OWL Web Ontology Language
Überblick

W3C Empfehlung vom 10. Februar 2004

Diese Version:

http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210/

Neueste Version:

http://www.w3.org/TR/owl-features/

Vorhergehende Version:

http://www.w3.org/TR/2003/PR-owl-features-20031215/

Autoren:

Deborah L. McGuinness (Knowledge Systems Laboratory, Stanford University)

Frank van Harmelen (Vrije Universiteit, Amsterdam) Frank.van.Harmelen@cs.vu.nl

Bitte beachten Sie die Errata für dieses Dokument, die normative Korrekturen enthalten können.

Siehe auch: Übersetzungen.

Copyright© 2004 W3C^® (MIT, ERCIM, Keio), All Rights Reserved. W3C liability, trademark, document use and software licensing rules apply.

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Zusammenfassung

Die OWL Web Ontology Language wurde entwickelt, um es Anwendungen zu ermöglichen den Inhalt von Informationen zu verarbeiten anstatt die Informationen dem Anwender nur zu präsentieren. OWL erleichtert durch zusätzliches Vokabular in Verbindung mit formaler Semantik stärkere Interpretationsmöglichkeiten von Web Inhalten als dies XML, RDF und RDFS ermöglichen. OWL besteht aus drei Untersprachen mit steigender Ausdrucksmächtigkeit: OWL Lite, OWL DL and OWL Full.

Dieses Dokument wurde für Leser erstellt, die einen ersten Eindruck von den Möglichkeiten bekommen möchten, die OWL bietet. Es stellt eine Einführung in OWL anhand der Beschreibung der Merkmale der drei Untersprachen von OWL dar. Kenntnisse von RDF Schema sind hilfreich für das Verständnis, aber nicht unbedingt erforderlich. Nach der Lektüre dieses Dokuments können sich interessierte Leser für detailliertere Beschreibungen und ausführliche Beispiele der Merkmale von OWL dem OWL Guide zuwenden. Die normative formale Definition von OWL findet sich unter OWL Semantics and Abstract Syntax.

Status dieses Dokuments

Inhaltsverzeichnis

1. Einführung
   1. Roadmap für dieses Dokument
   2. Warum OWL?
   3. Die drei Untersprachen von OWL
   4. Struktur dieses Dokuments
2. Übersicht über die Sprache
   1. OWL Lite Übersicht
   2. OWL DL and OWL Full Übersicht
3. Beschreibung der Sprache OWL Lite
   1. OWL Lite RDF Schema Merkmale
   2. OWL Lite Äquivalenz and Inäquivalenz
   3. OWL Lite Charakteristica der Properties
   4. OWL Lite Property Restriktionen
   5. OWL Lite Kardinalitätsrestriktionen
   6. OWL Lite Klassenschnittmengen
   7. OWL Datentypen
   8. OWL Lite Header Informationen
   9. OWL Lite Anmerkungen
   10. OWL Lite Versionierung
4. Beschreibung der Sprachen OWL DL und OWL Full
5. Zusammenfassung
6. 
   Verweise
7. Danksagung
8. Änderungsverzeichnis

1. Einführung

Dieses Dokument beschreibt die OWL Web Ontology Language. OWL wurde entwickelt, um es Anwendungen zu ermöglichen, den Inhalt von Informationen zu verarbeiten anstatt die Informationen dem Anwender nur zu präsentieren. OWL kann dazu benutzt werden, ausdrücklich die Bedeutung von Termen in Vokabularien und deren Verknüpfungen zu repräsentieren. Diese Repräsentation nennt man Ontologie. OWL bietet mehr Möglichkeiten Inhalt und Bedeutung auszudrücken, als dies von XML, RDF und RDFS ermöglicht wird. Des weiteren übertrifft OWL diese Sprachen in der Möglichkeit maschineninterpretierbaren Inhalt im Web zu repräsentieren. OWL ist eine überarbeitete Version der DAML+OIL web ontology language, die die aus dem Design und der Anwendung von DAML+OIL gewonnen Erkenntnisse in sich vereinigt.

1.1 Roadmap für dieses Dokument

OWL wird in einem ganzen Satz von Dokumenten beschrieben. Jedes ist für einen anderen Zweck und eine andere Zielgruppe bestimmt. Im folgenden finden Sie eine kurze Roadmap zur Navigation durch diese Dokumente:

• Dieser OWL Überblick gibt durch eine Liste der Sprachmerkmale mit kurzen Beschreibungen dieser Merkmale eine einfache Einführung in OWL.
• Der OWL Guide zeigt die Verwendung von OWL durch ein ausführliches Beispiel. Er beinhaltet ein Glossar der in den Dokumenten verwendeten Terminologie;
• Die OWL Referenz liefert eine systematische und kompakte (aber immernoch informativ formulierte) Beschreibung aller Modellbestandteile von OWL;
• Das OWL Semantics and Abstract Syntax Dokument ist die endgültige und formelle normative Definition der Sprache;
• Das OWL Web Ontology Language Test Cases Dokument beinhaltet einen große Zahl von von Musterbeispielen für die Sprache;
• Das OWL Use Cases and Requirements Dokument beinhaltet einen Satz von Anwendungsbeispielen für eine Web Ontologiesprache und es sind darin eine Reihe von Anforderungen an OWL zusammengestellt.

