D) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 52. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Das Konzept Self15 • Modellierungsaufgabe: „Jeder Mensch kennt sich selbst.“ • SHOIN(D) • kennt(Harald, Harald) kennt(Jörg, Jörg) ... Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 53. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Das Konzept Self15 • Modellierungsaufgabe: „Jeder Mensch kennt sich selbst.“ • SHOIN(D) • kennt(Harald, Harald) kennt(Jörg, Jörg) ... • Allgemeine Modellierung in TBox nicht möglich Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 54. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Das Konzept Self15 • Modellierungsaufgabe: „Jeder Mensch kennt sich selbst.“ • SHOIN(D) • kennt(Harald, Harald) kennt(Jörg, Jörg) ... • Allgemeine Modellierung in TBox nicht möglich • SHROIQ(D) besitzt einen speziellen Ausdruck dafür: Self Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 55. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Das Konzept Self15 • Modellierungsaufgabe: „Jeder Mensch kennt sich selbst.“ • SHOIN(D) • kennt(Harald, Harald) kennt(Jörg, Jörg) ... • Allgemeine Modellierung in TBox nicht möglich • SHROIQ(D) besitzt einen speziellen Ausdruck dafür: Self • Mensch ⊑ ∃kennt.Self Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 56. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 57. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als • transitiv, symmetrisch, funktional und invers funktional Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 58. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als • transitiv, symmetrisch, funktional und invers funktional • SHROIQ(D) erlaubt zusätzliche Rollenaxiome: Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 59. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als • transitiv, symmetrisch, funktional und invers funktional • SHROIQ(D) erlaubt zusätzliche Rollenaxiome: • Antisymmetrie: ∀a,b ∈ ΔI: (a,b)∈RI → (b,a)∉RI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 60. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als • transitiv, symmetrisch, funktional und invers funktional • SHROIQ(D) erlaubt zusätzliche Rollenaxiome: • Antisymmetrie: ∀a,b ∈ ΔI: (a,b)∈RI → (b,a)∉RI • Reflexivität: ∀a ∈ ΔI: (a,a)∈RI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 61. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als • transitiv, symmetrisch, funktional und invers funktional • SHROIQ(D) erlaubt zusätzliche Rollenaxiome: • Antisymmetrie: ∀a,b ∈ ΔI: (a,b)∈RI → (b,a)∉RI • Reflexivität: ∀a ∈ ΔI: (a,a)∈RI • Irreflexivität: ∀a ∈ ΔI: (a,a)∉RI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 62. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)16 Rollenaxiome • In SHOIN(D) können Rollen modelliert werden als • transitiv, symmetrisch, funktional und invers funktional • SHROIQ(D) erlaubt zusätzliche Rollenaxiome: • Antisymmetrie: ∀a,b ∈ ΔI: (a,b)∈RI → (b,a)∉RI • Reflexivität: ∀a ∈ ΔI: (a,a)∈RI • Irreflexivität: ∀a ∈ ΔI: (a,a)∉RI • Disjunktheit: ∀a,b ∈ ΔI: (a,b)∉RI∩SI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 63. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)17 Rollenaxiome • Zusätzlich wird in SHROIQ(D) eine universelle Rolle U eingeführt: • ∀a,b ∈ ΔI: (a,b)∈UI, UI=∆Ix∆I • U wurde als Gegenstück zur universellen Klasse ⊤ eingeführt Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 64. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)18 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 65. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)18 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ • kann in SHOIN(D) als transitive Rolle ausgedrückt werden. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 66. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)18 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ • kann in SHOIN(D) als transitive Rolle ausgedrückt werden. • Aber: „Die Feinde meiner Freunde sind auch meine Feinde.“ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 67. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)18 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ • kann in SHOIN(D) als transitive Rolle ausgedrückt werden. • Aber: „Die Feinde meiner Freunde sind auch meine Feinde.“ • kann in SHOIN(D) nicht ausgedrückt werden. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 68. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)18 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ • kann in SHOIN(D) als transitive Rolle ausgedrückt werden. • Aber: „Die Feinde meiner Freunde sind auch meine Feinde.“ • kann in SHOIN(D) nicht ausgedrückt werden. hatFreund hatFeind Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 69. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)18 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ • kann in SHOIN(D) als transitive Rolle ausgedrückt werden. • Aber: „Die Feinde meiner Freunde sind auch meine Feinde.“ • kann in SHOIN(D) nicht ausgedrückt werden. • In FOL als Regel: • ∀x,y,z: hatFreund(x,y) ∧ hatFeind(y,z) → hatFeind(x,z) • hatFreund º hatFeind ⊑ hatFeind hatFreund hatFeind Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11 Turmbau zu Babel, Pieter Brueghel, 1563
