本体建模学习笔记

1. 语义网 & 语义网络

1.1 链接数据与知识图谱 的区别

1.2 本体构建的两种方式

     1.3 知识图谱数据的来源

0. RDF、OWL 与RDFS

0.1 RDF序列化

0.2 关系 / 属性

0.3 RDFS词汇

0.4 本体映射词汇（Ontology Mapping）

2. Protege实现本体建模示例

2.0 下载与安装

2.1 功能说明

2.1  数据属性、对象属性

2.2  描述属性特征的词汇

2.3 属性约束

2.4 示例

1. 描述 购买记录bill中有甜食：

2. 表示“买甜食超过2次的人” 

参考文献

语义网络指Semantic Network，语义网指Semantic Web。不管在哪个语义网络中，表达is-a关系，我们都用rdf:type

语义网（Semantic Web）和链接数据（Linked Data）倾向于描述万维网中资源、数据之间的关系。

RDF，OWL和SPARQL称为语义网的三大核心技术。RDF本质上是一种数据模型，使用SPARQL查询RDF格式的数据。

 本体主要由实例个体(Individuals)，属性(Properties)和类(Classes)构成，三者之间的关系如下图【图片来源】

1. 开放域知识图谱的本体构建通常用自底向上的方法，自动地从知识图谱中抽取概念、概念层次和概念之间的关系。 2. 领域知识图谱多采用自顶向下的方法来构建本体。

       ①直接映射Direct mapping缺点是不能把数据库的数据映射到我们自己定义的本体上：           1. 数据库的表作为本体中的类（Class）。          2. 表的列作为属性（Property）。          3. 表的行作为实例/资源。          4. 表的单元格值为字面量。          5. 如果单元格所在的列是外键，那么其值为IRI，或者说实体/资源。

      ②R2RML，可以让用户更灵活的编辑和设置映射规则。          rr:template指定实体/资源的IRI生成模板，括号中的字符串是对应表中的某个列名。          rr:predicate指定谓语，即属性。          rr:objectMap指定该属性的值是来源于哪一列。

RDF（资源描述框架，Resource Description Framework， RDF)，R代表页面，图片、视频等任何具有URI标识符，D标识属性、特征和资源之间的关系，F标识模型、语言和这些描述的语法。在RDF中resource（实体）和properties（属性）是以URIs的形式表示的.通过提供标准的规范，RDFS（RDF Schema）支持推理功能，但缺少诸多常用的特征。 包括对局部值域的属性定义，类、属性、个体的等价性，不相交类的定义，基数约束，关于属性特征的描述等。

资源描述框架RDF:  本质是一个数据模型。它提供了一个统一的标准，用于描述实体/资源。

RDF形式上表示为SPO三元组,RDF由节点和边组成，节点表示实体/资源、属性，边表示实体和实体之间的关系以及实体和属性的关系。 RDF是对具体事物的描述，缺乏抽象能力，无法对同一个类别的事物进行定义和描述。

 RDFa(Resource Description Framework in attributes)是网页标记语言。RDFa可以将RDF的三元组嵌入在XHTML文档中,它也使得符合标准的使用端可以从RDFa文件中提取出这些RDF三元组来。      

  RDFS/OWL都是用来描述RDF数据的。 RDFS和OWL这两种技术，或者说模式语言/本体语言（schema/ontology language）解决了RDF表达能力有限的困境。

 OWL比RDFS更能够表达更丰富的语义信息。

RDF，RDFS/OWL属于语义网技术栈，使得语义网克服了语义网络的缺点，即用 RDFS解决了如下两个问题： 1.无法区分概念节点和对象节点。 2. 无法对节点和边的标签(label，schema层)进行定义；

    RDFS/OWL的其常用的序列化方式主要是RDF/XML，Turtle。

        通常我们用小写开头的单词或词组来表示属性，大写开头的表示类。

rdf:Property和rdf:type也是RDFS的词汇，因为RDFS本质上是RDF词汇的一个扩展。 1. rdfs:Class. 用于定义类。 2. rdfs:domain. 用于表示该属性属于哪个类别。 eg.食肉动物主要吃的是动物类，而不是植物。 3. rdfs:range. 用于描述该属性的取值类型。  eg.人的年龄是整数型 4. rdfs:subClassOf. 用于描述该类的父类。eg 熊类是哺乳动物的子类。 5. rdfs:subProperty. 用于描述该属性的父属性。eg定义一个名称属性，声明中文名称和全名是名称的子类。

