protege構(gòu)建本體教程protege構(gòu)建本體教程1.什么是本體（Ontologie）Ontologiesareusedtocaptureknowledgeaboutsomedomainofinterest. 本體是用來獲得你所感興趣的領(lǐng)域的知識(shí)；protege構(gòu)建本體教程2.OWLOntologiesThemostrecentdevelopmentinstandardontologylanguagesisOWLfromtheWorldWideWebConsortium(W3C)由w3c從斯坦福大學(xué)的本體語言發(fā)展而來的。protege構(gòu)建本體教程

3.OWLOntologies的組成 OWLOntologies與基于Protegeframe的本體語言在組成上比較相似，但是從專業(yè)術(shù)語上來描述時(shí)他們又有著細(xì)微的不同。OWLOntologies是由個(gè)體（Individuals），屬性（Properties），類（Classes）組成,大致對(duì)應(yīng)于Protegeframe的Instances，Slots，Ctege構(gòu)建本體教程3.1Individuals（個(gè)體）

指的是在域（domain）中我們感興趣的對(duì)象。類中的一個(gè)實(shí)例。 Individuals必須明確的聲明彼此之間是否相同。不同的名字可能指的是相同的Itege構(gòu)建本體教程3.2Properties（屬性）

指的是Individuals上二元關(guān)系，他連接著兩個(gè)Individuals。如：小三的父親叫大三。其中，“的父親叫”就連接著小三和大三兩個(gè)Individuals。 Properties可以存在reverse，如上所示，“的父親叫”的reverse就是“的兒子叫”。 Properties可以被限定成單值，此時(shí)Properties是functional的。（后面介紹） Properties也可以是transitive（可傳遞的）或symmetric（對(duì)稱的）（后面介紹）protege構(gòu)建本體教程3.3Classes

可以看作是包含Individuals的集合。

我們使用正式而精準(zhǔn)的形式來描述Classes。Classes通常被組織成supperclass—subclass形式的層狀結(jié)構(gòu)，比如，動(dòng)物和狗。protege構(gòu)建本體教程4創(chuàng)建本體myPizza(PizzaBase是Pizza結(jié)構(gòu)之一，中文叫“餅底”，主要由面粉做成，是Pizza的主體，和pizzatoppings（比薩餅面）一起構(gòu)成整個(gè)Pizza)protege構(gòu)建本體教程4.1命名一個(gè)Classes（采用單詞首字母大寫方式，類似于java中類的命名）一個(gè)初始化的本體包含一個(gè)名字叫做Thing的classes，他表示包含所有individuals的集合，所以，所有的其他classes都是他的tege構(gòu)建本體教程

4.2Disjoint（解體）Classes如果任意一個(gè)Individuals（或Object）僅僅是眾多Classes中某一個(gè)的實(shí)例（instance），那么這些Classes是Disjoint的。protege構(gòu)建本體教程4.3UsingTheOWLToolsToCreateClasses

【PizzaBase子類ThinAndCrispy和DeepPan】PizzaTopping子類如下Cheese Mozzarella ParmezanMeat Ham Pepperoni Salami SpicyBeefSeaFood Anchovy Prawn TunaVegtable Caper Mushroom Olive Onion Pepper RedPepper GreenPepper JalapenoPepper Tomatoprotege構(gòu)建本體教程4.4subclass到底是什么意思呢？例如“狗”是“動(dòng)物”的subclass。那么“狗”的instance也是“動(dòng)物”的instance，一個(gè)東西是狗，那么他一定是動(dòng)物。（這和java中的子類父類貌似是一樣的）

protege構(gòu)建本體教程protege構(gòu)建本體教程4.5.OWLProperties （概述）OWLPropertiesrepresentrelationships.Therearetwomaintypesofproperties,ObjectpropertiesandDatatypeproperties.Objectpropertiesarerelationshipsbetweentwoindividuals.（先介紹Objectproperties）如下是Objectproperties和Datatypepropertiesprotege構(gòu)建本體教程Objectpropertieslinkanindividualtoanindividual.【hasIngredien子hasBasehasTopping】

我們可以創(chuàng)建Subproperties，它用來限定Supperproperties的范圍。Forexample,thepropertyhasFathermightspecialise（限定范圍）themoregeneralpropertyofhasParent.小明有父親大明，那么我們也可以說小明的雙親有大明。“有父親”就是“有雙親”的tege構(gòu)建本體教程4.6InverseProperties（逆屬性）【isIngredientOf子isBaseOfisToppingOf】如該例中：：hasBase和isBaseOf就是一對(duì)InverseProperties