  • 70. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D)19 Allgemeine Rolleninklusion • „Die Freunde meiner Freunde sind auch meine Freunde.“ • kann in SHOIN(D) als transitive Rolle ausgedrückt werden. • Aber: „Die Feinde meiner Freunde sind auch meine Feinde.“ • kann in SHOIN(D) nicht ausgedrückt werden. Rolleninklusion • RBox-Ausdrücke der Form R1 º R2 º R3 º ..... º Rn ⊑ S Bsp.: hatFreund º hatFeind ⊑ hatFeind • Semantik: wenn (x0,x1)∈R1I, (x1,x2)∈R2I..... (xn-1,xn)∈RnI , dann gilt auch (x0,xn)∈SI Bsp.: (x0,x1)∈hatFreundI und (x1,x2)∈hatFeindI, dann gilt auch (x0,x2)∈hatFeindI Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 71. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Ausdruckstärke der Rolleninklusion20 • Mit RBoxen lassen sich formale Sprachen definieren Beispiel •Grammatik für die (kontextfreie) Sprache der Wörter ab, aabb, aaabbb, ... L ::= ab Ra º Rb ⊑ L wird zu L ::= aLb Ra º L º Rb ⊑ L •∃L.⊤ ≢ ⊥ („ ∃L.⊤ notwendig nicht-leer“) bedeutet: „Es gibt eine Kette aus Ra und Rb die zur Sprache gehört.“ •∃L1.∃L2- ≢ ⊥ für zwei kodierte Sprachen L1 und L2 bedeutet: „Es gibt ein Wort, das zu L1 und L2 gehört.“ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 72. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Ausdruckstärke der Rolleninklusion20 • Mit RBoxen lassen sich formale Sprachen definieren Beispiel •Grammatik für die (kontextfreie) Sprache der Wörter ab, aabb, aaabbb, ... L ::= ab Ra º Rb ⊑ L wird zu L ::= aLb Ra º L º Rb ⊑ L •∃L.⊤ ≢ ⊥ („ ∃L.⊤ notwendig nicht-leer“) bedeutet: „Es gibt eine Kette aus Ra und Rb die zur Sprache gehört.“ •∃L1.∃L2- ≢ ⊥ für zwei kodierte Sprachen L1 und L2 bedeutet: „Es gibt ein Wort, das zu L1 und L2 gehört.“ Aber aus formalen Sprachen bekannt: Leerheit der Überschneidung kontextfreier Sprachen ist unentscheidbar Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 73. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Ausdruckstärke der Rolleninklusion21 • Mit RBoxen lassen sich formale Sprachen definieren Beispiel •Grammatik für die Sprache der Wörter ab, aabb, aaabbb, ... L ::= ab Ra º Rb ⊑ L wird zu L ::= aLb Ra º L º Rb ⊑ L •∃L.⊤ ≢ ⊥ („ ∃L.⊤ notwendig nicht-leer“) bedeutet: „Es gibt eine Kette aus Ra und Rb die zur Sprache gehört.“ •∃L1.∃L2- ≢ ⊥ für zwei kodierte Sprachen L1 und L2 bedeutet: „Es gibt ein Wort, das zu L1 und L2 gehört.“ OWL mit allgemeiner Rolleninklusion ist UNENTSCHEIDBAR ! Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 74. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Reguläre RBoxen22 • Kann man Rolleninklusion so einschränken, dass sie entscheidbar bleibt? • Rboxen sind wie Grammatiken für kontextfreie Sprachen • Überschneidung von kontextfreien Sprachen problematisch • Also Einschränkung auf reguläre Sprachen! Reguläre RBoxen • Rollennamen werden mit ≺ geordnet (strenge totale Ordnung). • Jede RBox Inklusion muss eine der folgenden Formen besitzen: •R º R ⊑ R •R º S1 º S2 º S3 º ..... º Sn ⊑ R •R - ⊑ R •S1 º S2 º S3 º..... º Sn º R ⊑ R •S1 º S2 º S3 º ..... º Sn ⊑ R • Dabei gilt: Si ≺ R für alle i=1,2,...,n • Eine RBox ist regulär, wenn solch eine Ordnung ≺ existiert. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 75. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Reguläre RBoxen - Beispiele23 • Beispiel: RºS⊑R SºS⊑S RºSºR⊑T ist regulär mit Ordnung S ≺ R ≺ T Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 76. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Reguläre RBoxen - Beispiele23 • Beispiel: RºS⊑R SºS⊑S RºSºR⊑T ist regulär mit Ordnung S ≺ R ≺ T • Beispiel: RºTºS⊑T ist nicht regulär (unzulässige Inklusionsform) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 77. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Reguläre RBoxen - Beispiele23 • Beispiel: RºS⊑R SºS⊑S RºSºR⊑T ist regulär mit Ordnung S ≺ R ≺ T • Beispiel: RºTºS⊑T ist nicht regulär (unzulässige Inklusionsform) • Beispiel: RºS⊑S SºR⊑R ist nicht regulär (keine gültige Ordnung möglich) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 78. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Beschränkung einfacher Rollen24 • Einfache Rollen in SHOIN(D) sind Rollen ohne transitive Unterrollen • In SHROIQ(D) muss zusätzlich Rolleninklusion beachtet werden Einfache Rollen • sind alle Rollen, die • nicht auf der rechten Seite einer Rolleninklusion vorkommen, • die Inverse von anderen einfachen Rollen sind, • die nur auf der rechten Seite von Rolleninklusionen R ⊑ S, bei der links einzelne einfache Rollen stehen •Nicht-einfache Rollen sind Rollen, die direkt oder indirekt von Rollenverkettungen (º ) abhängen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 79. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Beschränkung einfacher Rollen25 • Folgende Ausdrücke sind NUR für einfache Rollen erlaubt: • ≤n R.C und ≥n R.C (qualifizierte Kardinalitätsrestriktionen) • Irreflexive Rollen • Disjunkte Rollen • ∃R.Self • ¬R(a,b) •Grund: Sicherstellung der Entscheidbarkeit Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 80. Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) Zusammenfassung26 • Um die Entscheidbarkeit zu gewährleisten müssen folgende strukturellen Beschränkungen für SHROIQ(D) gelten: • Regularität: Einschränkung des möglichen Zusammenspiels von RBox- Axiomen • Einfachheit von Rollen: Einschränkungen der Verwendbarkeit von Rollen in Kardinalitätsrestriktionen • Daraus ergeben sich Einschränkungen auf die Gesamtstruktur einer Wissensbasis, bei der alle Axiome beachtet werden müssen • Vorsicht: Die Vereinigung mehrerer SHROIQ(D) Wissensbasen kann diese Einschränkungen verletzen, auch wenn die einzelnen Wissensbasen diese erfüllen. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 81. Überblick über SHROIQ(D)27 Klassenausdrücke Tbox (Klassenaxiome) • Klassennamen A,B • Inklusion C ⊑ D • Konjunktion C ⊓ D • Äquivalenz C ≣ D • Disjunktion C ⊔ D • Negation ¬C Rbox (Rollenaxiome) • Exist. Rollenrestriktion ∃R.C • Inklusion R1 ⊑ R2 • Univ Rollenrestriktion ∀R.C • Allgemeine Inklusion R(-)1 º R (-) 2 º ..... º R (-) n ⊑ R • Self ∃S.Self • Transitivität • Größer-als ≥n S.C • Symmetrie • Kleiner-als ≤ S • Reflexivität • Nominale {a} • Irreflexivität • Disjunktheit Rollen Abox (Fakten) • Rollennamen R,S,T • Klassenzugehörigkeit C(a) • Einfache Rollen S,T • Rollenbeziehung R(a,b) • Inverse Rollen R- • Negierte Rollenbeziehung ¬S(a,b) • Universelle Rolle U • Gleichheit a=b • Ungleichheit a≠b Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 82. 28 3.6 OWL 2 3.6.1 Entwicklung von OWL 2 3.6.2 Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) 3.6.3 OWL 2 Syntax 3.6.4 Komplexität und andere Eigenschaften 3.6.5 OWL 2 Profile Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 83. OWL 2 Syntaxvarianten • OWL 2 kann in unterschiedlichen Syntaxvarianten ausgedrückt29 werden • Funktionale Syntax: ersetzt abstrakte Syntax von OWL 1 • RDF-Syntax: Erweiterung der bestehenden OWL/RDF Abbildung • XML-Syntax: Eigenständige XML-Serialisierung • Manchester-Syntax: menschenlesbare Syntax, insbesondere für Ontologie-Editoren • Turtle: optional • Funktionale Syntax ist einfacher zu definieren, keine RDF- Beschränkungen, kompakter • RDF-Syntax wichtig für Abwärtskompatibilität • Turtle: einfach und wenig zu schreiben Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 84. OWL 2 - Functional Syntax SubClassOf(  :Teenager DataSomeValuesFrom( :hasAge30 DatatypeRestriction( xsd:integer xsd:minExclusive "12"^^xsd:integer xsd:maxInclusive "19"^^xsd:integer ) ) ) SubClassOf( :Woman :Person ) SubClassOf( :Mother :Woman ) ... SubObjectPropertyOf( :hasWife :hasSpouse ) SymmetricObjectProperty( :hasSpouse ) AsymmetricObjectProperty( :hasChild ) ... Declaration( NamedIndividual( :John ) ) Declaration( NamedIndividual( :Mary ) ) Declaration( NamedIndividual( :Jim ) ) ... ClassAssertion( :Person :Mary ) ClassAssertion( :Woman :Mary ) ... ObjectPropertyAssertion( :hasWife :John :Mary ) NegativeObjectPropertyAssertion( :hasWife :Bill :Mary ) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 85. OWL 2 - Manchester Syntax Class: Person Annotations: ...31 SubClassOf: owl:Thing that hasFirstName exactly 1 and hasFirstName only string[minLength 1] ,... SubClassOf: hasAge exactly 1 and hasAge only not NegInt,... SubClassOf: hasGender exactly 1 and hasGender only {female , male} ,... SubClassOf: not hates Self, ... EquivalentTo: g:People ,... DisjointWith: g:Rock , g:Mineral ,... ObjectProperty: hasWife Annotations: ... Characteristics: Functional, InverseFunctional, Reflexive, Irreflexive, Asymmetric, Transitive Domain: Man Range: Person, Woman SubPropertyOf: hasSpouse, loves EquivalentTo: isMarriedTo ,... DisjointWith: hates ,... InverseOf: hasSpouse Individual: John Annotations: ... Types: Person , hasFirstName value "John" or hasFirstName value "Jack"^^xsd:string Facts: hasWife Mary, not hasChild Susan, hasAge 33, hasChild _:child1 SameAs: Jack ,... DifferentFrom: Susan ,... Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 86. OWL 2 - Turtle Syntax32 :HappyPerson a owl:Class ; owl:equivalentClass [ a owl:Class ; owl:intersectionOf ([ a owl:Restriction ; owl:onProperty :hasChild ; owl:allValuesFrom :HappyPerson ] [ a owl:Restriction ; owl:onProperty :hasChild ; owl:someValuesFrom :HappyPerson ] ) ]. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 87. OWL 2 Syntaxvarianten • OWL 2 kann in unterschiedlichen Syntaxvarianten33 ausgedrückt werden • Funktionale Syntax: ersetzt abstrakte Syntax von OWL 1 • RDF-Syntax: Erweiterung der bestehenden OWL/RDF Abbildung • XML-Syntax: Eigenständige XML-Serialisierung • Manchester-Syntax: menschenlesbare Syntax, insbesondere für Ontologie-Editoren • Turtle: optional • Funktionale Syntax ist einfacher zu definieren, Keine RDF-Beschränkungen, kompakter • RDF-Syntax wichtig für Abwärtskompatibilität Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 88. OWL 2 Individuendeklaration34 • In OWL 2 können Individuen als benannte Entitäten auch ohne direkte Klassenzugehörigkeit deklariert werden :HaraldSack a owl:NamedIndividual . Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 89. OWL 2 Disjunkte Klassen35 • In OWL 1 können 2 Klassen als disjunkt deklariert werden (owl:disjointWith) • OWL 2 erlaubt eine abkürzende Schreibweise, um mehrere Klassen auf einmal als disjunkt deklarieren zu können [] a owl:AllDisjointClasses ; owl:members ( :KindergartenKinder :Schueler :Studenten :Professoren ) . Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 90. OWL 2 Disjunkte Klassen • In OWL 1 kann eine Klasse als Vereinigung zweier Klassen36 über owl:unionOf beschrieben werden • OWL 2 erlaubt die Deklaration einer Klasse als disjunkte Vereinigung von Klassen, d.h. C ⊑ D ⊔ E mit D⊓E=⊥ :Musikinstrumente a owl:class; rdfs:subClassOf [ owl:disjointUnionOf ( :Streichinstrumente :Schlaginstrumente :Zupfinstrumente :Tasteninstrumente ) ]. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 91. OWL 2 Rolleneigenschaften und Beziehungen37 • In OWL 1 können Rollen als transitiv, symmetrisch, funktional und inverse funktional deklariert werden • OWL 2 erlaubt darüberhinaus • Asymmetrische Rollen via owl:AsymmetricProperty • Reflexive Rollen via owl:ReflexiveProperty • Irreflexive Rollen via owl:IrreflexiveProperty Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 92. OWL 2 Rolleneigenschaften und Beziehungen • Zusätzlich gestattet OWL 2 die Modellierung von Aussagen38 folgender Art: „Alle Studenten des HPIs mit demselben Namen und demselben Geburtsdatum sind auch tatsächlich die selben Studenten“ • Allgemein: Für eine Klasse können in OWL 2 eine Menge von Rollen festgelegt werden, die einzelne Instanzen der Klasse gleich einem Schlüssel (Key) identifizieren. :HPIStudenten rdf:type owl:Class ; owl:hasKey (:hatName :hatGeburtsdatum ) . Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 93. OWL 2 Rolleneigenschaften und Beziehungen • Zusätzlich gestattet OWL 2 die Modellierung von Aussagen39 folgender Art: „Alle Studenten des HPIs mit demselben Namen und demselben Geburtsdatum sind auch tatsächlich die selben Studenten“ • Allgemein: Für eine Klasse können in OWL 2 eine Menge von Rollen festgelegt werden, die einzelne Instanzen der Klasse gleich einem Schlüssel (Key) identifizieren. Achtung: • Keys können nur auf benannte Instanzen (NamedIndividuals) angewandt werden • Keys ist kein beschreibungslogisches Element Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 94. OWL 2 Rolleneigenschaften und Beziehungen • OWL 2 gestattet die Definition von disjunkten Rollen40 • Zwei Rollen R und S heißen disjunkt, wenn gilt, dass zwei Individuen x,y niemals in beiden Rollen gemeinsam miteinander verbunden sein dürfen :hatElternteil a owl:ObjectProperty ; owl:propertyDisjointWith :hatKind . • Abkürzende Schreibweise für mehrere gleichzeitig disjunkte Rollen [] rdf:type owl:AllDisjointProperties owl:members ( :hatElternteil :hatKind :hatEnkel ) . Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 95. OWL 2 Rolleneigenschaften und Beziehungen • OWL 2 definiert jeweils universelle und leere Rollen als41 Gegenstücke zu Top- und Bottom-Klassen: • owl:topObjectProperty Verbindet jedes beliebige Paar von Individuen, Oberklasse für alle abstrakten Rollen • owl:bottomObjectProperty Beinhaltet keine Individuen, Unterklasse aller abstrakten Rollen • owl:topDatatypeProperty Verbindet jedes Individuum mit allen Datentyp-Literalen, Oberklasse für alle konkreten Rollen • owl:bottomDatatypeProperty Beinhaltet kein Individuum und kein Literal, Unterklasse aller konkreten Rollen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 96. OWL 2 Rolleneigenschaften und Beziehungen42 • OWL 2 erlaubt die Definition inverser Rollen :hatPruefer a owl:ObjectProperty ; rdfs:subPropertyOf [ a