【知识图谱】（三）知识图谱基础之OWL
OWL
OWL可以被视为是RDFS的拓展，用于对描述网络上资源的相互关系的RDF进行高层概念的定义，它有更全面的词汇表，为用户构建本体，标注数据提供了更强有力的工具，比如对称性，反射属性，属性链，自约束等。
OWL语言包括:
1. OWLLite:是OWL DL的子集，表达能力最弱，它降低了OWL DL中的公理约束，推理高效，支持的基数约束只有0或1.
2. OWLDL：将可判定推理能力和较强表达能力作为首要目标，包含OWL语言所有成分，但使用时有一定的约束。
3. OWLFull：包含OWL的全部语言成分，并取消了OWL DL的约束，它将RDFS扩展为一个完备的本体语言，适合不需要可计算性保证但需要最强表达能力和完全*的用户。
以下是OWL本体头部声明：
<owl:Ontologyrdf:about=""> //关于owl本体的声明,为空表示使用owl:Ontology的基准URI
<rdfs:comment>An example OWLontology</rdfs:comment> //注释
<owl:priorVersion //版本控制
rdf:resource="http://www.w3.org/TR/2003/PR-owl-guide-20031215/wine"/>
<owl:imports //其他本体的嵌入，接受rdf:resource的参数
rdf:resource="http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-guide-20040210/food"/>
<rdfs:label>WineOntology</rdfs:label> //对自然语言进行标注
...
</owl:Ontology>OWL中所有个体都是owl：Thing的成员，各个类都是owl：Thing的子类，可以通过声明ID来定义一个类：
<owl:Classrdf:ID="Winery"/>
<owl:Classrdf:ID="Region"/>
<owl:Classrdf:ID="ConsumableThing"/>定义子类：
<owl:Classrdf:ID="PotableLiquid">
<rdfs:subClassofrdf:resource="#ConsumableThing" />
...
</owl:Class>定义类的子体：
首先定义类：
<owl:Class rdf:ID="WineGrape">定义一个个体：
<owl:thing rdf:ID="CabernetSauvignonGrape">定义上述类的个体：
<owl:thingrdf:ID="#CabernetSauvignonGrape">
<rdf:type rdf:resource="#WineGrape">
</owl:thing>也等价于：
<WineGraperdf:ID="CabernetSauvignonGrape">定义属性：
定义对象属性：
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="madeFromGrape">
<rdfs:domain rdf:resource="#Wine"/>
<rdfs:range rdf:resource="#WineGrape"/>
</owl:ObjectProperty> 定义数据类型属性：
<owl:Classrdf:ID="VintageYear" />
<owl:DatatypePropertyrdf:ID="yearValue">
<rdfs:domain rdf:resource="#VintageYear" />
<rdfs:range rdf:resource="&xsd;positiveInteger"/>
</owl:DatatypeProperty> 属性也可以像类一样定义层次结构：rdfs:subPropertyOf
属性特性：
1.传递属性：如果一个属性 P 被声明为传递属性，那么对于任意的 x,y 和 z： P(x,y) 与 P(y,z) 蕴含 P(x,z)
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="locatedIn">
<rdf:type rdf:resource="&owl;TransitiveProperty" />
<rdfs:domain rdf:resource="&owl;Thing" />
<rdfs:range rdf:resource="#Region" />
</owl:ObjectProperty>
<Regionrdf:ID="SantaCruzMountainsRegion">
<locatedIn rdf:resource="#CaliforniaRegion" />
</Region>
<Regionrdf:ID="CaliforniaRegion">
<locatedIn rdf:resource="#USRegion" />
</Region>
2.对称属性：如果一个属性 P 被声明为对称属性，那么对于任意的 x 和 y：P(x,y)当且仅当 P(y,x)
<owl:ObjectProperty rdf:ID="adjacentRegion">
<rdf:type rdf:resource="&owl;SymmetricProperty"/>
<rdfs:domain rdf:resource="#Region" />
<rdfs:range rdf:resource="#Region" />
</owl:ObjectProperty>
<Regionrdf:ID="MendocinoRegion">
<locatedIn rdf:resource="#CaliforniaRegion" />
<adjancentRegion rdf:resource="#SonomaRegion />
</Region>3.函数属性：如果一个属性 P 被标记为函数型属性，那么对于所有的 x, y, 和 z: P(x,y) 与 P(x,z) 蕴含 y = z
<owl:Classrdf:ID="VintageYear" />
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="hasVintageYear">
<rdf:type rdf:resource="&owl;FunctionalProperty" />
<rdfs:domain rdf:resource="#Vintage" />
<rdfs:range rdf:resource="#VintageYear" />
</owl:ObjectProperty>4.逆属性：如果一个属性 P1 被标记为属性 P2 的逆（owl:inverseOf）, 那么对于所有的 x 和 y: P1(x,y) 当且仅当 P2(y,x)
请注意 owl:inverseOf 的语法，它仅仅使用一个属性名作为参数。A 当且仅当 B 意思是 (A 蕴含 B)并且(B 蕴含 A).
