protege构建本体教程.pptx

protege构建本体教程.pptx

《protege构建本体教程.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《protege构建本体教程.pptx（49页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

protege构建本体教程,1.什么是本体（Ontologie）,Ontologiesareusedtocaptureknowledgeaboutsomedomainofinterest.本体是用来获得你所感兴趣的领域的知识；,2.OWLOntologies,ThemostrecentdevelopmentinstandardontologylanguagesisOWLfromtheWorldWideWebConsortium（W3C）由w3c从斯坦福大学的本体语言发展而来的。

3.OWLOntologies的组成,OWLOntologies与基于Protegeframe的本体语言在组成上比较相似，但是从专业术语上来描述时他们又有着细微的不同。

OWLOntologies是由个体（Individuals），属性（Properties），类（Classes）组成,大致对应于Protegeframe的Instances，Slots，Classes.,3.1Individuals（个体）指的是在域（domain）中我们感兴趣的对象。

类中的一个实例。

Individuals必须明确的声明彼此之间是否相同。

不同的名字可能指的是相同的Individuals。

3.2Properties（属性）指的是Individuals上二元关系，他连接着两个Individuals。

如：

小三的父亲叫大三。

其中，“的父亲叫”就连接着小三和大三两个Individuals。

Properties可以存在reverse，如上所示，“的父亲叫”的reverse就是“的儿子叫”。

Properties可以被限定成单值，此时Properties是functional的。

（后面介绍）Properties也可以是transitive（可传递的）或symmetric（对称的）（后面介绍）,3.3Classes可以看作是包含Individuals的集合。

我们使用正式而精准的形式来描述Classes。

Classes通常被组织成supperclasssubclass形式的层状结构，比如，动物和狗。

4创建本体myPizza,（PizzaBase是Pizza结构之一，中文叫“饼底”，主要由面粉做成，是Pizza的主体，和pizzatoppings（比萨饼面）一起构成整个Pizza）,4.1命名一个Classes（采用单词首字母大写方式，类似于java中类的命名）一个初始化的本体包含一个名字叫做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subclasses。

4.2Disjoint（解体）Classes如果任意一个Individuals（或Object）仅仅是众多Classes中某一个的实例（instance），那么这些Classes是Disjoint的。

4.3UsingTheOWLToolsToCreateClasses,【PizzaBase子类ThinAndCrispy和DeepPan】PizzaTopping子类如下CheeseMozzarellaParmezanMeatHamPepperoniSalamiSpicyBeefSeaFoodAnchovyPrawnTunaVegtableCaperMushroomOliveOnionPepperRedPepperGreenPepperJalapenoPepperTomato,4.4subclass到底是什么意思呢？

例如“狗”是“动物”的subclass。

那么“狗”的instance也是“动物”的instance，一个东西是狗，那么他一定是动物。

（这和java中的子类父类貌似是一样的）,4.5.OWLProperties,（概述）OWLPropertiesrepresentrelationships.Therearetwomaintypesofproperties,ObjectpropertiesandDatatypeproperties.Objectpropertiesarerelationshipsbetweentwoindividuals.（先介绍Objectproperties）如下是Objectproperties和Datatypeproperties,Objectpropertieslinkanindividualtoanindividual.【hasIngredien子hasBasehasTopping】我们可以创建Subproperties，它用来限定Supperproperties的范围。

Forexample,thepropertyhasFathermightspecialise（限定范围）themoregeneralpropertyofhasParent.小明有父亲大明，那么我们也可以说小明的双亲有大明。

“有父亲”就是“有双亲”的subproperty。

4.6InverseProperties（逆属性）【isIngredientOf子isBaseOfisToppingOf】如该例中：

hasBase和isBaseOf就是一对InversePropertiesForexample：

ifMatthewhasParentJean,thentheinversepropertywecaninferthatJeanhasChildMatthew.,4.7OWLObjectPropertyCharacteristics（特征）OWL允许通过使用propertycharacteristics来增强properties的含义（内涵）。

（1）FunctionalProperties,Ifapropertyisfunctional,foragivenindividual,therecanbeatmostoneindividualthatisrelatedtotheindividualviatheproperty.也就是说，Properties是单值的。

例如：

hasBirthMother，这个就是functional的，因为一个人他只能有一个生母。

另外：

IfwesaythattheindividualJeanhasBirthMotherLilyandwealsosaythattheindividualJeanhasBirthMotherMary,thenbecausehasBirthMotherisafunctionalproperty,wecaninferthatLilyandMarymustbethesameindividual.但是如果Lily和Mary明确的声明为两个不同的Individuals，那么就会出现矛盾（inconsistency）。

（2）InverseFunctionalProperties,就是FunctionalProperties的inverse如下：

（3）TransitiveProperties,Ifapropertyistransitive,andthepropertyrelatesindividualatoindividualb,andalsoindividualbtoindividualc,thenwecaninferthatindividualaisrelatedtoindividualcviapropertyP.如下：