owl:ObjectProperty ; owl:inverseOf :nimmtTeilAn ] . • Nicht erlaubt für konkrete Rollen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 97. OWL 2 allgemeine Rolleninklusion43 • OWL 2 erlaubt die Verkettung von Rollen :hatFreundesFeind a owl:ObjectProperty ; owl:PropertyChainAxiom ( :hatFreund :hatFeind ) . • Nicht erlaubt für konkrete Rollen hatFreund hatFeind Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 98. OWL 2 Qualifizierte Kardinalitätsrestriktion • OWL 2 erlaubt Klassenkonstruktoren mit44 Kardinalitätsrestriktionen auf Rollen verknüpft mit Einschränkungen des Bildraumes • Bsp.: Pruefung ⊑ ≥2 hatPruefer.Professor :Pruefung a owl:Class; rdfs:subClassOf [ a owl:Restriction ; owl:onProperty :hatPruefer ; owl:minQualifiedCardinality “2“^^xsd:nonNegativeInteger; owl:onClass :Professor ] . • owl:maxQualifiedCardinality, owl:minQualifiedCardinality, owl:qualifiedCardinality Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 99. OWL 2 Reflexive Rollenrestriktion • OWL 2 erlaubt die Deklaration von Klassen, die Individuen45 enthalten, die unter bestimmten Rollen mit sich selbst in Bezug stehen • Bsp.: Philosoph ⊑ ∃kennt.Self :Philosoph a owl:Class ; rdfs:subClassOf [ a owl:Restriction ; owl:onProperty :kennt ; owl:hasSelf “true“^^xsd:boolean ] . Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 100. OWL 2 negierte Rolleninstantiierung • OWL 1 erlaubt es, zwei Individuen über eine abstrakte Rolle46 miteinander in Beziehung zu setzen • OWL 2 erlaubt es ebenfalls auszudrücken, dass zwei Individuen NICHT über eine Rolle miteinander in Bezug stehen • Bsp.: ¬istBruder(Nadine, Joerg) [] rdf:type owl:negativePropertyAssertion ; owl:sourceIndividual :Nadine ; owl:assertionProperty :istBruder ; owl:targetIndividual :Joerg . Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 101. OWL 2 Datentypen • OWL 2 unterstützt die meisten XML Schema Datentypen, die47 auch bereits von OWL 1 unterstützt wurden • Ausnahmen: xsd:time, xsd:date, xsd:gYear, xsd:gMonth, xsd:gDay, xsd:gMonthDay, xsd:gYearMonth • Folgenden neuen Datentypen sind in OWL 2 erlaubt: • owl:real, owl:rational, rdf:PlainLiteral, rdf:XMLLiteral, xsd:dateTimeStamp • Zusätzliche Möglichkeiten, Wertebereiche konkreter Rollen zu beschränken: • Zahlen: xsd:maxExclusive, xsd:minExclusive, xsd:maxInclusive, xsd:minInclusive • Strings: xsd:minLength, xsd:maxLength, xsd:length, xsd:pattern Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 102. 48 3.6 OWL 2 3.6.1 Entwicklung von OWL 2 3.6.2 Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) 3.6.3 OWL 2 Syntax 3.6.4 Komplexität und andere Eigenschaften 3.6.5 OWL 2 Profile Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 103. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 104. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 105. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 106. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar • Symmetrie durch R- ⊑ R ausdrückbar Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 107. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar • Symmetrie durch R- ⊑ R ausdrückbar • Irreflexivität durch ⊤ ⊑ ¬∃R.Self ausdrückbar Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 108. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar • Symmetrie durch R- ⊑ R ausdrückbar • Irreflexivität durch ⊤ ⊑ ¬∃R.Self ausdrückbar • Universelle Rolle darstellbar durch Hilfsaxiom: ⊤ ⊑ ∃R.{a}, R º R- ⊑ U Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 109. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar • Symmetrie durch R- ⊑ R ausdrückbar • Irreflexivität durch ⊤ ⊑ ¬∃R.Self ausdrückbar • Universelle Rolle darstellbar durch Hilfsaxiom: ⊤ ⊑ ∃R.{a}, R º R- ⊑ U • ABox durch Nominale darstellbar, z.B. R(a,b) durch {a} ⊑ ∃R.{b} Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 110. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar • Symmetrie durch R- ⊑ R ausdrückbar • Irreflexivität durch ⊤ ⊑ ¬∃R.Self ausdrückbar • Universelle Rolle darstellbar durch Hilfsaxiom: ⊤ ⊑ ∃R.{a}, R º R- ⊑ U • ABox durch Nominale darstellbar, z.B. R(a,b) durch {a} ⊑ ∃R.{b} • Qualifizierte Kardinalitätsrestriktion nicht problematisch Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 111. Wie kompliziert ist SHROIQ(D)? • SHOIN(D) (OWL DL) ist sehr komplex (NExpTime)49 • Wie steht es mit SHROIQ(D)? • Beobachtung: einige Ausdrucksmittel sind nicht wirklich nötig • Transitive Rollen durch R º R ⊑ R ausdrückbar • Symmetrie durch R- ⊑ R ausdrückbar • Irreflexivität durch ⊤ ⊑ ¬∃R.Self ausdrückbar • Universelle Rolle darstellbar durch Hilfsaxiom: ⊤ ⊑ ∃R.{a}, R º R- ⊑ U • ABox durch Nominale darstellbar, z.B. R(a,b) durch {a} ⊑ ∃R.