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技術勉強会
∼ナレッジグラフ利用技術の基
礎と推論/説明への活用例∼
ナレッジグラフ/LOD
利用技術の入門(後編)
2021/08/30
SIG-SWO
発表者:江上周作
コンテンツ
• (補足:ナレッジグラフの基礎)
• RDFデータベース(トリプルストア)の導入方法
• Pythonライブラリ「RDFLib」によるRDF利用プログラミング
ナレッジグラフ(RDF)の基礎
(続き)
クラス,インスタンス,サブクラス,サブプロパティ
3
クラスとインスタンス
4
ex:Aさん
ex:⼈間
rdf:type
「Aさん」は実在する。
⼈間を具体化させたものの⼀例。
⼈間クラスのインスタンスという。
「⼈間」さんは実在しない。
概念,カテゴリ,グループのニュアンス。
これをクラス(Class)という
クラス-インスタンスの関係はrdf:typeプロパティを使⽤する
クラスとインスタンス
5
rdfs:Class
ex:⼈間
rdf:type
「ex:⼈間」をクラスとして定義する
「rdfs」は「http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#」
RDFSはクラスを定義するための⽤語をRDFで提供している。
↑アクセスしてみるとRDFSのTurtleが⾒れる
書きたい情報「ex:⼈間はクラスである」
クラスの指定には「rdf:type」を使う決まり
クラスの階層関係
6
ex:哺乳類
ex:⼈間
rdfs:subClassOf
「ex:⼈間」を「ex:哺乳類」のサブクラスとして
定義する
書きたい情報「ex:⼈間はex:哺乳類のサブクラスである」
階層関係を意味するプロパティとして
rdfs:subClassOfが⼀般的に使⽤される。
哺乳類もクラスとして予め定義していると想定
(図は省略)
クラスの階層関係
7
ex:哺乳類
ex:⼈間
rdfs:subClassOf
「ex:⼈間」を「ex:哺乳類」のサブクラスとして
定義する
書きたい情報「ex:⼈間はex:哺乳類のサブクラスである」
哺乳類もクラスとして予め定義していると想定
(図は省略)
この定義をした上で
「ex:Aさん rdf:type ex:⼈間 .」と書くと,
「ex:Aさん rdf:type ex:哺乳類 .」を
記述しなくても当然導ける=【推論可能】
プロパティ
8
rdf:Property
ex:兄弟
rdf:type
「ex:兄弟」をプロパティとして定義する
書きたい情報「ex:兄弟はプロパティである」
プロパティの階層関係
9
ex:親族
ex:兄弟
「ex:兄弟」を「ex:親族」のサブプロパティ
として定義する!
書きたい情報「ex:兄弟はex:親族のサブプロパティである」
rdfs:subPropertyOf
兄弟プロパティを使って「A ex:兄弟 B .」と書くと,
「A ex:親族 B .」が当然導ける=【推論可能】
親族もプロパティとして予め定義していると想定
(図は省略)
Linked Dataの基本原則
1. あらゆる事物にURIを付与すること
2. 誰でも事物の内容が確認できるように、URIはHTTP経由で参照できる
こと
3. URIを参照した時は、標準の技術(RDFやSPARQL等)を使用して関係
する有用な情報を利用できるようにすること
4. より多くの事物を発見できるように、他のURIへのリンクを含めること
10
詳しく理解するには下記の本がおすすめ
Linked Data:Webをグローバルなデータ空間にする
仕組み
既存のLODを利用
11
ex:Aさん
wdt:P19
wd:Q1490
(団体コード)
130001
rdf:type
wdt:P17
wd:Q215627
@prefix ex: <http://example.com/terms/> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix wdt: <http://www.wikidata.org/prop/direct/> .
@prefix wd: <http://www.wikidata.org/entity/> .
ex:Aさん
rdf:type wd:Q215627 ;
wdt:P19 wd:Q1490 .
wd:Q1490
wdt:P17 wd:Q17 ;
wdt:P429 "130001" .