注：

a）Ifapropertyistransitivethenitsinversepropertyshouldalsobetransitive.（祖先那个例子）b）ifapropertyistransitivethenitcannotbefunctional.,（4）Symmetric（对称）Properties,IfapropertyPissymmetric,andthepropertyrelatesindividualatoindividualbthenindividualbisalsorelatedtoindividualaviapropertyP.如下：

（5）Antisymmetric（反对称）properties,IfapropertyPisantisymmetric,andthepropertyrelatesindividualatoindividualbthenindividualbcannotberelatedtoindividualaviapropertyP.如下：

（6）Reexive（自反）properties,ApropertyPissaidtobereexivewhenthepropertymustrelateindividualatoitself.如下：

（7）Irreexive（非自反）properties,IfapropertyPisirreexive,itcanbedescribedasapropertythatrelatesanindividualatoindividualb,whereindividualaandindividualbarenotthesame.也就是说，这种properties只能连接不同的individuals。

如：

小明的父亲是大明，那么我们不能说小明的父亲是小明,4.8PropertyDomainsandRanges,【定义hasTopping的RangePizzaToppingdomainPizza】【定义isToppingOf的RangePizzadomainPizzaTopping】Propertiesmayhaveadomainandarangespecied（指定的）.Propertieslinkindividualsfromthedomaintoindividualsfromtherange.例如：

inmyPizza本体，thepropertyhasToppingwouldprobablylinkindividualsbelongingthetheclassPizzatoindividualsbelongingtotheclassofPizzaTopping.InthiscasethedomainofthehasToppingpropertyisPizzaandtherangeisPizzaTopping。

另外：

如果有ahasToppingb，并且a与b都是individuals，那么我们就可以说a属于classPizza，b属于classPizzaTopping。

通常来说，domainforapropertyistherangeforitsinverse,andtherangeforapropertyisthedomainforitsinverse,4.9描述和定义Classes,4.9.1PropertyRestrictionsOwl的restriction有三种：

QuantifierRestrictionsCardinalityRestrictionshasValueRestrictions.,1.quantifierrestrictions（existentialrestrictions和universalrestrictions）,Existentialrestrictions：

describeclassesofindividualsthatparticipateinatleastonerelationshipalongaspeciedpropertytoindividualsthataremembersofaspeciedclass.例子：

我至少（atleastone）买了一袋饼干从好又多超市。

再比如：

我做的蛋糕，上面至少覆盖了一层紫色奶酪,【Pizza限制hasBasesomePizzaBase】,universalrestrictions：

describeclassesofindividualsthatforagivenpropertyonlyhaverelationshipsalongthispropertytoindividualsthataremembersofaspecifiedclass.例子：

我买的东西都是从好又多市（或者我买东西只（only）从好又多超市）注：

Arestrictiondescribesananonymousclass（anunnamedclass）.Theanonymousclasscontainsalloftheindividualsthatsatisfytherestriction。

例如：

Existentialrestrictions“上面至少覆盖了一层紫色奶酪。

”这句话就描述了一个匿名类，任何上面覆盖至少一层紫色奶酪的individuals都属于该匿名类的，“我做的蛋糕”这个类也属于这个匿名类。

所以当我们对一个类进行限制时，在supperclass里定义。

2定义一些其他的类（一些使用技巧）,【Pizza子类NamedPizza】【NamedPizza子类MargheritaPizzahasatleastonetoppingsofMozzarellaToppingandTomatoTopping】【创建AmericanaPizza通过克隆MargheritaPizza因为他扩展了一个限制PepperoniTopping】【创建AmericanHotPizza通过克隆AmericanaPizza增加限制JalapenoPepperTopping】【创建SohoPizza克隆MargheritaPizza增加OliveTopping和ParmezanTopping】,4.10使用Reasoner（推理机）,thereasonershippedwithProtegeiscalledFact+.两种hierarchy：

InProtege4themanuallyconstructedclasshierarchyiscalledtheassertedhierarchy.Theclasshierarchythatisautomaticallycomputedbythereasoneriscalledtheinferredhierarchy.主要功能：

1，判断一个类是否是另一个类的子类2，consistencychecking（一致性检测）【为了使用推理机，我们先定义一个矛盾的类ProbeInconsistentTopping，让他既是CheeseTopping又是VegetableTopping的子类，前提是这两个类是disjoint的】：