{b} • Qualifizierte Kardinalitätsrestriktion nicht problematisch • Hauptproblem: Rollenaxiome und allgemeine Rolleninklusion Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 112. Wie geht man mit Rolleninklusionen um? • RBox-Regeln ähneln formalen Grammatiken50 • jede Rolle R definiert eine reguläre Sprache: die Sprache der Rollen-Ketten, aus denen R folgt • reguläre Sprachen ≡ reguläre Ausdrücke ≡ endliche Automaten • Ansatz: Tableauverfahren werden mit „RBox-Automaten“ erweitert Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 113. Entscheidbarkeit von SHROIQ(D)?51 • Tableaux-Verfahren für SHROIQ(D) verfügbar: SHROIQ(D) ist entscheidbar. • Tableaux-Verfahren ungeeignet für enge Komplexitätsabschätzung • Komplexitätsresultat (2008): SHROIQ(D) ist N2ExpTime-vollständig • Aber: Tableaux-Algorithmus hat gute Anpassungseigenschaften, d.h. ungenutzte Merkmale belasten die Abarbeitung kaum Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 114. OWL 2 DL: Weitere Aspekte • SHROIQ(D) ist „nur“ logische Grundlage von OWL 2 DL52 • Bereits behandelt: • Syntaxerweiterung • Datentypdeklaration und Datentypfunktionen, neue Datentypen • Invers-funktionale konkrete Rollen (DatatypeProperties): „Simple Keys“ • Weitere nicht-logische Aspekte: • Metamodellierung: „Punning“ • Kommentarfunktionen und ontologische Metadaten • Mechanismen zu Ontologieimport • ... Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 115. OWL 2 DL Metamodellierung Metamodellierung53 Spezifikation ontologischen Wissens über einzelne Elemente der Ontologie (einschließlich Klassen, Rollen, Axiome). • Beispiele: • „Die Klasse Person wurde am 3.1.2010 von JoergW angelegt.“ • „Für die Klasse Stadt wird das Property Einwohnerzahl empfohlen.“ • „Die Aussage ‚Dresden wurde 1206 gegründet‘ wurde maschinell ermittelt mit einer Sicherheit von 85%.“ • (Vergleiche auch Reifikation in RDF Schema) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 116. „Wortspiele“ in OWL 2: Punning • Metamodellierung in ausdruckstarken Logiken ist gefährlich54 und teuer... • OWL 2 unterstützt aktuell nur eine sehr einfache Form der Metamodellierung Punning • Bezeichner für Klassen, Rollen, Individuen müssen nicht disjunkt sein (Ausnahme: ObjectPropertys und DataPropertys) • keine logische Beziehung zwischen Klasse, Individuum und Rolle gleichen Namens • Beziehung nur relevant für pragmatische Interpretation • Bsp.: • Person(Harald), klasseErstelltVon(Person, Joerg) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 117. Kommentare und Metadaten • Punning unterstützt einfache Metadaten mit (schwacher)55 semantischer Bedeutung • Wie kann man rein „syntaktische“ Kommentare zu einer Ontologie machen? • Kommentare in XML-Dateien: <!-- Kommentar --> kein Bezug auf OWL-Axiome dieser Datei • nicht-logische Annotationen in OWL 1: owl:AnnotationProperty fest verknüpft mit (semantischem) ontologischem Element, kein semantischer Bezug • OWL 2 verändert die Bedeutung von Annotationen: keine semantische Interaktion, aber struktureller Teil von OWL-Ontologien. • Zusätzlich ist die Annotation ganzer Axiome möglich, nicht nur von Individuen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 118. 3.6 OWL 2 3.6.1 Entwicklung von OWL 256 3.6.2 Von SHOIN(D) zu SHROIQ(D) 3.6.3 OWL 2 Syntax 3.6.4 Komplexität und andere Eigenschaften 3.6.5 OWL 2 Profile Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamVia http://lifeinbonetown.blogspot.com/2010_08_01_archive.html Dienstag, 20. Dezember 11
  • 119. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 120. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 121. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 122. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? • OWL 1 Lite ist fasst genauso komplex wie OWL 1 DL Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 123. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? • OWL 1 Lite ist fasst genauso komplex wie OWL 1 DL • Komplizierte Syntax gibt keinen Zugang zu wahrer Ausdrucksstärke Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 124. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? • OWL 1 Lite ist fasst genauso komplex wie OWL 1 DL • Komplizierte Syntax gibt keinen Zugang zu wahrer Ausdrucksstärke • Verwendung in Ontologien heute praktisch eher „zufällig“ als intendiert Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 125. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? • OWL 1 Lite ist fasst genauso komplex wie OWL 1 DL • Komplizierte Syntax gibt keinen Zugang zu wahrer Ausdrucksstärke • Verwendung in Ontologien heute praktisch eher „zufällig“ als intendiert • Ursprünglich gedacht als einfach und effizient implementierbarer Teil von OWL Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 126. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? • OWL 1 Lite ist fasst genauso komplex wie OWL 1 DL • Komplizierte Syntax gibt keinen Zugang zu wahrer Ausdrucksstärke • Verwendung in Ontologien heute praktisch eher „zufällig“ als intendiert • Ursprünglich gedacht als einfach und effizient implementierbarer Teil von OWL • Neuer Ansatz in OWL 2: Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 127. OWL 2 Profile • OWL 2 Profile sind Untersprachen von OWL 257 • OWL 2 DL entspricht SHROIQ(D) • OWL 2 Full wäre dann eine Erweiterung von OWL 1 Full • Was ist mit OWL 2 Lite? • OWL 1 Lite ist fasst genauso komplex wie OWL 1 DL • Komplizierte Syntax gibt keinen Zugang zu wahrer Ausdrucksstärke • Verwendung in Ontologien heute praktisch eher „zufällig“ als intendiert • Ursprünglich gedacht als einfach und effizient implementierbarer Teil von OWL • Neuer Ansatz in OWL 2: • Definition mehrerer einfacher Sprachprofile Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 128. OWL 2 Profile • Ansatz: • Identifiziere maximale OWL 2 Subsprachen (Fragmente),58 die noch in Polynomialzeit entscheidbar sind • Hauptursache für Nicht-Polynomialzeit: Non-Determinismus (erfordert Raten / Backtracking) • Disjunktion bzw. Negation + Konjunktion • Maximum-Kardinalitätsrestriktionen • Kombination von Existenzquantoren und Universalquantoren in einer Superklasse • Nicht-unäre, finite Klassendefinitionen (abgeschlossene Klassen) • wird daher in OWL 2 Profilen nicht erlaubt • Vorsicht: viele andere Features führen auch zu Non- Determinismus... Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 129. OWL 2 Profile • Ansatz:59 • Identifiziere maximale OWL 2 Subsprachen (Fragmente), die noch in Polynomialzeit entscheidbar sind • Praktische Überlegungen • Einfache Implementierungen und praktische Nutzbarkeit • Definition von 3 OWL Profilen: • OWL 2 EL • OWL 2 QL • OWL 2 RL Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 130. OWL 2 EL • OWL 2 EL Profil basiert auf der Beschreibungslogik EL++:60 Beschreibungslogik EL++ • Konjunktion C ⊓ D, existentielle Restriktion ∃R.C, ⊤ und ⊥ • Abgeschlossene Klassen, eingeschränkter Rollen-Bildbereich • Allgemeine Rolleninklusion (RBox), Transitivität • Nicht erlaubt: Allquantoren, Disjunktion, Komplement, Kardinalitätsrestriktionen, Disjunktheit und Inverses von Rollen,.. ⊓∃⊤⊥ ⊑ ⊓∃⊤⊥ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 131. OWL 2 EL • OWL 2 EL Profil basiert auf der Beschreibungslogik EL++:61 Beschreibungslogik EL++ • Konjunktion C ⊓ D, existentielle Restriktion ∃R.C, ⊤ und ⊥ • Abgeschlossene Klassen, eingeschränkter Rollen-Bildbereich • Allgemeine Rolleninklusion (RBox), Transitivität • Nicht erlaubt: Allquantoren, Disjunktion, Komplement, Kardinalitätsrestriktionen, Disjunktheit und Inverses von Rollen,.. • Vorteile: • Polynomielle Komplexität für alle Standard-Inferenztypen, d.h. Erfüllbarkeit, Klassifikation, Instanzüberprüfung, etc. • Relativ einfache Implementierung • Unterstützt praktisch relevante Ontologien (z.B. SNOMED-CT) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 132. OWL 2 EL62 • OWL 2 EL Beispiele: • ∃has.Sorrow ⊑ ∃has.Liqueur • ∃married.⊤ ⊓ CatholicPriest ⊑ ⊥ Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 133. OWL 2 EL62 • OWL 2 EL Beispiele: • ∃has.Sorrow ⊑ ∃has.Liqueur • ∃married.⊤ ⊓ CatholicPriest ⊑ ⊥ • German ⊑ ∃knows.{angela} Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 134. OWL 2 EL62 • OWL 2 EL Beispiele: • ∃has.Sorrow ⊑ ∃has.Liqueur • ∃married.⊤ ⊓ CatholicPriest ⊑ ⊥ • German ⊑ ∃knows.{angela} • hasParent º hasParent ⊑ hasGrandparent Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 135. OWL 2 QL • OWL 2 QL Profil basiert auf der Beschreibungslogik DL Lite:63 Beschreibungslogik DL Lite • Oberklassen (R⊑S): ⊓, ¬, ∃R.C • Unterklassen (R⊑S): ∃R.⊤ • Inverse Rollen, einfache Rollenhierarchien • ABox wie in SHROIQ(D) • Nicht erlaubt: Allquantoren, abgeschlossene Klassen, Disjunktion, Self, funktionale und invers-funktionale Rollen (owl:hasKey), Kardinalitätsrestriktionen, Transitivität, allgemeine Rolleninklusion, Gleichheit von Individuen (owl:sameAs) • Beispiel: • ∃married.⊤ ⊑ Lucky ⊓ ∃has.noSorrows Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 136. OWL 2 QL • OWL 2 QL Profil basiert auf der Beschreibungslogik DL Lite:64 Beschreibungslogik DL Lite • Oberklassen (R⊑S): ⊓, ¬, ∃R.C • Unterklassen (R⊑S): ∃R.⊤ • Inverse Rollen, einfache Rollenhierarchien • ABox wie in SHROIQ(D) • Nicht erlaubt: Allquantoren, abgeschlossene Klassen, Disjunktion, Self, funktionale und invers-funktionale Rollen (owl:hasKey), Kardinalitätsrestriktionen, Transitivität, allgemeine Rolleninklusion, Gleichheit von Individuen (owl:sameAs) • Vorteile: • Sub-polynomielle Komplexität (verwandt mit relationalen Datenbanken), Instanzretrieval in LogSpace • Schnelle Implementierungen verfügbar, Skalierbarkeit Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 137. OWL 2 RL • OWL 2 RL Profil basiert auf Horn-Regel-Fragment von OWL 2:65 • Subklassenaxiome (R⊑S) können als Regel interpretiert werden (R→S) Horn-Regel-Fragment von OWL 2: • Oberklassen (R⊑S): ⊓, ∃R.