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="hasMaker">
<rdf:type rdf:resource="&owl;FunctionalProperty" />
</owl:ObjectProperty>
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="producesWine">
<owl:inverseOf rdf:resource="#hasMaker" />
</owl:ObjectProperty>5.反函数属性：如果一个属性 P 被标记为反函数型的（InverseFunctional），那么对于所有 的 x, y 和 z: P(y,x) 与 P(z,x) 蕴含 y = z
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="hasMaker" />
<owl:ObjectPropertyrdf:ID="producesWine">
<rdf:type rdf:resource="&owl;InverseFunctionalProperty"/>
<owl:inverseOf rdf:resource="#hasMaker" />
</owl:ObjectProperty>属性限制：
在owl:Restriction的上下文中，我们还能对属性的值域(range)进行进一步的限制
1.allValueFrom someValueFrom
注意这两个属于的限制是局部的，而之前domain,range的限制是全局的——也就是说对于这个属性的所有实例都必须满足range的限制。而allValueFrom和someValueFrom则要求：对于每一个有指定属性实例的类实例，该属性的值必须是由 owl:allValuesFrom 从句指定的类的成员.
<owl:Class rdf:ID="Wine">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="&food;PotableLiquid"/>
...
<rdfs:subClassOf>
<owl:Restriction>
<owl:onPropertyrdf:resource="#hasMaker" /> //对"hasMaker"属性进行限制
<owl:allValuesFromrdf:resource="#Winery" /> //所有的wine类实例的hasMaker属性的值都必须是Winery的实例
</owl:Restriction>
</rdfs:subClassOf>
...
</owl:Class>如果把上述的allValueFrom 换成 someValueFrom则表明： 至少有一个wine类实例的hasMaker属性的值是Winery类的实例
可以把allValueFrom 和someValueFrom 的差别理解为全称量词和存在量词的差别
2.基数限制：这一约束允许对一个关系中的元素数目作出精确的限制
<owl:Classrdf:ID="Vintage">
<rdfs:subClassOf>
<owl:Restriction>
<owl:onProperty rdf:resource="#hasVintageYear"/>
<owl:cardinalityrdf:datatype="&xsd;nonNegativeInteger">1</owl:cardinality>
</owl:Restriction>
</rdfs:subClassOf>
</owl:Class>上述owl:cardinality限制使hasVintageYear属性只有一个值，即每个Vintage类实例只有一个VintageYear
另外，类似的两个限制：
owl:maxCardinality
owl:minCardinality
则分别用来限定值个数的上界和下界
3.hasValue：hasValue 使得我们能够根据“特定的”属性值的存在来标识类。因此，一个个体只要至少有“一个”属性值等于hasValue的资源，这一个体就是该类的成员。
<owl:Classrdf:ID="Burgundy">
<rdfs:subClassOf>
<owl:Restriction>
<owl:onProperty rdf:resource="#hasSugar" />
<owl:hasValue rdf:resource="#Dry" />
</owl:Restriction>
</rdfs:subClassOf>
</owl:Class>只有实例的hasSugar属性等于"Dry"，那么它就是类BurGundy的成员
本体映射：
1.类和属性之间的等价关系：equivalentClass,equivalentProperty
<owl:Class rdf:ID="Wine">
<owl:equivalentClass rdf:resource="&vin;Wine"/>
</owl:Class>
<owl:Classrdf:ID="TexasThings">
<owl:equivalentClass>
<owl:Restriction>
<owl:onPropertyrdf:resource="#locatedIn" />
<owl:someValuesFromrdf:resource="#TexasRegion" />
</owl:Restriction>
</owl:equivalentClass>
</owl:Class>2.相同的个体：
<Winerdf:ID="MikesFavoriteWine">
<owl:sameAs rdf:resource="#StGenevieveTexasWhite" />
</Wine>3.不同的个体：
<WineSugar rdf:ID="Dry" />
<WineSugar rdf:ID="Sweet">
<owl:differentFrom rdf:resource="#Dry"/>
</WineSugar>
<WineSugar rdf:ID="OffDry">
<owl:differentFrom rdf:resource="#Dry"/>
<owl:differentFromrdf:resource="#Sweet"/> </WineSugar>集合运算符：
交运算符IntersectionOf, 并运算符unionOf, 补运算符complementOf