4 - Sprachen Des Semantic Web - RDFS

1. Semantic Web Technologien Lehrveranstaltung Semantic Web Technologien WS 2009/10 HTWG Konstanz

2. Sprachen des Semantic Web RDFS RDF Schema

3. Sprachen des Semantic Web - RDFS Rückblick XML liefert uns ein Format zur Serialisierung strukturierter Daten XML ist für das Semantic Web nicht ausreichend

4. Aber: Wir picken uns einige Bestandteile heraus (Namespaces, DOCTYPE...) RDF liefert uns ein Datenmodell zur Beschreibung von Ressourcen Modellierung der Daten als Graph – Zerlegung in SPO Triple

5. Mit SPO-Triplen lässt sich fast jede Aussage darstellen

6. Wir können Beziehungen zwischen Ressourcen modellieren

7. Wir können Daten von Ressourcen modellieren (Literale) Wir können Literalen einen Typ geben! (Datum, String, Integer … ) Was fehlt ?

8. Sprachen des Semantic Web - RDFS Wir möchten mehrere Ressourcen eines Typs zusammenfassen können => Wir müssen Typen definieren können => Wir müssen Ressourcen typisieren (können) Beispiele: “Steffen Schlönvoigt” ist ein “Mann” Wie stellen wir “ist ein” generisch dar?

9. Welchen Typ hat “Mann” ? => Wir müssen Aussagen über Typen treffen können => Typen müssen auch Ressourcen sein

10. “Mann” ist Untertyp Von “Mensch” Ist “Steffen Schlönvoigt” dann nicht auch ein “Mensch”

11. Muss ich das explizit ausdrücken?

12. Für jeden Mann, für jede “Frau” einzeln? => Wir müssen eine Hierarchie aufbauen können

13. Sprachen des Semantic Web - RDFS Wie sieht es bei Properties aus ? Beispiel: “Steffen” ist befreundet mit “Markus”

14. “Steffen” kennt “Matthias” Kennt Steffen Markus nicht?

15. Muss ich das explizit ausdrücken? => Wir benötigen eine Hierarchie bei Properties

16. Ist ein “Auto” passend als Ziel der “ist befreundet mit” Beziehung? => Wir wollen Aussagen über Properties treffen Properties müssen typisiert werden => Wir wollen Typen für Subjekt und Objekt eingrenzen können Solches Wissen nennt man “Schemawissen” RDF Schema hilft uns, solches Wissen auszudrücken

17. Sprachen des Semantic Web - RDFS RDF Schema (RDFS) Gehört zum W3C Recommendation Paket zu RDF

18. Ermöglicht Spezifikation von schematischem Wissen Wird auch terminologisches Wissen genannt

19. In Ontologie: T-Box Besitzt eigenes/spezielles Vokabular Vokabular ist definiert in RDF

20. Jedes RDFS Dokument ist gültiges RDF! Namensraum: http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema #

21. In der Regel abgekürzt durch “rdfs”

22. Sprachen des Semantic Web - RDFS RDF Schema (RDFS) Vokabular ist nicht themengebunden, sondern generisch

23. Erlaubt Spezifikation von beliebigen RDF-Vokabularen

24. Erlaubt Spezifikation von Semantik von Vokabularen => RDFS ist ein Metavokabular Vorteil: Jedes mit RDFS definierte RDF-Vokabular kann von jeder Software mit RDFS Unterstützung interpretiert werden

25. Sprachen des Semantic Web - RDFS RDF Schema (RDFS) RDFS erlaubt die Definition von Ontologien => RDFS ist eine Ontologiesprache (Wissensrepräsentationssprache) Allerdings: Funktionsumfang eingeschränkt => Man spricht von lightweight/leichtgewichtigen Ontologien Wir werden uns später mit OWL, einer ausdrucksstärkeren Sprache, beschäftigen

26. Aber ausdrucksstärkere Sprachen führen auch zu Höherer Komplexität

27. Längerer Laufzeit der Algorithmen zum Schlussfolgern Mit ein bisschen Semantik kommt man schon recht weit “A little semantics goes a long way”