{a},∀R.C, ≤1R.C • Unterklassen (R⊑S): ⊓, ⊔, ∃R.C, ∃R.{a} • ⊤, ⊥ • Nicht erlaubt: negierte Fakten, Reflexivität (sonst alle RBox-Features erlaubt), ... Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 138. OWL 2 RL • OWL 2 RL Profil basiert auf Horn-Regel-Fragment von OWL 2:66 • Subklassenaxiome (R⊑S) können als Regel interpretiert werden (R→S) Horn-Regel-Fragment von OWL 2: • Oberklassen (R⊑S): ⊓, ∃R.{a},∀R.C, ≤1R.C • Unterklassen (R⊑S): ⊓, ⊔, ∃R.C, ∃R.{a} • ⊤, ⊥ • Nicht erlaubt: negierte Fakten, Reflexivität (sonst alle RBox-Features erlaubt), ... • Vorteile: • Polynomielle Komplexität (PTime-complete) • Einfache Implementierung (OWL-Axiome als Regeln) • Verwandt mit Regelsprachen Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 139. OWL 2 RL • OWL 2 RL Beispiele:67 • ∃parentOf.∃parentOf.⊤ ⊑ Grandfather (als Regel: parentOf(x,y) ⋀ parentOf(y,z) → Grandfather(x) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 140. OWL 2 RL • OWL 2 RL Beispiele:67 • ∃parentOf.∃parentOf.⊤ ⊑ Grandfather (als Regel: parentOf(x,y) ⋀ parentOf(y,z) → Grandfather(x) • Orphan ⊑ ∀hasParent.Dead (als Regel: Orphan(x) ⋀ hasParent(x,y) → Dead(y) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 141. OWL 2 RL • OWL 2 RL Beispiele:67 • ∃parentOf.∃parentOf.⊤ ⊑ Grandfather (als Regel: parentOf(x,y) ⋀ parentOf(y,z) → Grandfather(x) • Orphan ⊑ ∀hasParent.Dead (als Regel: Orphan(x) ⋀ hasParent(x,y) → Dead(y) • Monogamous ⊑ ≤1 married.Alive (als Regel: Monogamous(x) ⋀ married(x,y) ⋀ Alive(y) ⋀ married(x,z) ⋀ Alive(z) → y=z ) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 142. OWL 2 RL • OWL 2 RL Beispiele:67 • ∃parentOf.∃parentOf.⊤ ⊑ Grandfather (als Regel: parentOf(x,y) ⋀ parentOf(y,z) → Grandfather(x) • Orphan ⊑ ∀hasParent.Dead (als Regel: Orphan(x) ⋀ hasParent(x,y) → Dead(y) • Monogamous ⊑ ≤1 married.Alive (als Regel: Monogamous(x) ⋀ married(x,y) ⋀ Alive(y) ⋀ married(x,z) ⋀ Alive(z) → y=z ) • childOf º childOf ⊑ grandchildOf (als Regel: childOf(x,y) ⋀ childOf(y,z) → grandchildOf(x,z) ) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 143. OWL 2 FULL • Erweiterung von OWL 1 Full68 um neue OWL 2 Konstrukte, d.h. Vereinigung von OWL 2 DL und RDFS • Semantik (größtenteils) als Erweiterung der OWL Full- Semantik • Gedacht eher als konzeptionelle Modellierungssprache, aktuell aber nur wenig Softwareunterstützung für automatische Ableitungen • Logische Konsistenz der Spezifikation weiter offen (wie bei OWL Full) • Aber: • Viele OWL 1 Full Ontologien sind jetzt auch als OWL 2 DL Ontologie interpretierbar (vgl. Punning) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 144. OWL 2 Reasoner • OWL 2 DL:69 • Pellet: http://clarkparsia.com/pellet/ • HermiT: http://www.hermit-reasoner.com/ • OWL 2 EL: • CEL: http://code.google.com/p/cel/ • OWL 2 RL: • im Prinzip jeder regelbasierte Reasoner • OWL 2 QL: • Im Prinzip jede SQL Datenbank (natürlich mit entsprechenden Umformulierungen...) Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 145. 3. Wissensrepräsentation und Logik 3.5 OWL und OWL Semantik70 3.5 OWL und OWL-Semantik 3.5.1 OWL 1 - Übersicht 3.5.2 OWL 1 - Syntax 3.5.3 OWL 1 - Werkzeuge 3.5.4 OWL - Semantik Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 146. Semantic Web Technologien Vorlesungsinhalt71 3. Wissensrepräsentation und Logik Die Sprachen des Semantic Web - Teil 2 3.1. Exkurs: Ontologien in Philosophie und Informatik 3.2. Wiederholung: Aussagenlogik und Prädikatenlogik 3.3. Beschreibungslogiken (Description Logics) 3.4. RDF(S)-Semantik 3.5. OWL und OWL-Semantik 3.6. OWL 2 3.7. Regeln mit SWRL/RIF Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 147. die nächste Vorlesung....72 & c s ti l e u R ema n e S b t h W e Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 148. 3. Wissensrepräsentation und Logik 3.6 OWL 273 • P. Hitzler, S. Roschke, Y. Sure: Semantic Web Grundlagen, Springer, 2007. • P. Hitzler, M. Krötzsch, S. Rudolph: Foundations of Semantic Web Technologies, CRC Press, 2009. Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11
  • 149. 3. Wissensrepräsentation und Logik 3.6 OWL 274 Materialien □Blog http://wwwsoup2011.blogspot.com/ □Webseite http://www.hpi.uni-potsdam.de/studium/lehrangebot/veranstaltung/ semantic_web_technologien.html □bibsonomy - Bookmarks http://www.bibsonomy.org/user/lysander07/swt1112_10 Vorlesung Semantic Web, Dr. Harald Sack, Hasso-Plattner-Institut, Universität PotsdamDienstag, 20. Dezember 11