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

量词：表示个体数量属性的词

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：

OWL 本体映射词汇：

Protege 使用 Manchester syntax

DL OWL 和 Manchester 语法对应关系如下表：

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：

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

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。

输入类的层次和属性，使用 tabs 缩进表示层级关系。

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。

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

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。

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。

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：

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。

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