1.2 Warum OWL?

Das Semantic Web ist die Vision einer Zukunft des Webs, in dem Informationen eine ausdrückliche Bedeutung zugewiesen wird. Dies soll es für Maschinen einfacher machen automatisch Informationen aus dem Web zu verarbeiten und zusammenzuführen. Das Semantic Web baut auf den Möglichkeiten von XML auf, angepasste Auszeichnungsschemata zu definieren und auf den flexiblen Ansatz der Datenrepräsentation von RDF. Die erste Schicht oberhalb von RDF, die für das Semantic Web notwendig ist, ist eine Onotologiesprache, die formal die Bedeutung der in Web-Dokumenten verwendeten Terminologie beschreibt. Wenn man von Maschinen erwarten will, dass sie nützliche Folgerungen aus diesen Dokumenten ziehen, muß die Sprache über die grundlegende Semantik von RDF Schema hinausgehen. Das OWL Use Cases and Requirements Document bietet weitere Details über Ontologien, es zeigt den Bedarf für eine Web Ontologie Sprache durch sechs Anwendungsbeispiele, and formuliert Design Ansprüche, Anforderungen und Ziele von OWL.

OWL wurde entwickelt, um das Bedürfnis nach einer Ontologiesprache für das Netz zu befriedigen. OWL ist Teil des wachsenden Bestandes von W3C Empfehlungen für das Semantic Web.

• XML stellt eine Syntax für strukturierte Dokumente zur Verfügung, nutzt aber keine semantische Eingrenzung der Bedeutung dieser Dokumente.

• XML Schema ist die Sprache um die Struktur von XML Dokumenten festzulegen und erweitert XML auch um die Datentypen.

• RDF ist ein Datenmodell für Resourcen und Relationen zwischen diesen. Es stellt eine einfache Semantik für das Datenmodell zur Verfügung. Diese Datenmodelle können in XML repräsentiert werden.

• RDF Schema ist ein Vokabular zur Beschreibung der Eigenschaften und Klassen von RDF Resourcen, mit einer Semantik für verallgemeinernde Hierarchien solcher Eigenschaften und Klassen.

• OWL fügt mehr Vokabeln zur Beschreibung von Eigenschaften und Klassen hinzu: unter anderem: Relationen zwischen Klassen (z.B. Disjunktheit), Kardinalität (z.B. "genau einer"), Äquivalenz, mehr Propertietypen, Charakteristika von Properties (z.B. Symmetrie), und Klassen, die durch die Aufzählung ihrer Mitglieder definiert werden.

1.3 Die drei Untersprachen von OWL

OWL bietet drei Untersprachen mit zunehmender Ausdrucksstärke. Diese wurden für die Verwendung durch spezielle Gruppen von Entwicklern und Anwendern entwickelt.

• OWL Lite unterstützt primär den Benutzer, der eine Klassifikationshierarchie und einfache Restriktionen benötigt. Zum Beispiel erlaubt es zwar Kardinalitätsrestriktionen, aber nur die Kardinalitätswerte 0 und 1. Es sollte einfacher sein Tools für OWL Lite zu entwickeln, als für seine ausdrucksstärkeren Verwandten, außerdem bietet OWL Lite eine schnelle Möglichkeit zur Migration von Thesauri und anderen Taxonomien. OWL hat auch eine geringere formale Komplexität als OWL DL, siehe Abschnitte zu OWL Lite in der OWL Referenz für weitere Details.

• OWL DL unterstützt die Benutzer, die das Maximum an Ausdrucksstärke haben möchten und behält dabei die vollständige Verarbeitbarkeit (alle Folgerungen können garantiert gezogen werden) und Entscheidbarkeit (jede Verarbeitung wird in endlicher Zeit durchgeführt). OWL DL schließt alle OWL Sprachkonstrukte ein, diese können aber nur unter bestimmten Bedingungen verwendet werden (z.B. kann eine Klasse Unterklasse vieler Klassen sein, eine Klasse kann aber keine Instanz einer anderen Klasse sein). OWL DL wird so genannt, weil es den Anforderungen der Description Logics genügt, einem Forschungsfeld, das die Logik behandelt, die die formelle Basis von OWL begründet.

• OWL Full ist für Benutzer gedacht, die maximale Ausdrucksstärke und die syntaktische Freiheit von RDF möchten, allerdings ohne eine Garantie der Verarbeitbarkeit. Zum Beispiel kann in OWL Full eine Klasse gleichzeitig als Collection von Individuals behandelt werden und als eigenes Individual. OWL Full erlaubt es einer Ontologie die Bedeutung von vordefiniertem (RDF oder OWL) Vokabular zu erweitern. Es ist unwahrscheinlich, dass irgendeine Schlussfolgerungssoftware das komplette Schlussfolgern für jedes Feature von OWL Full unterstützen können wird.

Jede dieser Untersprachen ist eine Erweiterung des einfacheren Vorgängers, sowohl in dem, was korrekterweise ausgedrückt werden kann, als auch in dem, was gültig geschlussfolgert werden kann. Die folgenden Beziehungen bestehen. Nicht jedoch ihre Umkehrung.