6.  区分概念和对象: 即定义Class和Object(也称作Instance, Entity)。

       通过RDFS也可以声明一个子类：           熊 rdf:type rdfs:Class           熊 rdfs:subClassOf 哺乳动物

    或者声明一个实例            熊 rdf:type 哺乳动物            熊 a 哺乳动物

 OWL的本体映射词汇主要用在融合多个独立的Ontology（Schema）。 1. owl:equivalentClass. 相同的类。 2. owl:equivalentProperty. 属性相同。 3. owl:sameAs. 同一个实体。

   本体建模的两种方式 ：Frame-based 、 OWL；

   Protege是一个斯坦福大学开发的本体编辑和知识获取软件。【网页版   Protege ：可直接登录使用】

   官网下载Protege —> 配置java的运行时环境 —>直接运行Protege.exe即可使用。

protege会根据页面宽度动态调整各个面板的位置：

Entities：创建实体的一些主要信息

Classes： 本体模型中定义类之间的层次关系，相互之间的关系；

Object properties：实体和实体之间的关系。

Data properties： 数据属性，用来定义实体本身所具有的属性以及属性值。

Annotation Properties：标注属性，是w3c定义的一些常用的属性，根据URI可以看到这些属性的具体说明。

Individuals by class：根据class创建的实例，用来编辑实例信息，类似于java程序中的对象要归于某个类别。

OntoGraf，本体关系图，用来展示我们创建的本体里面各个实体之间的层次关系。

SPARQL Query，SPARQL查询，使用SPARQL语言，对创建的本体进行查询，获取查询结果。

eg. "hasActedIn"表示某人参演了某电影，该属性的"domain"是人，"range"是电影。该属性的逆属性是"hasActor"，

 即有了推理机，尽管我们的RDF数据只保存了A出演了B，我们在查询的时候也能得到B的演员有A。

eg. 古人的名、字：添加属性“字”的Domains是人物，Ranges在Built in datatypes中选择xsd:string，表示“字”的属性值类型是个字符串；

OWL-DL 不允许数据属性 具有 传递性、对称性或互逆属性。

1. owl:TransitiveProperty. 传递性属性。eg“位于”属性，若A位于B，B位于C，那么A肯定位于C。 2. owl:SymmetricProperty. 对称性属性。eg“认识”属性，若A认识B，那么B肯定认识A。 3. owl:FunctionalProperty. 属性取值唯一, 又叫single valued property。  eg“母亲”是具有唯一性的属性，若A的母亲是B，在其他地方我们得知A的母亲是C，那么B和C指的是同一个人。 4. owl:inverseOf. 属性的相反关系/互逆。 eg“父母”的相反关系是“子女”，若A是B的父母，那么B肯定是A的子女。

5. inverseFunctionalProperty. ：如果Peggy 是Jean的birthmother(生母)，并且 Margaret是Jean的birthmother,那么这表明Peggy和 Margaret是同一个individual。

eg. 为Pizza添加"hasBase  PizzaBase "的约束：

参考 Protege里怎样用推理机进行推理？ - Esperanza的回答 - 知乎

0. 用or表示Spiciness 有Hot、Medium 、Mild三者之一

a. 建立person类，描述顾客。 b. 建立bill类，它的一个实例是顾客的某次购物记录。 c. 建立object property “hasBill", 其domain为person，range为tea_food，表示顾客有购物记录。 d. 建立object property “hasSweet"，其domain为bill，range为sweet，表示购物记录里有甜食。

e. 所有茶食类tea_food下，设sweet子类描述所有甜食，定义sweet equivalent to "dbo:taste some xsd:string[pattern "甜"]"

f. 把类“bill”, 属性“hasSweet" 和类”sweet“构成的声明（购物记录有甜食）定义为类”sweetBill"，设该类为“bill的子类"。用于计数“有多少账单有甜食”.

1.知乎专栏：知识图谱-给AI装个大脑

2.  知识图谱学习与实践（4）——Protégé使用入门 3. GitHub SimmerChan/KG-demo-for-movie