Forexample：ifMatthewhasParentJean,thentheinversepropertywecaninferthatJeanhasChildMtege構(gòu)建本體教程4.7OWLObjectPropertyCharacteristics（特征）OWL允許通過使用propertycharacteristics來增強(qiáng)properties的含義（內(nèi)涵）。protege構(gòu)建本體教程（1）FunctionalPropertiesIfapropertyisfunctional,foragivenindividual,therecanbeat mostoneindividualthatisrelatedtotheindividualviatheproperty.. 也就是說，Properties是單值的。例如：：hasBirthMother

，這個(gè)就是functional的，因?yàn)橐粋€(gè)人他只能有一個(gè)生母。protege構(gòu)建本體教程另外：：IfwesaythattheindividualJeanhasBirthMotherLilyandwealsosaythattheindividualJeanhasBirthMotherMary,thenbecausehasBirthMotherisafunctionalproperty,wecaninferthatLilyandMarymustbethesameindividual.但是如果Lily和Mary明確的聲明為兩個(gè)不同的Individuals，那么就會(huì)出現(xiàn)矛盾（inconsistency）。protege構(gòu)建本體教程

（2）InverseFunctionalProperties就是FunctionalProperties的inverse如下：：protege構(gòu)建本體教程（3）TransitivePropertiesIfapropertyistransitive,andthepropertyrelatesindividualato individualb,andalsoindividualbtoindividualc,thenwecaninfer thatindividualaisrelatedtoindividualcviapropertyP.如下：：注：：

a)Ifapropertyistransitivethenitsinversepropertyshouldalsobetransitive.(祖先那個(gè)例子)b)

tege構(gòu)建本體教程（4）Symmetric（對(duì)稱）PropertiesIfapropertyPissymmetric,andthepropertyrelatesindividualatoindividualbthenindividualbisalsorelatedtoindividualaviapropertyP.如下：：protege構(gòu)建本體教程（5）Antisymmetric（反對(duì)稱）propertiesIfapropertyPisantisymmetric,andthepropertyrelatesindividualatoindividualbthenindividualbcannotberelatedtoindividualaviapropertyP.如下：：protege構(gòu)建本體教程（6）Re?exive（自反）propertiesApropertyPissaidtobere?exivewhenthepropertymustrelate individualatoitself.如下：：protege構(gòu)建本體教程（7）Irre?exive（非自反）propertiesIfapropertyPisirre?exive,itcanbedescribedasapropertythatrelatesanindividualatoindividualb,whereindividualaand individualbarenotthesame.也就是說，這種properties只能連接

不同的individuals。如：：小明的父親是大明，那么我們不能說小明的父親是小明protege構(gòu)建本體教程4.8PropertyDomainsandRanges【定義hasTopping的RangePizzaToppingdomainPizza】【定義isToppingOf的RangePizzadomainPizzaTopping】Propertiesmayhaveadomainandarangespeci?ed（指定的）.Propertieslinkindividualsfromthedomaintoindividualsfromtherange.例如：：inmyPizza本體，thepropertyhasToppingwouldprobablylinkindividualsbelongingthetheclassPizzatoindividualsbelongingtotheclassofPizzaTopping.InthiscasethedomainofthehasToppingpropertyisPizzaandtherangeisPizzaTopping。另外：：如果有ahasToppingb

，并且a與b都是individuals，那么我們就可以說a屬于classPizza，b屬于classPizzaTopping。通常來說，domainforapropertyistherangeforitsinverse,andtherangeforapropertyisthedomainforitsinverseprotege構(gòu)建本體教程4.9描述和定義Classes4.9.1PropertyRestrictionsOwl的restriction有三種：QuantifierRestrictionsCardinalityRestrictionshasValueRtege構(gòu)建本體教程1.quantifierrestrictions（existentialrestrictions和universalrestrictions）

Existentialrestrictions

：describeclassesofindividualsthatparticipateinatleastonerelationshipalongaspeci?edpropertytoindividualsthataremembersofaspeci?edclass.例子：：我至少（atleastone）買了一袋餅干從好又多超市。再比如：：我做的蛋糕，上面至少覆蓋了一層紫色奶酪protege構(gòu)建本體教程【Pizza限制hasBasesomePizzaBase】protege構(gòu)建本體教程universalrestrictions

：describeclassesofindividualsthatforagivenpropertyonlyhaverelationshipsalongthispropertytoindividualsthataremembersofaspecifiedclass.例子：：我買的東西都是從好又多市（或者我買東西只（only）從好又多超市）

注：：Arestrictiondescribesananonymousclass(anunnamedclass).Theanonymousclasscontainsalloftheindividualsthatsatisfytherestriction。例如：Existentialrestrictions“上面至少覆蓋了一層紫色奶酪?！边@句話就描述了一個(gè)匿名類，任何上面覆蓋至少一層紫色奶酪的individuals都屬于該匿名類的，“我做的蛋糕”這個(gè)類也屬于這個(gè)匿名類。所以當(dāng)我們對(duì)一個(gè)類進(jìn)行限制時(shí)，在supperclass里定義。protege構(gòu)建本體教程2定義一些其他的類（一些使用技巧）

