Rdf入門handout

NPO法人リンクト・オープン・データ・
イニシアティブ
小出誠二
1
RDF入門

3
横浜市のRDFグラフによる表現
横浜
神奈川県東部
関東地方南部
関東地方
神奈川県
gn:locatedIn
gn:locatedIn
gn:locatedIn
gn:locatedIn
org:location
org:Place org:Organization 鶴見区
中区
西区
南区
神奈川区
江南区
保土ケ谷区
旭区
磯子区緑区青葉区都筑区
戸塚区栄区泉区瀬谷区
rdf:type
行政区
政令指定都市
金沢区
横浜市
org:hasSubOrganization
港北区
rdfs:subClassOf
横浜市
政令指定都市
横浜
神奈川県東部

4
• 複数のノードをエッジで結んだもの
• ノードには名前がある
• 名前がない空のノードもある
• エッジにも名前（ラベル）がある
• エッジには一方向の向きがある
RDFグラフとは何か？
横浜市
政令指定都市
rdf:type
サブジェクト
プレディケイト
オブジェクト

55
RDFグラフとは何か？
Proposal のタイトルは “Information Management: A proposal で、
その著者は Tim Berners-Lee という名前の人である。

66
Proposal のタイトルは “Information Management: A proposal で、
その著者は Tim Berners-Lee という名前の人である。

7
• IRI ノード
– RDFグラフでは楕円
– 名前はIRI あるいは短縮表記(prefixed name)
• リテラルノード
– RDFグラフでは矩形
– 平リテラル (”This is a plane literal.”@en)
– 型付きリテラル (”100”^^xsd:positiveInteger )
• ブランクノード
– RDFグラフでは空の楕円
三種類のノード

88
三種類のノード
1 <http://info.cern.ch/Proposal.html> ⇩
<http://purl.org/dc/elements/1.1/title> ⇩
”Information Management: A Proposal” ．
<http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> ⇩
<http://www.example.org/Document> ．
<http://www.example.org/author> _:001 ．
4 _:001 ⇩
<http://www.example.org/Person> ．
5 _:001 <http://www.example.org/name> ⇩
”Tim Berners-Lee” ．

9
• 長所
– モデルが単純でかつその理論的基礎がきちんと定義してあるため，
誤解の余地が少なく，情報流通のためのベースモデルとして適して
いる．
– モデルが単純であるため，リレーショナルデータベースのデータや
XML表記のデータはもちろん，従来計算機で扱えなかった半構造化
データを計算機で扱うことが可能になる．
• 短所
– 実際にRDFグラフをテキスト表記しようとすると，モデルとモデ
ル記述の間のギャップがあり，いくつかの約束事を守る必要が
ある．
– 表形式記述やオブジェクト形式の記述など，他のテキスト表現
方法と比べるとどうしても記述量が多くなりやすい．
RDFの長所と短所

10
• 利点
– 世界に唯一なIRIを名前として用いるため，データを共
有化するときに問題が起こらないし，RDFの規約がそ
のようにできている．
– データ流通に，HTTPなどウェブにおいてすでに十分
に実用化され有用な技術を，利用することができる．
• 欠点
– 流通させるには，ドメイン名が必須となるし，ウェブ上
でデータの存在を知ってもらう必要がある．
– 流通させるには，ウェブ技術をベースにRDFやLODの
技術ができているため，実用においてはウェブ技術
が必要となる．
RDFの技術的利点と欠点

11
• RDF 1.1 Primer
• RDF 1.1 Concepts and Abstract Syntax
• RDF 1.1 N-Triples
• RDF 1.1 N-Quads
• RDF 1.1 Turtle
• RDF 1.1 TriG
• RDF 1.1 XML Syntax
• RDF Schema 1.1
• RDF 1.1 Semantics
W3C の RDF 勧告

12
• 三つ組を１行で書く．
– 最後にピリオドを置く．
• サブジェクトは IRI かブランクノード
• プレディケイトは IRI
• オブジェクトはIRI かブランクノードかリテラル
N-Triplesとは？
項例
IRI <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type>
ブランクノードシンボル _:x001
型付きリテラル "100"^^<http://www.w3.org/2001/XMLSchema#positiveInteger>
言語タグ付きリテラル "English"@en
平リテラル "横浜市の人口は370万人です．"

13
• それはグラフ構造で表現できますか
• 主要なノードに名前をつけます
• 制御可能なドメイン名がありますか
• ノード名をIRIで表現します
• ノード間のリンクの意味を考えます
• すでに世の中に同様なリンクが定義済みであ
ればそれを使います
• どうしても無ければ、自分で定義します
• 主題・述語・目的語の三つ組でグラフ表現
リンクト・データの作り方