28. Sprachen des Semantic Web - RDFS Zuweisung von Instanzen zu Typen: RDF definiert die Eigenschaft “type”

29. Bereits kennengelernt im Zusammenhang mit Listen:

30. Mit “rdf:type” wird einem Subjekt das Objekt als Typ zugewiesen

31. Das Objekt wird damit als “Klasse” ausgezeichnet

32. Das Subjekt wird als “Instanz” der Klasse gesehen ex:Rudolph ex:Autoren rdf:Seq rdf:type rdf:_1 ex:Hitzler ex:Krötzsch ex:SemanticWeb ex:Sure rdf:_2 rdf:_3 rdf:_4

33. Sprachen des Semantic Web - RDFS Beispiel zu “rdf:type”: ex:SteffenSchloenvoigt rdf:type ex:Mann . Folgendes kann daraus geschlossen werden: ex:Mann ist eine Klasse

34. ex:SteffenSchloenvoigt ist eine Instanz, die der Klasse ex:Mann angehört Einem Individuum können beliebig viele Klassen zugewiesen werden

35. Unterscheidung zwischen Klassen und Individuen syntaktisch nicht möglich

36. Auch in der Realität ist Abgrenzung manchmal schwierig

37. Sprachen des Semantic Web - RDFS Manchmal möchten wir explizit ausdrücken, dass eine Ressource/URI eine Klasse bezeichnet

38. Typ/Klasse aller Klassen:

39. rdfs:Class

40. Beispiel:

41. ex:Mann rdf:type rdfs:Class .

42. Wenn rdfs:Class Klasse aller Klassen ist, enthält sie sich auch selbst. => Es gilt immer:

43. rdfs:Class rdf:type rdfs:Class .

44. RDF/RFDS Standardklassen: rdfs:Class

45. rdfs:Resource Klasse aller Ressourcen rdf:Property Klasse aller Relationen rdf:List, rdf:Seq, rdf:Bag, rdf:Alt, rdfs:Container

46. rdfs:ContainerMembershipProperty Klasse aller Relationen, die eine Enthaltenseinsbeziehung darstellen rdf:XMLLiteral Klasse aller Werte des Datentyps XMLLiteral rdfs:Literal Klasse aller Literalwerte (enthält alle Datentypen als Sub-Class) rdfs:Datatype Klasse aller Datentypen (analog zu rdfs:Class) rdf:Statement Klasse aller reifizierten Aussagen (siehe später)

47. Sprachen des Semantic Web - RDFS Syntaktische Vereinfachungen in RDF/XML An Stelle von <rdf:Description rdf:about=”&ex;SteffenSchloenvoigt”> <rdf:type rdf:resource=”&ex;Mann /> </rdf:Description> Kann auch <ex:Mann rdf:about=”&ex;SteffenSchloenvoigt” /> geschrieben werden. Entsprechend gilt auch: <rdfs:Class rdf:about=”&ex;Mann” />

48. Sprachen des Semantic Web - RDFS Hierarchisierung von Klassen (auch Taxonimien) RDFS-Vokabular definiert “rdfs:subClassOf”

49. Beispiel: ex:Mann rdfs:subClassOf ex:Mensch .

50. ex:Steffen rdf:type ex:Mann .

51. RDFS-Software erkennt automatisch:

52. ex:Steffen rdf:type ex:Mensch . Man kann dies ausdrücken als “Mann ist eine Unterklasse von Mensch”

53. “rdfs:subClassOf” ist transitiv. Mit zusätzlichem Triple

54. ex:Mensch rdf:subClassOf ex:Saeugetier .

55. Folgt:

56. ex:Steffen rdf:type ex:Saeugetier .

57. Sprachen des Semantic Web - RDFS Weiteres zu rdfs:subClassOf rdfs:subClassOf ist reflexiv => Jede Klasse ist Unterklasse von sich selbst

58. Damit gilt implizit:

59. ex:Mann rdf:subClassOf ex:Mann . Festlegung von Gleichheit zweier Klassen möglich mit gegenseitiger Unterklassenbeziehung ex:Hospital rdfs:subClassOf ex:Krankenhaus .

