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知识图谱 Protege 本体构建_protege本体构建

作者：人工智能uu | 2024-08-08 13:37:05

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protege本体构建

知识图谱 Protege 本体构建

Protege 相关资源

Protege OWL Tutorial 官方教程 : http://owl.cs.manchester.ac.uk/publications/talks-and-tutorials/protg-owl-tutorial/
Protege Wiki 相关说明：https://protegewiki.stanford.edu/wiki/Main_Page

Protege 使用 Manchester syntax

描述逻辑 (DL, Description Logic)

逻辑连接词：用于将多个原子命题组合成复合命题

在这里插入图片描述
量词：表示个体数量属性的词

在这里插入图片描述

网络本体语言 (OWL, Web Ontology Language)

OWL 是 W3C 开发的一种网络本体语言，用于对本体进行语义描述。OWL 通过提供更多具有形式语义的词汇，使之在Web内容的机器可理解性方面要强于XML、RDF和RDF Schema（RDF-S）。OWL 可以当作是 RDFS 的一个扩展，添加了额外的预定义词汇，提供快速、灵活的数据建模能力，高效的自动推理。

OWL 描述属性特征的词汇：

在这里插入图片描述
OWL 本体映射词汇：

在这里插入图片描述

Protege 使用 Manchester syntax

DL OWL 和 Manchester 语法对应关系如下表：

在这里插入图片描述

Protege 本体构建实践

针对一个游戏信息关系构建实体，具体设计的游戏名称、类型、难度和关系等内容如下表所示：
在这里插入图片描述

定义本体 IRI 前缀

在 Ontology IRI 定义本体的前缀，如图中被选中内容所示

在这里插入图片描述

创建类

创建的所有类都是 Thing 的子类，所以先选中 Thing 类，然后在菜单栏中找到 Tools 下的 Create class ... 进行批量类的创建。
在这里插入图片描述

输入类的层次和属性，使用 tabs 缩进表示层级关系。

在这里插入图片描述

通过上面编码的方式可以批量创建具有层级关系的类，创建完成结果如下图所示，Entity 页面中包含了初始化类的层次结构、同层级类的关系以及单个类的具体描述。
在这里插入图片描述

增加类的关系

属性(property) 是知识图谱中的边：

Object property：对象属性连接的节点都有唯一的标志
Data property：数据类型属性的主语是具有唯一标志的节点，而连接的另外一个节点是XML的一些基础数据类型

创建对象属性的过程和创建类的方式相似，也可以批量创建如下图所示：

在这里插入图片描述

在对象属性的描述 (Description) 中可以定义：描述是公理，对象属性的取值范围

Domains：对象属性的主语的类型
Ranges：对象属性的宾语的类型

在这里插入图片描述

另外，对象属性也可以设置特性 (Characteristics) : 特性是一些推理机制Functional, Inverse functional, Transitive, Symmetric, Asymmetric, Reflexive, Irreflexive

添加公理

除了直接在对象属性中定义公理，也可以在类上添加一些公理。如下图示例中，在subclass 中定义 Chess 可以在 Linux Windows 的 Platform 上运行，还可以进行 MultiPlayer 的 Genre。

在这里插入图片描述

本体保存

Save as 可以将本体保存，可以选择 Turtle Syntax 格式保存，保存后的owl 文件是一个 RDF 格式的文件。

在这里插入图片描述

使用构建的本体进行推理

在菜单栏中找打 Reasoner 选择一个推理器，并点击 Configure 确定如下图所示：

在这里插入图片描述

然后，再在 Reasoner 中开始推理，如下图所示，最终可以看到 MultiPlayerGame 多出一级 Chess 说明推理出了 Chess 是多人游戏。

在这里插入图片描述

本体保存RDF源码

@prefix : <http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#> .
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix xml: <http://www.w3.org/XML/1998/namespace> .
@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@base <http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1> .

<http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1> rdf:type owl:Ontology .

#################################################################
#    Object Properties
#################################################################

###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#hasDifficulty
:hasDifficulty rdf:type owl:ObjectProperty ;
               rdfs:subPropertyOf owl:topObjectProperty ;
               rdfs:domain :Game ;
               rdfs:range :DifficultyValuePartition .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#hasGenre
:hasGenre rdf:type owl:ObjectProperty ;
          rdfs:subPropertyOf owl:topObjectProperty ;
          rdfs:domain :Game ;
          rdfs:range :Genre .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#hasPlatform
:hasPlatform rdf:type owl:ObjectProperty ;
             rdfs:subPropertyOf owl:topObjectProperty ;
             rdfs:domain :Game ;
             rdfs:range :Platform .


