论文阅读：From SHIQ and RDF to OWL: the making of a Web Ontology Language

标题：From SHIQ and RDF to OWL: the making of a Web Ontology Language

作者：Ian Horrocks a,∗, Peter F. Patel-Schneider b, Frank van Harmelen c

下载链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1570826803000027

The OWL Web Ontology Language is a new formal language for representing ontologies in the Semantic Web. OWL has features from several families of representation languages, including primarily Description Logics and frames. OWL also shares many characteristics with RDF, the W3C base of the Semantic Web. In this paper, we discuss how the philosophy and features of OWL can be traced back to these older formalisms, with modifications driven by several other constraints on OWL. Several interesting problems have arisen where these influences on OWL have clashed.

0. 摘要

OWL Web本体语言是一种新的形式语言，用于表示语义Web中的本体。 OWL具有几种表示语言家族的功能，主要包括描述逻辑和框架。 OWL还与RDF（语义Web的W3C基础）共享许多特性。 在本文中，我们讨论了如何将OWL的哲学和功能追溯到这些较旧的形式主义，并通过对OWL的其他一些约束来进行修改。 在对OWL的这些影响发生冲突的地方，出现了一些有趣的问题。

1. 介绍

OWL [1]是由WWW联盟（W3C）Web本体工作组开发的一种新的语义网本体语言。 OWL的主要目的是表示有关对象类别以及对象如何相互关联的信息，这种信息通常称为本体。 OWL还可以表示有关对象本身的信息，这种信息通常被认为是数据。

OWL不是在真空中设计的。 Web本体工作组的章程规定，对OWL的设计有很多影响。 由于OWL是W3C的语义Web活动的一项工作，因此它必须适应语义Web的愿景，该愿景涉及包括XML和RDF在内的多种语言。 由于OWL被认为是一种本体语言，因此它必须能够代表一组有用的本体特征。 由于已经有几种设计用于Web的本体语言，因此OWL必须与这些现有语言保持尽可能多的兼容性，包括SHOE [2]，OIL [3]和DAML + OIL [4]。

对OWL的多重影响导致了一些艰难的权衡。 同样，有些令人惊讶的是，必须进行相当多的技术工作来设计OWL，使其可以显示为具有各种所需的功能，同时仍保留其根源的足够兼容性。 本文描述了Web本体工作组在OWL设计期间必须做出的一些权衡和设计决策。 尽管这些决定中有许多是基于对OWL的要求[5]，而且是基于扎实的科学知识，但其中一些决定必然是基于较软的判断，而有些则只是出于品味。

本文介绍了OWL背后的权衡和设计决策。 提出的观点是作者的观点，不一定是Web本体工作组的所有成员都同意的。

在对OWL进行简要介绍和快速调查之后，第3和第4节讨论了OWL的历史根源。 然后，第5节调查了OWL设计中必须解决的一些主要问题，而第6节介绍了已发现的解决方案和折衷方案。 第7节描述了如何将这些解决方案结合到OWL语言的最终设计中，第8节描述了已经在讨论中的OWL扩展，第9节给出了本文的摘要。

2. OWL概述

本文是对制作OWL的设计选择和折衷的描述，并不意味着对OWL语言进行了详尽的描述（读者应参考OWL文档，包括OWL语言参考 [1]和指南[6]。）。尽管如此，为了使论文自成一体，它包含对该语言及其最重要用途的简短描述。

在语义网的背景下，预计本体将在帮助自动化流程（所谓的“智能代理”）访问信息方面发挥重要作用。 特别是，期望使用本体来提供结构化的词汇表，这些词汇表述不同术语之间的关系，从而使智能主体（和人类）能够灵活而明确地解释其含义。 例如，合适的披萨本体可能包括以下信息：马苏里拉奶酪和戈贡佐拉奶酪是种奶酪，奶酪不是一种肉或鱼，而素食披萨是其配料不包括任何肉或鱼的奶酪。 该信息允许
“披萨上加（仅）莫扎里拉奶酪和戈贡佐拉奶酪”一词被明确地解释为（例如，比萨订购者）“素食比萨”一词的专业化。

其含义在本体中定义的术语可以在语义标记中使用，这些标记描述了Web可访问资源的内容和功能[7]。 本体和基于本体的语义标记可用于

• 电子商务[8]，通过提供描述商品（例如比萨饼）和服务的通用词汇，他们可以促进买卖代理商之间的交流（请参见例如http://www.verticalnet.com/）；
• 搜索引擎[9]，它们可以帮助查找包含语义上相似但语法上不同的单词和短语的网页（例如，参见http://www.hotbot.com/）； 和
• Web和网格服务[10,11]，它们可以提供丰富的服务描述，以帮助找到合适的服务。

为了支持这些和其他使用场景，OWL采取了RDF [12]的基本事实陈述能力以及RDF模式[13]的类和属性构造能力，并以重要方式对其进行了扩展。 ORD可以声明类，并且可以像RDF架构一样在包含（“子类”）层次结构中组织这些类。 OWL类可以指定为其他类的逻辑组合（交集，并集或补码），也可以指定为指定对象的枚举，这超出了RDFS的功能。 与RDFS中一样，OWL还可以声明属性，将这些属性组织为“子属性”层次结构，并为这些属性提供域和范围。 OWL属性的域是OWL类，范围可以是OWL类或外部定义的数据类型，例如字符串或整数。 OWL可以声明某个属性是传递属性，对称属性，功能属性，或者是另一个属性的逆属性，此处再次扩展了RDFS。

OWL可以表达哪些对象（也称为“个体”）属于哪些类，以及特定个体的属性值。 可以在类和属性上进行等价性声明，可以在类上进行不相交性声明，并且可以在个人之间声明相等性和不平等性。

但是，对RDFS的主要扩展是OWL能够提供对类本地属性的行为方式的限制。 OWL可以定义限制特定属性的类，以使该类实例中该属性的所有值都必须属于某个类（或数据类型）。 至少一个值必须来自某个类（或数据类型）； 必须至少具有某些特定值，并且至少必须具有或最多一定数量的不同值。

例如，使用RDFS，我们可以

 

 借助OWL，我们还可以

 

 从上面可以看出，OWL是一种非常复杂的语言。 OWL同时具有RDF / XML交换语法和抽象的类框架语法，并且具有三种命名的子语言。 这种多样性是试图满足大量有时相互冲突的影响和要求的直接结果，这将在本文的其余部分中进行讨论。