• Jede korrekte OWL Lite Ontologie ist eine korrekte OWL DL Ontologie.
• Jede korrekte OWL DL Ontologie ist eine korrekte OWL Full Ontologie.
• Jede gültige OWL Lite Schlussfolgerung ist eine gültige OWL DL Schlussfolgerung.
• Jede gültige OWL DL Schlussfolgerung ist eine gültige OWL Full Schlussfolgerung.

Ontologie-Entwickler, die OWL verwenden möchten, sollten bedenken, welche Untersprache ihren Bedürfnissen am besten entspricht. Die Wahl zwischen OWL Lite und OWL DL hängt vom Grad ab, bis zu welchem man die stärkere Ausdruckskraft von OWL DL benötigt. Die Wahl zwischen OWL DL und OWL Full hängt hauptsächlich davon ab, bis zu welchem Grad man die Meta-Modelling-Möglichkeiten von RDF Schema benötigt (z.B. Klassen von Klassen zu definieren, oder Klassen Eigenschaften zuweisen zu können). Wenn man OWL Full anstatt OWL DL benutzt, ist die Unterstützung durch Schlussfolgerungssoftware weniger vorhersagbar, da es bisher noch keine OWL Full Implementationen gibt.

1.4 Struktur dieses Dokuments

Dieses Dokument beschreibt zuerst die Merkmale von OWL Lite, gefolgt von der Beschreibung der Merkmale, die in OWL DL und OWL Full hinzukommen. (OWL DL und OWL Full beinhalten die gleichen Merkmale, OWL Full ist nur freier, was die Kombination dieser Merkmale angeht).

2. Übersicht über die Sprache

Kursiv geschriebene Ausdrücke sind OWL-Ausdrücke. Die Prefixe rdf: oder rdfs: werden verwendet, wenn die Ausdrücke bereits in RDF oder RDF Schema existieren. Andernfalls wird der Ausdruck durch OWL eingeführt. So zeigt der Ausdruck rdfs:subPropertyOf, dass subPropertyOf bereits im rdfs Vokabular (technisch gesprochen: im rdfs namespace) enthalten ist. Auch wird der Ausdruck Class präziser definiert mit owl:Class und ist so ein Ausdruck, der durch OWL eingeführt wird.

2.1 OWL Lite Übersicht

Die Liste der OWL Lite Sprachausdrücke wird im folgenden angegeben.

2.2 OWL DL and Full Übersicht

Die Liste der OWL DL und OWL Full Ausdrücke, die zusätzlich zu denen von OWL Lite bestehen oder diese erweitern:

3. Beschreibung der Sprache OWL Lite

Dieser Abschnitt bietet eine informelle Beschreibung der OWL Lite Sprachfeatures. Hier wird die spezielle Syntax dieser Features nicht angesprochen (siehe OWL Referenz für Definitionen). Jedes Sprachmerkmal ist verlinkt mit der entsprechenden Stelle im OWL Guide für mehr Beispiele und die Anleitung zur Verwendung.

OWL Lite nutzt nur einige der OWL Sprachmerkmale und hat mehr Einschränkungen, was die Benutzung dieser Merkmale betrifft, als OWL DL oder OWL Full. Zum Beispiel können in OWL Lite Klassen nur bezüglich benannter Oberklassen definiert werden (Oberklassen können keine beliebigen Ausdrücke sein), und es können nur bestimmte Arten von Klassenrestriktionen verwendet werden. Gleichheit zwischen Klassen sowie Unterklasse Relationen zwischen Klassen sind ebenfalls nur zwischen benannten Klassen erlaubt und nicht zwischen beliebigen Klassenausdrücken. Ebenso können Restrictions in OWL Lite nur auf benannte Klassen angewendet werden. Auch bietet OWL Lite nur begrenzte Notationen von Kardinalität - die einzigen Kardinalitäten, die explizit ausgesagt werden dürfen, sind 0 oder 1.

3.1 OWL Lite RDF Schema Merkmale

Die folgenden OWL Lite Merkmale, die mit RDF Schema in Verbindung stehen, gibt es:

• Class: Eine Klasse definiert eine Gruppe von Individuals, die zusammengehören, weil sie einige Eigenschaften gemeinsam haben. Zum Beispiel sind Deborah und Frank beide Mitglieder der Klasse Person. Klassen können durch subClassOf in einer Hierarchie organisiert werden. Es gibt die vordefinierte allgemeinste Klasse Thing der alle Individuals angehören und die eine Oberklasse aller OWL Klassen ist. Es gibt außerdem die vordefinierte speziellste Klasse Nothing. Sie ist die Klasse, die keine Instanzen besitzt und eine Unterklasse jeder OWL Klasse ist.
• rdfs:subClassOf: Klassenhierarchien können erstellt werden, indem man eine oder mehrere Aussagen macht, die besagen, dass eine Klassen eine Unterklasse einer anderen Klasse ist. Zum Beispiel könnte die Klasse Person als Unterklasse der Klasse Säugetier definiert werden. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass ein Individuum, das eine Person ist, auch ein Säugetier ist.
• rdf:Property: Properties (Eigenschaften) können verwendet werden um Beziehungen zwischen Individuen oder von Individuen zu Datenwerten auszusagen. Beispiele für Properties sind: hasChild, hasRelative, hasSibling und hasAge. Die ersten drei kann man benutzen, um eine Instanz der Klasse Person mit einer anderen Instanz der Klasse Person zu verknüpfen (sie sind deshalb Erscheinungen von ObjectProperty). Die letzte (hasAge) kann man verwenden, um eine Instanz der Klasse Person mit einer Instanz des Datentyps Integer zu verbinden (sie ist deshalb eine Ausprägung von DatatypeProperty). Beide owl:ObjectProperty und owl:DatatypeProperty sind Unterklassen der RDF Klasse rdf:Property.
• rdfs:subPropertyOf: Properitehierarchien können erstellt werden, indem man eine oder mehrere Aussagen macht, dass eine Eigenschaft eine Untereigenschaft von einer oder mehreren Eigenschaften ist. Zum Beispiel kann hasSibling als Untereigenschaft von hasRelative festgelegt werden. Dadurch kann ein logisch Denkender ableiten, dass, wenn ein Individuum durch die hasSibling Property mit einem anderen Individuum in Beziehung steht, es auch durch die hasRelative Property mit diesem in Beziehung steht.
• rdfs:domain: Eine Domäne einer Property schränkt die Individuen ein, auf welche diese Property angewendet werden kann. Wenn eine Property ein Individuum mit einem anderen verknüpft und diese Property eine Klasse als eine ihrer Domänen besitzt, muss das Individuum dieser Klasse angehören. Zum Beispiel kann der hasChild Property die Domain Säugetier zugewiesen werden. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass wenn Frank hasChild Anna, dann muss Frank ein Säugetier sein. Merke: rdfs:domain nennt man eine globale Restriktion, da die Beschränkung einer Property auferlegt wird und zwar nicht nur dann, wenn sie mit einer speziellen Klasse verknüpft ist. Für weitere Informationen siehe die Erläuterungen unten.
• rdfs:range: Der Wertebereich einer Property limitiert die Individuen, die eine Property als Wert besitzen darf. Wenn eine Property ein Individuum mit einem anderen verknüpft und die Property als Wertebereich eine Klasse hat, muss das andere Individuum dieser Wertebereichsklasse angehören. Zum Beispiel kann der Property hasChild der Wertebereich Säugetier zugewiesen werden. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass wenn Louis mittels hasChild mit Deborah verknüpft ist (Deborah ist das Kind von Louise), dann ist Deborah ein Säugetier. Range ist ebenso wie Domain eine globale Restriktion. Auch hier: Siehe die Erläuterungen zu lokalen Restriktionen unten (z.B. AllValuesFrom) für mehr Information.
• Individual : Individuals (Individuen) sind Instanzen von Klassen. Properties kann man verwenden, um Individuen miteinander zu verknüpfen. Zum Beispiel kann ein mit Deborah bennantes Individuum, als Instanz der Klasse Person beschrieben werden und die Property hasEmployer kann verwendet werden, um das Individuum Deborah mit dem Individuum StanfordUniversity zu verknüpfen.

3.2 OWL Lite Äquivalenz and Inäquivalenz

• equivalentClass : Über zwei Klassen kann Äquivalenz ausgesagt werden. Äquivalente Klassen haben die gleichen Instanzen. Äquivalenz kann verwendet werden um synonyme Klassen zu erstellen. Zum Beispiel kann Auto als equivalentClass zu Personenkraftwagen definiert werden. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass jedes Individuum, welches eine Instanz der Klasse Auto ist, auch eine Instanz der Klasse Personenkraftwagen ist und umgekehrt.
• equivalentProperty: Über zwei Properties kann ausgesagt werden, dass sie äquivalent sind. Äquivalente Properties verbinden ein Individuum mit dem gleichen Satz von anderen Individuen. Äquivalenz kann verwendet werden, um synonyme Properties zu erstellen. hasLeader kann zum Beispiel als equivalentProperty zu hasHead definiert werden. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass wenn X durch die Property hasLeader mit Y verknüpft ist, dann X auch durch die Property hasHead mit Y verknüpft ist und umgekehrt. Ein logisch Denkender kann auch ableiten, dass hasLeader eine Untereigenschaft von hasHead ist und hasHead eine Untereigenschaft von hasLeader.
• sameAs:Über zwei Individuen kann ausgesagt werden, dass sie das gleiche sind. Dieses Konstrukt kann man verwenden, um eine Vielzahl verschiedener Namen zu erstellen, die alle auf das gleiche Individuum verweisen. Zum Beispiel kann man aussagen, dass das Individuum Deborah das gleiche ist, wie das Individuum DeborahMcGuiness.
• differentFrom:Über ein Individuum kann ausgesagt werden dass es sich von anderen Individuen unterscheidet. Zum Beispiel kann man aussagen, dass das Individuum Frank sich von den Individuen Deborah und Frank unterscheidet. Wenn also die Individuen Frank und Deborah beide Werte einer Eigenschaft sind, von der angegeben wird, functional zu sein (d.h. die Eigenschaft hat höchstens einen Wert), dann ergibt sich ein Widerspruch. Explizit auszusagen, dass Individuen unterschiedlich voneinander sind kann wichtig sein, wenn man Sprachen wie OWL (und RDF) verwendet, die nicht davon ausgehen, dass Individuen einen und nur einen Namen besitzen. Zum Beispiel kann ein logisch Denkender ohne zusätzliche Information nicht ableiten, dass Frank und Deborah Namen für unterschiedliche Individuen sind.
• AllDifferent: Über eine Anzahl von Individuen kann mit einer AllDifferent-Aussage ausgesagt werden, dass sie alle voneinander verschieden (eng.: mutually distinct) sind. Zum Beispiel könnte durch ein AllDifferent-Statement ausgesagt werden, dass Frank, Deborah und Jim voneinenader verschieden sind. Anders als bei differentFrom, würde dies erzwingen, dass auch Jim und Deborah aus obigem Beispiel verschieden sind (nicht nur, dass Frank verschieden von Deborah und Frank verschieden von Jim ist, sondern auch dass Deborah und Jim verschieden sind). Das AllDifferent Konstrukt ist besonders nützlich, wenn es eine Reihe unterschiedlicher Objekte gibt und wenn man als Ersteller daran interessiert ist, festzulegen dass es nur eindeutige Namen innerhalb dieser Reihe von Objekten gibt. Es wird in Verbindung mit distinctMembers verwendet, um auszusagen, dass alle Mitglieder einer Liste verschieden und paarweise disjunkt sind.