(⼈間)
(東京都) (⽇本)
wd:Q17
(国)
wdt:P429
(出⾝)
WikiDataを再利⽤
トリプルストアの導入
RDFデータベース(トリプルストア)
• RDFデータを格納し,SPARQLによる操作を可能にするデー
タベース
• トリプルストア,RDFストアとも呼ばれる
• オープンソース,商用ともに様々なトリプルストアが存在
• AllegroGraph
• Amazon Neptune
• Blazegraph
• Dydra
• GraphDB by Ontotext
• MarkLogic
• OpenLink Virtuoso
• Oracle
• Stardog
• …
13
詳しくはこちら
https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_triplestores
RDFデータをトリプルストアに格納
• GraphDB by Ontotextのフリー版で説明
• 下記ボタンの遷移先フォームから必要情報を入力して送信すると
ダウンロードリンクが送られてきます
14
https://www.ontotext.com/products/graphdb/
リポジトリの作成
• Setup > Repositories > Create Repositories
15
ここから実演します
インポート
• Import > RDF > Upload RDF Files > ファイル選択 > Import
16
データの確認:トリプル
• Explore > Graph overview > The default graph
17
可視化も
データの確認:グラフ
• Visual graph
18
データの確認:クラス階層
• Explore > Class hierarchy
19
データの確認:クラス関係
• Explore > Class relationships
20
SPARQL検索
• 検索が可能
21
SPARQL検索:可視化
• 検索結果のチャート表示も可能
SPARQL検索:推論
• OWLやルールに基づく推論が可能
23
推論機能ON
owl:sameAsリンク
の展開機能ON
SPARQL検索:推論(2)
推論OFF 推論ON
エクスポート
• リポジトリを好みの形式でエクスポート可能
RDF利用プログラミング
RDF操作ライブラリ
• Java
• Apache Jena:https://jena.apache.org/
• RDF4J:https://rdf4j.org/
• Python
• RDFLib: https://github.com/RDFLib/rdflib
• Owlready2:https://owlready2.readthedocs.io/en/latest/
• PHP
• EASYRDF: https://www.easyrdf.org/
• JS
• RDFJS: https://rdf.js.org/
• Ruby
• Ruby RDF: https://github.com/ruby-rdf
• C
• Redland: http://librdf.org/
• Rust
• Sophia:https://github.com/pchampin/sophia_rs 27
Pythonライブラリ「RDFlib」の利用
• 今回はPythonライブラリ「RDFlib」でRDFの利用方法を紹介
• Javaライブラリ「Jena」の利用方法は下記をご参照ください
• 「Javaのプログラムを作成してLODを効率的に処理してみよう
https://github.com/KnowledgeGraphJapan/LODws2nd/blob/ma
ster/ApacheJena%E3%83%8F%E3%83%B3%E3%82%BA%E3%
82%AA%E3%83%B3.pdf
• 事前準備
• どちらかを選択
• Googleアカウントを用意しGoogle Colaboratoryを使用
• Jupyter Notebookのインストールと実行環境の用意
• 資料
• https://tinyurl.com/5xf8v6mv
Google Colaboratoryを利用
• 個人のドライブにコピーしてください ここから実演します
今回説明しなかった関連技術
時間の都合上説明できなかったので、より詳しく知りたい方は
下記の資料をご覧ください
30
• RDFの細かな部分
• RDF⼊⾨:http://www.asahi-net.or.jp/~ax2s-kmtn/internet/rdf/rdf-primer.html
• RDF 1.1⼊⾨:http://www.asahi-net.or.jp/~ax2s-kmtn/internet/rdf/NOTE-rdf11-primer-
20140225.html
• RDFスキーマ
• RDFスキーマ -- リソース表現の語彙定義:https://kanzaki.com/docs/sw/rdf-schema.html
• オントロジー
• オントロジーとは?:https://www.slideshare.net/KoujiKozaki/ss-124638776
• OWL
• ウェブ・オントロジー⾔語OWL:https://kanzaki.com/docs/sw/webont-owl.html
• 記述論理
• セマンティックWebと記述論理:http://www.sw.cei.uec.ac.jp/kaneiwa/SemWeb.pdf
• その他の推論
• Reasoning: http://graphdb.ontotext.com/documentation/standard/reasoning.html
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ナレッジグラフ/LOD利用技術の入門(後編)