OWL入門

1. OWL是什麼？

    OWL全寫是：Web Ontologoy Language，翻譯過來是：網絡本體語言。是用來定義和實例化網絡本體的語言。（什麼是本體？我的這篇博客給了一個簡單的定義：【轉】一篇關於本體概念的綜述。更詳細的可以去w3c上找相關論文）
    光看定義肯定很抽象，來舉一個例子說明一下：
    “請告訴我，如果我想爲每道菜準備一種開胃酒，我都應該買哪些酒？順便說一下，我不喜歡法國蘇特恩白葡萄酒。” 這個問題請求，現在的互聯網是無法回答的，這樣就需要引入語義數據這個概念了。而爲了表示語義數據，就需要用到我們今天的主角——OWL。

    OWL包含三個語言，分別是：OWL Lite、OWL DL 和 OWL Full，他們之間是遞進的關係，即OWL Lite最簡單、能力最弱，OWL DL較強，OWL Full最強、包含前面兩個的全部內容。
    OWL Lite OWL Lite是表達能力最弱的子語言。它是OWL DL的一個子集，但是通過降低OWL DL中的公理約束，保證了迅速高效的推理。它支持基數約束，但基數值只能爲0或l。因爲OWL Lite表達能力較弱，爲其開發支持工具要比其他兩個子語言容易一些。OWL Lite用於提供給那些僅需要一個分類層次和簡單約束的用戶。
    OWL DL（DL=Description Logic，描述邏輯）將可判定推理能力和較強表達能力作爲首要目標，而忽略了對RDFS的兼容性。OWL DL包括了OWL語言的所有語言成分，但使用時必須符合一定的約束，受到一定的限制。OWL DL提供了描述邏輯的推理功能，描述邏輯是OWL的形式化基礎。
    OWL Full 包含OWL的全部語言成分並取消了OWL DL中的限制，它將RDFS擴展爲一個完備的本體語言，支持那些不需要可計算性保證（no computational guarantees）但需要最強表達能力和完全自由的RDFS用戶。在OWL Full中，一個類可以看成是個體的集合，也可以看成是一個個體。由於OWL Full取消了基數限制中對可傳遞性質的約束，因此不能保證可判定推理。

2. OWL的基本元素：類(Class)、個體(Individual) 和 屬性(Property)

2.1 類(Class)
    類（Class）：一羣東西我們可以叫做一個類。其實OWL裏的類的概念基本上和OO語言裏的類的概念一樣。在OWL中規定，任何東西都是類owl:Thing的一個成員（實例）。因此，任何用戶定義的類都是owl:Thing類的子類。
    OWL中子類（Subclass）的概念也和OO語言裏子類概念一樣，也就是所有子類的實例都是父類的實例。例如，我們可以定義一個類：中國，定義類吉林省是中國的子類，這樣如果一個實例是吉林省的實例，那它肯定是中國的實例。
    在OWL的本體映射中，提供了類的相等關係（equivalentClass）。兩個類是相等的，就是說一個類是另一個類的換一種說法。例如：類：中國製造 和 類：出自中國的東西，如果定義了相等關係，就是說一個實例是“中國製造”的，那它就是“出自中國的東西”，只要說明它是一個的實例，則它同時具有兩個的屬性。

2.2 個體（Individual）
    個體：OWL裏的任何東西都是個體。個體是用來描述類的成員的概念，一個個體就是類中的一個成員。
    這裏要注意區分一下個體與類的實例。其實這兩個概念幾乎一樣，唯一的區別是：我們說實例的時候都是說：某個類的實例，所以一般的，講實例時就帶有它的類，一個實例對應一個類；而說個體時，不帶有類，例如我們可以說：個體a是類C和類D的實例。
    由上面我們可以得出一個新的結論：一個個體可以同時是多個不相關的類的實例。例如，ThinkPad筆記本是類：筆記本電腦 的實例，也是類：中國製造 的實例。

    說到這，還有一對容易混淆的概念：子類（Subclass）和 實例（Instance）。區分的關鍵是要牢記一點，類是一堆東西的總稱，實例是這堆東西中的一個。

2.3 屬性（Property）
    RDF/OWL裏都是用二元關係來描述東西的，比如描述：比爾蓋茨是一個人，在RDF/OWL裏就是這樣描述的：比爾蓋茨 ——是——> 人。其中，比爾蓋茨 和 人 之間的那個關係“——是——>”就是RDF/OWL裏的屬性。
    屬性：就是一個二元關係。OWL裏包括兩種屬性：
    1. 類型屬性（datatype properties）：描述類與其實例之間關係的屬性。
    2. 對象屬性（object properties）：描述兩個不同類的實例之間關係的屬性。

    既然屬性是上面例子裏那樣的一個二元關係，那麼屬性就必須有且只有兩個端點，起點和終點都應該是兩個個體（實例）。我們用原集（domain）來描述起點的實例的類，用象集（range）來描述終點的實例的類。這是屬性中一個比較重要的概念。
    例如，有這樣一條OWL語句：比爾蓋茨 is-father-of "Jennifer Gates" ，並且我們的本體中定義得有：屬性：is-father-of 的domain是類：男人。這樣，就算我們沒有明顯的說“比爾蓋茨”是男的，但是通過上面這個屬性定義，OWL的推理機就能知道 比爾蓋茨 是 男人 的實例。

    屬性也類似類那樣，有子屬性（Subproperty）的概念。例如，類：酒 有一個屬性是：有說明書，說明書可能包括酒的顏色、酒精含量、生產日期等，酒 還有一個屬性是：有顏色標籤，這樣，其實顏色標籤就是一種簡單的說明書——只是裏面只說明了酒的顏色，所以，有顏色標籤 這個屬性就是 有說明書 屬性的子屬性。

3. OWL 更多內容——公理和約束

    除了上面這些基本的東西以外（上面的東西太太太太。。。基本了，實際上OWL的重點是有很多預定義（built-in）的公理和約束），OWL有很多的公理和約束，這些纔是真正使得OWL能夠表示語義數據的東西。想了解關於這些的東西，可以參見這些文章（和其中提到的相關論文）：
    1. OWL Web Ontology Language Guide [en]
    2. OWL Web Ontology Language Reference [en]
    3. OWL Web Ontology Language Semantics and Abstract Syntax [en]