3.3 OWL Lite Charakteristika der Properties

• inverseOf:Es kann ausgesagt werden, dass eine Property die Inverse einer anderen Property ist. Wenn über die Property P1 ausgesagt wird, die Inverse zur Property P2 zu sein und wenn X mit Y durch P2 verknüpft ist, dann ist Y mit X durch P1 verknüpft. Beispiel: Wenn hasChild die Inverse zu hasParent ist und Deborah hasParent Louise, kann ein logisch Denkender ableiten, dass Louise hasChild Deborah.
• TransitiveProperty: Über Properties kann ausgesagt werden, dass sie transitiv sind. Wenn eine Property transitiv ist und wenn das Paar (x,y) eine Instanz der transitiven Property P ist und wenn das Paar (y,z) auch eine Instanz von P ist, dann ist das Paar (x,z) auch eine Instanz von P. Beispiel: Wenn die Property Vorfahre als transitiv definiert wird und Sara ein Vorfahre von Louise ist (d.h. (Sara, Louise) ist eine Instanz der Property Vorfahre), und Louise Vorfahre von Deborah (d.h. Louise, Deborah) ist, dann kann ein logisch Denkender ableiten, dass Sara Vorfahre von Deborah ist (d.h. (Sara,Deborah) ist eine Instanz der Property Vorfahre). OWL Lite (und OWL DL) erzwingen die Nebenbedingung, dass transitive Properties (und ihre Unterproperties) keine maxCardinality 1 Restriktion haben können. Ohne diese Nebenbedingung wären OWL Lite und OWL DL Sprachen, die keine eindeutigen Entscheidungen zulassen würden. Siehe Abschnitt Property Axiom des Dokuments OWL Semantics and Abstract Syntax für weitere Informationen.
• SymmetricProperty: Es kann ausgesagt werden, dass Properties symmetrisch sind. Wenn eine Property symmetrisch ist und wenn das Paar (x,y) eine Instanz dieser symmentrischen Property P ist, dann ist das Paar (y,x) ebenfalls eine Instanz von P. Beispiel: Die Property Freund kann als symmetrisch definiert werden. Dann kann ein logischer Denker, dem gesagt wird, dass Frank ein Freund von Deborah ist, ableiten, dass Deborah ein Freund von Frank ist.
• FunctionalProperty : Über Properties kann ausgesagt werden, dass sie nur einen Wert besitzen. Wenn eine Property eine FunctionalProperty ist kann sie nicht mehr als einen Wert für jedes Individuum haben (sie kann auch keinen Wert haben). Dieses Charakteristikum wird auch als Besitz einer einwertigen Eigenschaft bezeichnet. FunctionalProperty ist eine Abkürzung für die Aussage, dass die minimale Kardinalität einer Eigenschaft 0 ist und die maximale Kardinalität 1. Zum Beispiel: hasPrimaryEmployer kann als FunctionalProperty definiert werden. Daraus kann ein logischer Denker schließen, dass kein Individuum mehr als einen Hauptarbeitgeber haben kann. Das heißt aber nicht, dass jede Person mindestens einen Hauptarbeitgeber haben muss.
• InverseFunctionalProperty: Über eine Property kann ausgesagt werden, dass sie invers funktional ist. Wenn eine Property invers funktional ist, dann ist die Inverse dieser Property funktional. Also hat die Inverse einer Property höchstens einen Wert für jedes Individuum. Dieses Charakteristikum wird auch als unzweideutige Eigenschaft bezeichnet. Zum Beispiel kann ausgesagt werden, dass hasUSSocialSecurityNumber (ein eindeutiger Bezeichner für Bewohner der Vereinigten Staaten) invers funktional (oder unzweideutig) ist. Die Inverse dieser Property (die man als isTheSocialSecurityNumberFor bezeichnen kann) hat höchstens einen Wert für jedes Individuum der Klasse Sozialversicherungsnummern. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass keine zwei verschiedenen Instanzen von Person die gleiche Sozialversicherungsnummer haben können und er kann auch ableiten, dass wenn zwei Instanzen der Klasse Person die gleiche Sozialversicherungsnummer haben, dann bezeichnen diese beiden Instanzen die selbe Person.