60. ex:Krankenhaus rdfs:subClassOf ex:Hospital .

61. Sprachen des Semantic Web - RDFS RDFS hat ein “mengentheoretisches” Klassenmodell wie in der Mathematik rdf:type entspricht ∊

62. rdfs:subClassOf entspricht ⊆ Reflexivität und Transitivität von rdfs:subClassOf damit mathematisch hinterlegt

63. Sprachen des Semantic Web - RDFS Properties: (auch Relationen, Beziehungen) Properties stehen in Triplen an der Stelle des Prädikats

64. Sagen aus, auf welche Art Ressourcen miteinander verbunden sind

65. Mathematische Schreibweise: befreundetMit = {(Steffen,Markus),(Markus,Mario)...} Properties werden in RDFS speziellen Klassen zugeordnet

66. Klasse aller Properties in RDFS: rdf:Property Es gilt bei Properties:

67. ex:befreundetMit rdf:type rdf:Property .

68. Sprachen des Semantic Web - RDFS Property-Hierarchien: Werden in RDFS abgebildet durch Property “rdfs:subPropertyOf”

69. Beispiel: ex:befreundetMit rdfs:subPropertyOf ex:kennt . ex:Steffen ex:befreundetMit ex:Markus . Damit kann eine RDFS Software folgern: ex:Steffen ex:kennt ex:Markus .

70. Sprachen des Semantic Web - RDFS Einschränkungen auf Properties Oft weiß man, dass das Subjekt oder das Objekt einer Property einer bestimmten Klasse angehört

71. Den Definitionsbereich eines Property bezeichnet man als domain

72. Den Bildbereich einer Property bezeichnet man als range

73. Beispiel: ex:employedAt rdfs:domain ex:Person .

74. ex:employedAt rdfs:range ex:Company .

75. ex:Steffen ex:employedAt ex:TechniData . Aus dem Beispiel kann eine RDFS-Software folgern: ex:Steffen rdf:type ex:Person

76. ex:TechniData rdf:type ex:Company Kann auch für Datentypen bei Literalen verwendet werden: ex:hasAge rdfs:range xsd:nonNegativeInteger

77. Sprachen des Semantic Web - RDFS Property-Einschränkungen Einzige Möglichkeit zur Definition semantischer Zusammenhänge zwischen Properties und Klassen Vorsicht Angaben zu Domain und Range gelten global Also überall, wo die Property verwendet wird Angaben zu Domain und Range sind konjunktiv

78. Beispiel: ex:istAutorVon rdfs:range ex:Kochbuch . ex:istAutorVon rdfs:range ex:Maerchenbuch . führt dazu, dass jedes Buch von dem jemand Autor ist, gleichzeitig Kochbuch UND Märchenbuch ist!!! Immer die Klasse verwenden, die am allgemeinsten ist!

79. Sprachen des Semantic Web - RDFS Offene Listen mit RDFS rdfs:Container Oberklasse von rdf:Seq, rdf:Bag und rdf:Alt (und allen weiteren Klassen, die man als Container definiert) rdfs:ContainerMembershipProperty Klasse aller Properties, die eine Beziehung beschreiben, welche die Semantik besitzt, dass das Subjekt im Objekt enthalten ist

80. Für alle Instanzen (Properties) gilt: Range ist rdfs:Container rdfs:member Oberproperty aller in rdfs:ContainerMembershipProperty enthaltenen Instanzen

81. Wenn gilt aProperty rdfs:subPropertyOf rdfs:member folgt daraus: aProperty rdf:type rdfs:ContainerMembershipProperty und umgekehrt

82. Sprachen des Semantic Web - RDFS Reifikation Aussagen über Triple

83. Hinweiswort “dass”

84. Beispiel: Der Detektiv vermutet, dass der Butler den Gärtner ermordet hat. Oft verwendet, um Ungewissheiten auszudrücken

85. Die “reifizirten” Triple müssen nicht unbedingt gelten Beachten: Wenn ein Triple einmal definiert ist, gilt es immer Typisierung reifizierter Aussagen als rdf:Statement