【Pizza

子類NamedPizza】【NamedPizza子類MargheritaPizzahasatleastonetoppingsofMozzarellaToppingandTomatoTopping】【創(chuàng)建AmericanaPizza

通過克隆MargheritaPizza因?yàn)樗麛U(kuò)展了一個(gè)限制PepperoniTopping】【創(chuàng)建AmericanHotPizza

通過克隆AmericanaPizza

增加限制JalapenoPepperTopping】【創(chuàng)建SohoPizza克隆MargheritaPizza

增加OliveTopping和ParmezanTopping】protege構(gòu)建本體教程4.10使用Reasoner（推理機(jī)）thereasonershippedwithProt′eg′eiscalledFact++.兩種hierarchy：InProt′eg′e4the‘manuallyconstructed’classhierarchyiscalledtheassertedhierarchy.Theclasshierarchythatisautomaticallycomputedbythereasoneriscalledtheinferredhierarchy.主要功能：1，判斷一個(gè)類是否是另一個(gè)類的子類2，consistencychecking（一致性檢測）【為了使用推理機(jī)，我們先定義一個(gè)矛盾的類ProbeInconsistentTopping，讓他既是CheeseTopping

又是VegetableTopping的子類，前提是這兩個(gè)類是disjoint的】：Ifaclasshasbeenfoundtobeinconsistentit’siconwillbehighlightedinred.【將CheeseToppingVegetableTopping設(shè)為非disjoint的之后，再Classify，觀察結(jié)果】protege構(gòu)建本體教程4.11充分必要條件

（primitiveclass和definedclass）

Alloftheclassesthatwehavecreatedsofarhaveonlyusednecessaryconditionstodescribethem.Necessaryconditionscanbereadas,“Ifsomethingisamemberofthisclassthenitisnecessarytofulfilltheseconditions”.Withnecessaryconditionsalone,wecannotsaythat,“Ifsomethingfulfillstheseconditionsthenitmustbeamemberofthisclass”.只定義了必要條件的類叫做primitiveclass定義了充要條件的類叫做definedclass【定義Pizza的子類CheesyPizza定義限制hasToppingsomeCheeseTopping】【將其轉(zhuǎn)化為充分必要條件】【Classify我們可以看出definedclass的不同】總結(jié)：：ifclassAisnowdefinedusingnecessaryandsufficientconditions,wecansaythatifanindividualisamemberoftheclassAitmustsatisfytheconditionsandwecannowsaythatifany(random)individualsatis?estheseconditionsthenitmustbeamemberofclassA.protege構(gòu)建本體教程4.12AutomatedClassification（自動(dòng)分類）

為什么要使用Reasoner。當(dāng)我們創(chuàng)建了成百上千的類時(shí)，使用Reasoner來自動(dòng)計(jì)算子類父類之間的關(guān)系將是十分必要的。沒有了Reasoner我們很難保證大規(guī)模本體的健壯性和邏輯性。自動(dòng)分類這項(xiàng)技術(shù)，使得本體可維護(hù)并且模塊化，它不僅使得其他的本體和程序能夠reuse我們定義的本體，而且還最大限度的減少了使用者在建立多繼承類時(shí)的錯(cuò)誤?！臼褂肙WLViz顯示類的繼承層次結(jié)構(gòu)】protege構(gòu)建本體教程4.13UniversalRestrictions（QuantifierRestrictions）【創(chuàng)建一個(gè)Pizza的子類VegetarianPizza】【增加限制hasToppingonly(CheeseToppingorVegtableTopping)】ThismeansthatifsomethingisamemberoftheclassVegetarianPizzaitisnecessaryforittobeakindofPizzaanditisnecessaryforittoonly(universalquanti?er)havetoppingsthatarekindsofCheeseToppingorkindsofVegetableTopping，也可以沒有，比如，中國現(xiàn)在實(shí)行計(jì)劃生育，如果夫妻有了孩子那么只能有一個(gè)，但是這個(gè)夫妻也可以沒有孩子。那么就不存在only這個(gè)限制?！緦⑸厦娴谋匾獥l件轉(zhuǎn)化為充分條件】protege構(gòu)建本體教程4.14AutomatedClassificationandOpenWorldReasoning