3.4 OWL Lite Property Restriktionen

• allValuesFrom: Die Einschränkung allValuesFrom wird über eine Property unter Berücksichtigung einer Klasse ausgesagt. Das heißt, dass diese Property für diese spezielle Klasse eine lokale Wertebereichseinschränkung hat. Also wenn eine Instanz der Klasse durch diese Property mit einem anderen Individuum verknüpft ist, dann kann man über das zweite Individuum herausfinden, dass es eine Instanz dieser lokalen Wertebereichsklasse ist. Beispiel: Die Klasse Person kann eine Property hasDaughter haben, die eingeschränkt ist auf allValuesFrom der Klasse Woman. Das heißt, dass wenn eine Person Louise hasDaughter Deborah, dann kann ein logisch Denkender ableiten, dass Deborah eine Instanz der Klasse Woman ist. Diese Beschränkung erlaubt es, die Property hasDaughter mit anderen Klassen zu verwenden, z.B. der Klasse Katze, und dabei eine entsprechende Wertebereichseinschränkung für die Verwendung mit dieser Klasse zu nutzen. In diesem Falle würde hasDaughter die lokale Wertebereichseinschränkung von Katze haben, wenn die Property mit dieser Klasse verknüpft wird und die lokale Wertebereichsbeschränkung Person, wenn sie mit der Klasse Person verknüpft wird. Merke, dass ein logisch Denkender nicht alleine aus einer allValuesFrom Einschränkung ableiten kann, dass es tatsächlich mindestens einen Wert für diese Property gibt.
• someValuesFrom: Die Einschränkung someValuesFrom wird über eine Property unter Berücksichtigung einer Klasse ausgesagt. Eine spezielle Klasse kann eine Einschränkung für eine Property haben, die besagt, dass mindestens ein Wert dieser Eigenschaft von einem bestimmten Typ ist. Zum Beispiel kann die Klasse SemanticWebPaper eine someValuesFrom Restriktion für die Property hasKeyword haben, die aussagt, dass irgendein Wert der hasKeyword-Property eine Instanz der Klasse SemanticWebTopic sein soll. Dies erlaubt es für die Möglichkeit, dass es mehrere Keywords gibt und so lang eines oder mehrere davon eine Instanz der Klasse SemanticWebTopic sind, dass das Paper die someValuesFrom Einschränkung erfüllt. Anders als allValuesFrom, erzwingt someValuesFrom nicht, dass alle Werte der Property Instanzen der gleichen Klasse sind. Wenn myPaper eine Instanz der SemanticWebPaper Klasse ist, dann ist myPaper durch die hasKeyword Property mit mindestens einer Instanz der SemanticWebTopic Klasse. Merke: Ein logischer Denker kann nicht ableiten (wie er es mit allValuesFrom ableiten könnte), dass alle Werte von hasKeyword Instanzen der SemanticWebTopic Klasse sind.

3.5 OWL Lite Kardinalitätsrestriktionen

OWL Lite beinhaltet eine eingeschränkte Form von Kardinalitätsrestriktionen. OWL (und OWL Lite) Kardinalitätseinschränkungen werden als lokale Restriktionen bezeichnet, da sie unter Berücksichtigung einer speziellen Klasse auf Properties angewendet werden. Das heißt, die Einschränkungen begrenzen die Kardinalität dieser Property auf Instanzen dieser Klasse. OWL Lite Kardinalitätsrestriktionen sind begrenzt, da sie nur Aussagen erlauben die Kardinalitäten mit den Werten 0 und 1 betreffen (sie erlauben keine beliebigen Werte für Kardinalität, wie in OWL DL und OWL Full).