Ifaclasshasbeenfoundtobeinconsistentitsiconwillbehighlightedinred.【将CheeseToppingVegetableTopping设为非disjoint的之后，再Classify，观察结果】,4.11充分必要条件（primitiveclass和definedclass）,Alloftheclassesthatwehavecreatedsofarhaveonlyusednecessaryconditionstodescribethem.Necessaryconditionscanbereadas,“Ifsomethingisamemberofthisclassthenitisnecessarytofulfilltheseconditions”.Withnecessaryconditionsalone,wecannotsaythat,“Ifsomethingfulfillstheseconditionsthenitmustbeamemberofthisclass”.只定义了必要条件的类叫做primitiveclass定义了充要条件的类叫做definedclass【定义Pizza的子类CheesyPizza定义限制hasToppingsomeCheeseTopping】【将其转化为充分必要条件】【Classify我们可以看出definedclass的不同】总结：

ifclassAisnowdefinedusingnecessaryandsufficientconditions,wecansaythatifanindividualisamemberoftheclassAitmustsatisfytheconditionsandwecannowsaythatifany（random）individualsatisestheseconditionsthenitmustbeamemberofclassA.,4.12AutomatedClassification（自动分类）,为什么要使用Reasoner。

当我们创建了成百上千的类时，使用Reasoner来自动计算子类父类之间的关系将是十分必要的。

没有了Reasoner我们很难保证大规模本体的健壮性和逻辑性。

自动分类这项技术，使得本体可维护并且模块化，它不仅使得其他的本体和程序能够reuse我们定义的本体，而且还最大限度的减少了使用者在建立多继承类时的错误。

【使用OWLViz显示类的继承层次结构】,4.13UniversalRestrictions（QuantifierRestrictions）,【创建一个Pizza的子类VegetarianPizza】【增加限制hasToppingonly（CheeseToppingorVegtableTopping）】ThismeansthatifsomethingisamemberoftheclassVegetarianPizzaitisnecessaryforittobeakindofPizzaanditisnecessaryforittoonly（universalquantier）havetoppingsthatarekindsofCheeseToppingorkindsofVegetableTopping，也可以没有，比如，中国现在实行计划生育，如果夫妻有了孩子那么只能有一个，但是这个夫妻也可以没有孩子。

那么就不存在only这个限制。

【将上面的必要条件转化为充分条件】,4.14AutomatedClassificationandOpenWorldReasoning,【使用推理机进行自动分类】我们发现MargheritaPizza和SohoPizza并没有被归类为VegetarianPizza的子类，但是按照我们的定义，MargheritaPizza和SohoPizza都至少有个蔬菜的顶部和奶酪的顶部，再看VegetarianPizza的充要条件，onlyhave蔬菜的顶部和奶酪的顶部的pizza都是VegetarianPizza。

但是ReasoninginOWL（DescriptionLogics）isbasedonwhatisknownastheopenworldassumption（OWA），意思是，除非我们明确的说明某个事物的存在，否则我们就不能说他是存在的。

分析上面的：

因为我们没有明确的指定他们只有奶酪和蔬菜顶，那么他们就可以有其他的顶部。

这样的话，他们就不符合VegetarianPizza的充要条件了。

为了使这两种pizza只有蔬菜和奶酪顶部，我们就得在hasTopping上使用closureaxiom（封闭公理）,4.14.1ClosureAxioms（封闭公理）,itcanonlybefilledbythespecifiedfillers.Therestrictionhasafillerthatistheunionofthefillersthatoccurintheexistentialrestrictionsfortheproperty。

【为MargheritaPizza的hasTopping添加封闭公理】【hasToppingonly（MozzarellaToppingorTomatoTopping）】【为其他几个pizza使用更方便的方法添加封闭公理】现在我们可以说，MargheritaPizza至少有一个MozzarellaTopping和TomatoTopping，并且thetoppingsmustonlybekindsofMozzarellaToppingorTomatoTopping。

【Classify之后我们看结果】,4.15ValuePartitions,ValuePartitionsare他并不属于任何一种本体语言的一部分，而是一种设计模式，类似于面向对象程序设计中的设计模式。

它可以改善我们对类的描述。

【创建thing的子类ValuePartition】【ValuePartition的子类SpicinessValuePartition（HotMediumMild）】【创建ObjectPropertyhasSpiciness并使其functional】【为SpicinessValuePartition增加coveringaxiom在equivalent里面输入HotorMediumorMild】,这种设计模式的效果我们可以看个对比图：

disjoint（关键词）,4.16AddingSpicinesstoPizzaToppings,【对PepperTopping的所有子类设置必要条件hasSpicinesssomeHot】【定义Pizza的子类SpicyPizza设置必要条件：

hasToppingsome（PizzaToppingandhasSpicinesssomeHot）】【将必要条件化为充要条件】Fillter描述了一个匿名类，这个顶是Pizzatopping，并且特别辣。

【Classifiy之后我们发现AmericanHotPizza成为了SpicyPizza的子类】,4.17CardinalityRestrictions（Owl的restriction中的第二种）,describetheclassofindividualsthathaveatleast（