【使用推理機(jī)進(jìn)行自動(dòng)分類】我們發(fā)現(xiàn)MargheritaPizza

和SohoPizza

并沒有被歸類為VegetarianPizza的子類，但是按照我們的定義，MargheritaPizza和SohoPizza都至少有個(gè)蔬菜的頂部和奶酪的頂部，再看VegetarianPizza的充要條件，onlyhave蔬菜的頂部和奶酪的頂部的pizza都是VegetarianPizza。但是ReasoninginOWL(DescriptionLogics)isbasedonwhatisknownastheopenworldassumption(OWA)，意思是，除非我們明確的說明某個(gè)事物的存在，否則我們就不能說他是存在的。分析上面的：因?yàn)槲覀儧]有明確的指定他們只有奶酪和蔬菜頂，那么他們就可以有其他的頂部。這樣的話，他們就不符合VegetarianPizza的充要條件了。為了使這兩種pizza只有蔬菜和奶酪頂部，我們就得在hasTopping上使用closureaxiom（封閉公理）protege構(gòu)建本體教程4.14.1ClosureAxioms（封閉公理）

itcanonlybefilledbythespecifiedfillers.Therestrictionhasafillerthatistheunionofthefillersthatoccurintheexistentialrestrictionsfortheproperty。

【為MargheritaPizza的

hasTopping添加封閉公理】 【hasToppingonly(MozzarellaToppingorTomatoTopping)】 【為其他幾個(gè)pizza使用更方便的方法添加封閉公理】

現(xiàn)在我們可以說，MargheritaPizza至少有一個(gè)MozzarellaTopping和TomatoTopping，并且thetoppingsmustonlybekindsofMozzarellaToppingorTomatoTopping。

【Classify之后我們看結(jié)果】protege構(gòu)建本體教程4.15ValuePartitionsValuePartitionsare他并不屬于任何一種本體語言的一部分，而是一種設(shè)計(jì)模式，類似于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)模式。它可以改善我們對(duì)類的描述?！緞?chuàng)建thing的子類ValuePartition】【ValuePartition的子類SpicinessValuePartition（HotMediumMild）】【創(chuàng)建ObjectPropertyhasSpiciness并使其functional】【為SpicinessValuePartition增加coveringaxiom在equivalent里面輸入HotorMediumorMild】protege構(gòu)建本體教程這種設(shè)計(jì)模式的效果我們可以看個(gè)對(duì)比圖：disjoint(關(guān)鍵詞)protege構(gòu)建本體教程4.16AddingSpicinesstoPizzaToppings

【對(duì)PepperTopping的所有子類設(shè)置必要條件hasSpicinesssomeHot】 【定義Pizza的子類SpicyPizza設(shè)置必要條件：hasToppingsome(PizzaToppingandhasSpicinesssomeHot)】【將必要條件化為充要條件】 Fillter描述了一個(gè)匿名類，這個(gè)頂是Pizzatopping，并且特別辣。【Classifiy之后我們發(fā)現(xiàn)AmericanHotPizza成為了SpicyPizza的子類】protege構(gòu)建本體教程4.17CardinalityRestrictions（Owl的restriction中的第二種）

describetheclassofindividualsthathaveatleast(min),atmost(max)orexactlyaspecifiednumber(exactly)ofrelationshipswithotherindividualsordatatypevalues.【創(chuàng)建Pizza的子類InterestingPizza定義必要條件hasToppingmin3】注意：我們這里3后面并沒有指定fillter是什么，代表可以是任意的individuals，等價(jià)于：：hasToppingmin3Thing【轉(zhuǎn)化為充要條件】【Classify之后觀察。。?！縫rotege構(gòu)建本體教程4.18Qualified（受限的）CardinalityRestrictions

他比上面的morespecify【定義NamedPizza的子類FourCheesePizza定義必要條件hasToppingexactly4CheeseTopping】protege構(gòu)建本體教程5.DatatypeProperties

describerelationshipsbetweenanindividualanddatavalues.【現(xiàn)在來描述pizza所含的熱量】【增加DatatypePropertieshasCalorificContentValue】【增加individualExampleMargherita其type是MargheritaPizza】【為該對(duì)象增加DataPropertyassertion其中type選擇integer值填寫250】【增加individualExampleSoho其type是SohoPizza】【為該對(duì)象增加DataPropertyassertion其中type選擇integer值填寫800】protege構(gòu)建本體教程我們聲明所有的pizza都有熱量值【選定Pizza類，增加Supperclass選擇Datarestrictioncreator】

我們對(duì)pizza的熱量值進(jìn)行分類，產(chǎn)生不同的pizza【創(chuàng)建HighCaloriePizza和LowCaloriePizza作為Pizza的子類】【創(chuàng)建SupperClass選擇Classexpressioneditor】【鍵入PizzathathasCalorificContentValuesomeinteger[>=400]】【同理LowCaloriePizza應(yīng)當(dāng)是<400】【分別將他們?cè)O(shè)為充要條件】【Classify之后我們看他們的members】

某一確定的Pizza他所含的熱量是固定的，也就是說是單值的，我們可以使用function