• minCardinality: Kardinalität wird unter Berücksichtigung einer speziellen Klasse über eine Property ausgesagt. Wenn eine minCardinality von 1 für eine Property unter Berücksichtigung einer speziellen Klasse ausgesagt wird, dann wird jede Instanz dieser Klasse mit mindestens einem Individuum durch diese Property verknüpft. Diese Einschränkung stellt einen anderen Weg dar, zu sagen, dass die Property für alle Instanzen dieser Klasse einen Wert haben muss. Beispiel: Jede Instanz der Klasse Eltern hat eine minimale Kardinalität von 1 bezüglich der Property hatNachkommen, nicht so die Klasse Person. Wenn ein logischer Denker weiß, das Louise eine Person ist, kann er nichts über die minimale Kardinalität bzgl. der Property hatNachkommen aussagen. Wenn Louise aber eine Instanz der Klasse Eltern ist, kann der logische Denker ableiten, dass Louise mit mindestens einem Individuum durch die Property hatNachkommen verknüpft ist. In OWL Lite sind nur minimale Kardinalitäten von 0 oder 1 erlaubt. Eine minimale Kardinalität von 0 für eine Property sagt (wenn keine weitere Information vorliegt) nur, dass diese Eigenschaft bzgl. einer Klasse optional ist. Z.B. kann die minimale Kardinalität für hatNachkommen bzgl. der Klasse Person 0 sein, während sie gleichzeitig für die Unterklasse Eltern 1 ist.
• maxCardinality: Kardinalität wird unter Berücksichtigung einer bestimmten Klasse über eine Property ausgesagt. Wenn eine maxCardinality von 1 über eine Property bzgl. einer Klasse ausgesagt wird, dann kann jede Instanz dieser Klasse maximal mit einem Individuum durch diese Property verknüpft werden. Die maxCardinality 1 Beschränkung wird manchmal als funktionale oder eindeutige Property bezeichnet. Beispiel: Die Property istInEinemWahlbezirkRegistriert für die Klasse BürgerDerUSA darf eine maximale Kardinalität von eins haben (weil die Bürger nur in einem Wahlbezirk wählen dürfen). Daraus kann ein logischer Denker ableiten, dass einzelne Instanzen der Klasse BürgerDerUSA nicht mit zwei oder mehreren verschiedenen Individuen durch die istInEinemWahlbezirkRegistriert Property verknüpft sein dürfen. Es kann sinnvoll sein, die Aussage zu treffen, dass bestimmte Klassen keine Werte für eine bestimmte Property haben. Beispiel: Instanzen der Klasse UnverheiratetePerson sollte mit keinem Individuum durch die Property hatEhepartner verknüpft sein. Diese Situation wird durch eine maximale Kardinalität von null für die hatEhepartner Property der Klasse UnverheiratetePerson, repräsentiert.
• cardinality: Diese Einschränkung wird der Bequemlichkeit halber zur Verfügung gestellt, um Aussagen für eine Klasse zu treffen, dass minCardinality und maxCardinality beide 0 oder beide 1 sind. Beispiel: Die Klasse Person hat genau einen Wert für die Property hatLeiblicheMutter. Daraus kann ein logisch Denkender ableiten, dass nicht zwei verschiedene Instanzen der Klasse Mutter, Werte für die hatLeiblicheMutter Eigenschaft ein und derselben Person sein können.

3.6 OWL Lite Klassenschnittmengen

• intersectionOf: OWL Lite erlaubt die Schnittmengenbildung von benannten Klassen und Restriktionen. Zum Beispiel kann die Klasse AngestelltePerson als intersectionOf Person und AngestelltenDingen (die wiederrum definiert werden kann als Dinge, die minCardinality 1 für die Property hatArbeitgeber haben) beschrieben werden. Daraus kann ein logischer Denker ableiten, dass jede einzelne AngestelltePerson mindestens einen Arbeitgeber haben muss.

3.7 OWL Datentypen

OWL verwendet die RDF Mechanismen für Datenwerte. Siehe den OWL Guide Abschnitt über Datentypen für eine detailierte Beschreibung der implementierten OWL Datentypen, die hauptsächlich den XML Schema Datentypen entstammen.

3.8 OWL Lite Header Information

3.9 OWL Lite Anmerkungen

3.10 OWL Lite Versionierung

4. Beschreibung der Sprachen OWL DL and OWL Full

• oneOf: (enumerated classes): Klassen können durch die Aufzählung der Individuen, die die Klasse bilden, beschrieben werden. Die Mitglieder der Klasse sind genau die Aufgezählten, nicht mehr und nicht weniger. Zum beispiel kann die Klasse Wochentage durch einfaches Aufzählen der Individuen Montag, Dienstag, ... Sonntag beschrieben werden. Ein logisch Denkender kann die maximale Kardinalität (7) jeder Property, die als allValuesFrom Einschränkung Wochentage hat, ermitteln.
• hasValue: (property values): Von einer Property kann verlangt werden, dass sie bestimmte Individuen als Wert besitzt. Zum Beispiel können Instanzen der Klasse dutchCitizens als die Leute charakterisiert werden, die als Wert für Nationalität theNetherlands haben. (Der Wert Nationalität, theNetherlands, ist eine Instanz der Klasse von Nationalitäten)
• disjointWith: Klassen können als disjunkt voneinander definiert werden. Zum Beispiel können Mann und Frau als disjunkte Klassen definiert werden. Von dieser disjointWith Aussage, kann ein logisch Denkender eine Inkonsistenz ableiten, wenn ein Individuum eine Instanz von beiden ist und ähnlich kann er ableiten, dass wenn A eine Instanz von Mann ist, es keine Instanz von Frau ist.
• unionOf, complementOf, intersectionOf (Boolean combinations): OWL DL und OWL Full erlauben beliebige boolsche Kombinationen von Klassen und Properties: unionOf, complementOf und intersectionOf. Zum Beispiel kann man durch die Benutzung von unionOf aussagen, dass eine Klasse Dinge enthält, die entweder UScitizens oder DutchCitizens sind. Durch die Benutzung von complementOf kann man aussagen, dass Kinder keine SeniorCitizens sind (d.h. die Klasse Kinder ist eine Unterklasse des Gegenteils von SeniorCitizens). Staatsbürgerschaft der EU kann umschrieben werden als Vereinigung von Staatsbürgerschaften aller Mitgliedsstaaten.
• minCardinality, maxCardinality, cardinality (full cardinality): Während in OWL Lite Kardinalitäten auf mindestens, höchstens oder genau 0 oder 1 eingeschränkt sind, erlaubt OWL full Kardinalitätsaussagen für beliebige nichtnegative Integerwerte. Zum Beispiel würde die Klasse DINKs ("Dual Income, No Kids") die Kardinalität der Property hasIncome auf eine minimale Kardinalität von 2 beschränken (während die Property hasChild auf 0 würde beschränkt werden müssen).
• complex classes : In vielen Konstruktionen schränkt OWL Lite die Syntax auf einfache Klassennamen (z.B. in subClassOf oder equivalentClass Aussagen) ein. OWL full erweitert diese Einschränkung um beliebig komplexe Klassenbeschreibungen, bestehend aus enumerated classes, Einschränkungen von Properties, und boolsche Kombinationen. Auch erlaubt OWL Full die Verwendung von Klassen als Instanzen (während OWL DL und OWL Lite dies nicht zulassen.) Mehr zu diesem Thema im "Design for Use" Abschnitt des Guide Dokuments.

