OWL 101
Introduction
OWL (or Web Ontology Language) is the ontology (think „schema”) language of the Semantic Web. It is one of the core Semantic Web standards you must be familiar with, along with RDF and SPARQL.
Its two primary uses are:
- Fast and flexible data modeling
- Efficient automated reasoning
This lesson gives a high level introduction to OWL and is suitable for beginners. A more detailed nuts & bolts lesson on creating your first ontology will come next.
Objectives
After completing this lesson, you will know:
- The four main kinds of modern computing languages, și ce tip este OWL
- Trei avantaje ale OWL față de alte limbaje de acest tip
- Câteva dintre instrumentele disponibile pentru crearea de ontologii folosind OWL
Precondiții
- RDF 101
- Introducere la RDFS
Lecția de astăzi
Patru tipuri principale de limbaje de calculatoare sunt folosite în prezent.
- Limbaje imperative, cum ar fi C/C++, Java, Javascript, Lisp și Perl. Aceste limbaje sunt concepute pentru a vă permite să furnizați cu ușurință o secvență de instrucțiuni care îi spun calculatorului cum să facă ceva. De exemplu, aceste limbaje pot fi utilizate pentru a spune unui calculator cum să calculeze a 100-a cifră a lui PI, cum să deseneze un monstru pe ecran sau cum să proceseze o comandă de carte online.
- Limbaje de interogare, cum ar fi SQL și XQuery. Aceste limbaje presupun existența unei baze de date de un anumit tip și sunt utilizate pur și simplu pentru a cere o anumită informație.
- Limbaje de date, cum ar fi XML, HTML și JSON. Aceste limbaje nu fac nimic și nu cer nimic. Ele sunt pur și simplu un format standard pentru transmiterea datelor de la o mașină sau de la o persoană la alta.
- Limbaje de modelare, cum ar fi XSD, UML și (într-un fel) SQL. Aceste limbaje nu fac neapărat nimic sau nu cer nimic și nu transmit cu adevărat date reale. Mai degrabă, ele spun ceva despre date.
OWL se încadrează în ultima categorie – este un limbaj de modelare.
Deși OWL este un limbaj de modelare în sensul clasic, acesta are multe avantaje în comparație cu limbajele de modelare care au venit înaintea sa.
Avantajul 1: OWL este expresiv
Limbajele de legiferare cum ar fi XSD, UML și SQL sunt adecvate pentru a enumera un număr de clase și proprietăți și pentru a construi câteva relații ierarhice simple. De exemplu, SQL vă permite să construiți o nouă tabelă pentru fiecare clasă, să adăugați o nouă coloană pentru fiecare proprietate și să specificați unele relații de bază folosind chei străine.
Cu toate acestea, SQL nu vă permite cu ușurință să reprezentați relații de subclasă (de exemplu, „toate ordinele de carte electronică sunt un tip de tranzacție financiară”).
Limbajele mai expresive, cum ar fi UML, facilitează subclasele statice, dar nici măcar acestea nu pot reprezenta cu ușurință relațiile dinamice (de ex, „toate tranzacțiile financiare mai mici de 1000 de dolari sunt tranzacții scutite de taxe”).
Una dintre trăsăturile distinctive ale OWL este că poate fi folosit pentru a exprima idei extrem de complicate și subtile despre datele dumneavoastră.
Avantajul 2: OWL este flexibil
În prezent, majoritatea tehnologiilor care utilizează limbaje de modelare a datelor sunt proiectate folosind o mentalitate rigidă de tipul „Construiește modelul, apoi folosește modelul”.
De exemplu, să presupunem că doriți să modificați o proprietate într-o bază de date relațională. Anterior ați crezut că proprietatea are o singură valoare, dar acum trebuie să aibă mai multe valori. Pentru aproape toate bazele de date relaționale moderne, această modificare ar necesita să ștergeți întreaga coloană pentru acea proprietate și apoi să creați o tabelă complet nouă care să conțină toate acele valori ale proprietății plus o referință de cheie străină.
Acest lucru nu numai că necesită multă muncă, dar va invalida, de asemenea, orice indici care se referă la tabela originală. De asemenea, va invalida orice interogări conexe pe care le-au scris utilizatorii dumneavoastră. Pe scurt, efectuarea acelei singure modificări poate fi foarte dificilă și complicată. Adesea, astfel de modificări sunt atât de supărătoare încât pur și simplu nu se fac niciodată.
Prin contrast, toate declarațiile de modelare a datelor (împreună cu orice altceva) din OWL sunt triple RDF și, prin urmare, sunt incrementale, prin însăși natura lor. Îmbunătățirea sau modificarea unui model de date după aceea se poate realiza cu ușurință prin modificarea triplei relevante. Majoritatea tehnologiilor bazate pe OWL profită de flexibilitatea OWL prin susținerea unor astfel de modificări directe.
Avantajul 3: OWL este eficient
OWL vă permite să utilizați modelul de date pentru a susține multe tipuri diferite de sarcini de raționament. Această abilitate puternică de a sprijini raționamentul datelor permite dezvoltatorilor să reducă la minimum datele care sunt stocate în mod explicit și să reducă la minimum complexitatea interogărilor necesare pentru a prelua aceste date.
Cu toate acestea, pe computerele actuale, anumite tipuri de raționamente pot fi efectuate mult mai rapid decât alte tipuri de raționamente. Prin urmare, OWL vine cu o serie de „profiluri” încorporate care vă permit să faceți un compromis între tipurile de raționamente pe care doriți să le efectuați și obiectivele dumneavoastră individuale de performanță.
Unelte OWL
Multe pachete software sunt acum disponibile pentru crearea de ontologii folosind OWL.
- Stanford University’s Protégé, un editor de ontologii gratuit, open-source
- TopBraid Composer de la TopQuadrant
- Care editor de text pe care îl aveți prin preajmă
Spre deosebire de alte limbaje, care arată întotdeauna la fel, OWL poate fi de fapt „scris” în mai multe moduri diferite. OWL – așa cum se întâmplă cu toate RDF – poate fi exprimat într-un format canonic OWL/XML, precum și în format RDF/XML. De asemenea, poate fi exprimat și în formate mai ușor de citit de către om, cum ar fi TRIG, Manchester, Turtle și Functional-Style.
Detalii privind standardele de sintaxă OWL, precum și câteva exemple de trecere dinamică între diversele sintaxe pot fi găsite pe site-ul web al W3C.
Concluzie
Expresivitatea, flexibilitatea și eficiența lui OWL îl fac un limbaj de modelare ideal pentru crearea ontologiilor web care reprezintă idei extrem de complexe și rafinate despre date. În următoarea lecție, RDFS vs. OWL, vom compara RDFS și OWL și vom discuta când ar trebui să folosiți unul față de celălalt.
.