86. Elemente der Aussage: rdf:subject, rdf:predicate, rdf:object Statements werden oft als Blank Nodes realisiert

87. Sprachen des Semantic Web - RDFS Beispiel (von letzter Folie):

88. In Turtle: ex:Detektiv ex:vermutet [ ex:subject ex:Butler ex:predicate ex:hatErmordet ex:object ex:Gaertner ] . ex:Detektiv ex:vermutet rdf:object rdf:subject ex:Butler ex:hatErmordet ex:Butler rdf:predicate

89. Sprachen des Semantic Web - RDFS Annotations Beim Programmieren kommentiert man Code, bei der Ontologieerstellung anntotiert man sein Vokabular und Ressourcen

90. Ziel: Erhöhung der Verständlichkeit für den Nutzer

91. Wird ebenfalls als Graph notiert – RDFS bietet spezielle Properties rdfs:label Vergabe eines lesbaren Namens für eine Ressource

92. Wird oft von Tools anstelle der (abgekürzten) URI angezeigt rdfs:comment Möglichst umfangreicher Kommentar zu einer Ressource

93. z.B. Natürlichsprachliche Definition einer neuen Klasse “Die Klasse ex:Bank bezeichnet ein Geldinstitut” rdfs:seeAlso, rdfs:definedBy URIs, wo man weitere Informationen über die Ressource finden kann

94. Sprachen des Semantic Web - RDFS Beispiel zu Annotationen:

95. <rdfs:Class rdf:about=”&ex;Car”> <rdfs:label xml:lang=”en”>Car</rdfs:label> <rdfs:label xml:lang=”de”>Auto</rdfs:label> <rdfs:comment xml:lang=”de”> Ein Automobil, kurz Auto (auch Kraftwagen, früher Motorwagen), ist ein mehrspuriges Kraftfahrzeug, das von einem Motor angetrieben wird und zur Beförderung von Personen und Frachtgütern dient. </rdfs:comment> <rdfs:seeAlso rdf:resource=” http://de.wikipedia.org/wiki/Auto ” /> <rdfs:isDefinedBy rdf:resource=” http://example.org/vocabulary ” /> <rdfs:subClassOf rdf:resource=”&ex;MotorVehicle” /> </rdfs:Class>

96. Sprachen des Semantic Web - RDFS Ontologien - A-Box / T-Box Mit RDFS kann Wissen so modelliert werden, dass weiteres, implizites Wissen zu einem gewissen Teil bereits geschlussfolgert werden kann

97. Eine Ontologie ist die Beschreibung von Wissen

98. Man unterscheidet zwischen A-Box: Assertionales Wissen Aussagen über Individuen und deren Beziehung zueinander

99. Wird bereits durch RDF abgedeckt T-Box: Terminologisches Wissen Definition von Klassen, Properties und deren Beziehung untereinander

100. Wird mit RDFS modelliert

101. Sprachen des Semantic Web - RDFS 1 Dokument - 3 Interpretationen <rdf:Description rdf:ID=”Truck”> <rdf:type rdf:resource=”&rdfs;Class” /> <rdfs:subClassOf rdf:resource=”#MotorVehicle” /> </rdf:Description> XML RDF RDFS rdf:Description rdf:ID rdf:type rdfs:subClassOf rdf:resource rdf:resource Truck &rdfs;Class #MotorVehicle Truck #MotorVehicle #Truck rdfs:Class rdfs:subClassOf rdf:type #MotorVehicle #Truck “ ist ein”

102. Sprachen des Semantic Web - RDF Noch Fragen ?

103. Sprachen des Semantic Web - XML Literatur: Buch “Semantic Web Grundlagen”, Springer Verlag 2008 Pascal Hitzler, Markus Krötzsch, Sebastian Rudolph, York Sure ISBN: 978-3-540-33993-9

104. RDF Webseite http://www.w3.org/RDF/

105. Resource Description Framework Schema Dan Brickley, R.V. Guha, Brian McBride W3C Recommendation, 10 th February 2004 http://www.w3.org/TR/rdf-schema

106. RDF Planet – Blogs zum Thema RDF / Semantic Web http://www.planetrdf.com/

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