5. Zusammenfassung

Verweise

[OWL Guide]

OWL Web Ontology Language Guide, Michael K. Smith, Chris Welty, and Deborah L. McGuinness, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-guide-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl-guide/ .

[OWL Reference]

OWL Web Ontology Language Reference, Mike Dean and Guus Schreiber, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-ref-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl-ref/ .

[OWL Abstract Syntax and Semantics]

OWL Web Ontology Language Semantics and Abstract Syntax, Peter F. Patel-Schneider, Pat Hayes, and Ian Horrocks, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-semantics-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl-semantics/ .

[OWL Test]

OWL Web Ontology Language Test Cases, Jeremy J. Carroll and Jos De Roo, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-test-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl-test/ .

[OWL Requirements]

OWL Web Ontology Language Use Cases and Requirements, Jeff Heflin, Editor, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-webont-req-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/webont-req/ .

[OWL Issues]

Web Ontology Issue Status. Michael K. Smith, ed. 1 November 2003.

[DAML+OIL Reference]

DAML+OIL Reference Description . Dan Connolly, Frank van Harmelen, Ian Horrocks, Deborah L. McGuinness, Peter F. Patel-Schneider, and Lynn Andrea Stein. W3C Note 18 December 2001.

[XML]

Extensible Markup Language (XML).

[XML Schema]

XML Schema .

[XML-SCHEMA2]

XML Schema Part 2: Datatypes - W3C Recommendation, World Wide Web Consortium, 2 May 2001.

[RDF/XML Syntax]

RDF/XML Syntax Specification (Revised), Dave Beckett, Editor, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-syntax-grammar-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar/ .

[RDF Concepts]

Resource Description Framework (RDF): Concepts and Abstract Syntax, Graham Klyne and Jeremy J. Carroll, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-concepts-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/rdf-concepts/ .

[RDF Schema]

RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema, Dan Brickley and R. V. Guha, Editors, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-schema-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/rdf-schema/ .

[RDF Semantics]

RDF Semantics, Patrick Hayes, Editor, W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-mt-20040210/ . Latest version available at http://www.w3.org/TR/rdf-mt/ .

[Description Logics]

The Description Logic Handbook. Franz Baader, Diego Calvanese, Deborah McGuinness, Daniele Nardi, Peter Patel-Schneider, editors. Cambridge University Press, 2003; and Description Logics Home Page.

Danksagung

Dieses Dokument ist das Ergebnis umfangreicher Diskussionen innerhalb der Web Ontology Arbeitsgruppe als ganzes. Teilnehmer dieser Arbeitsgruppe sind: Yasser alSafadi, Jean-Francois Baget, James Barnette, Sean Bechhofer, Jonathan Borden, Frederik Brysse, Stephen Buswell, Jeremy Carroll, Dan Connolly, Peter Crowther, Jonathan Dale, Jos De Roo, David De Roure, Mike Dean, Larry Eshelman, Jérome Euzenat, Tim Finin, Nicholas Gibbins, Sandro Hawke, Patrick Hayes, Jeff Heflin, Ziv Hellman, James Hendler, Bernard Horan, Masahiro Hori, Ian Horrocks, Jane Hunter, Francesco Iannuzzelli, Rüdiger Klein, Natasha Kravtsova, Ora Lassila, Massimo Marchiori, Deborah McGuinness, Enrico Motta, Leo Obrst, Mehrdad Omidvari, Martin Pike, Marwan Sabbouh, Guus Schreiber, Noboru Shimizu, Michael Sintek, Michael K. Smith, John Stanton, Lynn Andrea Stein, Herman ter Horst, David Trastour, Frank van Harmelen, Bernard Vatant, Raphael Volz, Evan Wallace, Christopher Welty, Charles White, und John Yanosy.

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