#################################################################
#    Classes
#################################################################

###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Chess
:Chess rdf:type owl:Class ;
       rdfs:subClassOf :NameGame ,
                       [ rdf:type owl:Restriction ;
                         owl:onProperty :hasGenre ;
                         owl:someValuesFrom :MultiPlayer
                       ] ,
                       [ rdf:type owl:Restriction ;
                         owl:onProperty :hasPlatform ;
                         owl:someValuesFrom :Linux
                       ] ,
                       [ rdf:type owl:Restriction ;
                         owl:onProperty :hasPlatform ;
                         owl:someValuesFrom :Windows
                       ] .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#DifficultyValuePartition
:DifficultyValuePartition rdf:type owl:Class ;
                          owl:equivalentClass [ rdf:type owl:Class ;
                                                owl:unionOf ( :Easy
                                                              :Hard
                                                              :Normal
                                                            )
                                              ] ;
                          rdfs:subClassOf :ValuePartition .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Easy
:Easy rdf:type owl:Class ;
      rdfs:subClassOf :DifficultyValuePartition .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Game
:Game rdf:type owl:Class .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Genre
:Genre rdf:type owl:Class .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Hard
:Hard rdf:type owl:Class ;
      rdfs:subClassOf :DifficultyValuePartition .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Linux
:Linux rdf:type owl:Class ;
       rdfs:subClassOf :Platform .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#LoL
:LoL rdf:type owl:Class ;
     rdfs:subClassOf :NameGame .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#MacOSX
:MacOSX rdf:type owl:Class ;
        rdfs:subClassOf :Platform .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#MultiPlayer
:MultiPlayer rdf:type owl:Class ;
             rdfs:subClassOf :Genre .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#MultiPlayerGame
:MultiPlayerGame rdf:type owl:Class ;
                 owl:equivalentClass [ owl:intersectionOf ( :Game
                                                            [ rdf:type owl:Restriction ;
                                                              owl:onProperty :hasGenre ;
                                                              owl:someValuesFrom :MultiPlayer
                                                            ]
                                                          ) ;
                                       rdf:type owl:Class
                                     ] .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#NameGame
:NameGame rdf:type owl:Class ;
          rdfs:subClassOf :Game .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Normal
:Normal rdf:type owl:Class ;
        rdfs:subClassOf :DifficultyValuePartition .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Online
:Online rdf:type owl:Class ;
        rdfs:subClassOf :Genre .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Platform
:Platform rdf:type owl:Class .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Puzzle
:Puzzle rdf:type owl:Class ;
        rdfs:subClassOf :Genre .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#RolePlayGame
:RolePlayGame rdf:type owl:Class ;
              rdfs:subClassOf :Genre .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#SinglePlayer
:SinglePlayer rdf:type owl:Class ;
              rdfs:subClassOf :Genre .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Sudoku
:Sudoku rdf:type owl:Class ;
        rdfs:subClassOf :NameGame .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#ValuePartition
:ValuePartition rdf:type owl:Class .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#Windows
:Windows rdf:type owl:Class ;
         rdfs:subClassOf :Platform .


###  http://www.semanticweb.org/kg/ontologies/2021/2/ganme-ontology-1#WoW
:WoW rdf:type owl:Class ;
     rdfs:subClassOf :NameGame .


#################################################################
#    General axioms
#################################################################

[ rdf:type owl:AllDisjointClasses ;
  owl:members ( :Chess
                :LoL
                :Sudoku
                :WoW
              )
] .


[ rdf:type owl:AllDisjointClasses ;
  owl:members ( :Easy
                :Hard
                :Normal
              )
] .


[ rdf:type owl:AllDisjointClasses ;
  owl:members ( :Game
                :Genre
                :Platform
                :ValuePartition
              )
] .


[ rdf:type owl:AllDisjointClasses ;
  owl:members ( :Linux
                :MacOSX
                :Windows
              )
] .


[ rdf:type owl:AllDisjointClasses ;
  owl:members ( :MultiPlayer
                :Online
                :Puzzle
                :RolePlayGame
                :SinglePlayer
              )
] .


###  Generated by the OWL API (version 4.5.9.2019-02-01T07:24:44Z) https://github.com/owlcs/owlapi
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