14
• 病院経営局
– 市民病院
横浜市組織図（一部）
市民病院医療安全管理室，患者総合相談室，感染管理室，医療情報室，管理部，
再整備担当，救命救急センター，消化器病センター，炎症性腸疾患センター，
内視鏡センター，外来科学療法室，診療科，臨床工学部，栄養部，
手術部，画像診断部，検査部，薬剤部，脳血管医療センター

15
市民病院の組織図RDFグラフ
org:Organization
rdfs:subClassOf
rdf:type
yod-org:部yod-org:Hospital
手術部脳血管医療センター薬剤部検査部画像診断部
yod-org:室 yod-org:センター
患者総合相談室医療安全管理室管理部医療情報室感染管理室
救命救急センター再整備担当炎症性腸疾患センター消化器病センター
外来科学療法室内視鏡センター栄養部臨床工学部診療科
市民病院

16
総務省横浜鯖江実証実験の市民病院
org:Organization
rdf:type
yod-org:Hospital
横浜市民病院
脳神経外科麻酔科リハビリテーション科産婦人科
rdfs:subClassOf
耳鼻科放射線治療科放射線診断科泌尿器科皮膚科
血液内科腎臓内科循環器内科呼吸器内科腫瘍内科
呼吸器外科神経内科消化器外科心臓外科
形成外科乳線外科眼科小児科口腔外科
神経精神科緩和ｹｱ内科病理診断科感染症内科

1717
N-Quads によるグラフの区別
1
<http://data.city.yokohama.lg.jp/org/市民病院> ⇩
<http://data.city.yokohama.lg.jp/org/Hospital> ⇩
<http://data.city.yokohama.lg.jp/org> ．
1
<http://data.city.yokohama.lg.jp/med/横浜市民病院> ⇩
<http://data.city.yokohama.lg.jp/org/Hospital> ⇩
<http://data.city.yokohama.lg.jp/med> ．

18
• データの由来(provenance) を記述できる
• データセットを区別できる
• 効率的なSPARQL検索ができる
グラフラベルを追加すると
PREFIX foaf: <http://xmlns.com/foaf/0.1/>
SELECT ?name
FROM <http://example.org/foaf/aliceFoaf>
WHERE { ?x foaf:name ?name }

1919
RDFグラフのTurtle表記
1
<http://info.cern.ch/Proposal.html> <http://purl.org/dc/elements/1.1/title> ⇩
“Information Management: A Proposal” ．
2
<http://info.cern.ch/Proposal.html> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> ⇩
<http://www.example.org/Document> ．
3 <http://info.cern.ch/Proposal.html> <http://www.example.org/author> _:001 ．
4
_:001 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> ⇩
5 _:001 <http://www.example.org/name> ⇩“Tim Berners-Lee” ．
1 @prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> ．
2 @prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> ．
3 @prefix eg: <http://www.example.org/>
4 <http://info.cern.ch/Proposal.html> dc:title "Information Management: A Proposal" ;
5 rdf:type eg:Document ;
6 eg:author [ rdf:type eg:Person; eg:name "Tim Berners-Lee"] .

20
• 簡潔な三つ組表記
– 改行してもよい．
– prefixed name の短縮表記ができる
– 同じサブジェクトが続くときは，セミコロンに続けて
サブジェクトを省略して，プレディケイト＋オブジェ
クトのペアを書いてもよい
– 同じサブジェクト＋プレディケイトが続くときは，コ
ンマに続けてそれらを省略して，オブジェクトのみ
を書いてもよい．
– ブランクノードは角括弧で省略できる
Turtle とは？

22
• RDFのリスト表記
• コレクションによるリスト表現
Turtle とは？
1 @prefix eg-student: <http://example.org/students/> ．
2 @prefix eg-student-vocab: <http://example.org/students/vocab#> ．
4 <http://example.org/courses/6.001> eg-student-vocab:students [ rdf:first eg-student:Amy ;
5 rdf:rest [ rdf:first eg-student:Mohamed ;
6 rdf:rest [ rdf:first eg-student:Johann ;
7 rdf:rest rdf:nil ] ; ] ; ] .
1 @prefix eg-student: <http://example.org/students/> ．
2 @prefix eg-student-vocab: <http://example.org/students/vocab#> ．
4 <http://example.org/courses/6.001> eg-student-vocab:students
5 ( eg-student:Amy eg-student:Mohamed eg-student:Johann ) .

23
• Turtle の named graph 拡張版
TriG とは？
1 @prefix yod-org: <http://data.city.yokohama.lg.jp/org/> .
2 @prefix yod-med: <http://data.city.yokohama.lg.jp/med/> .
3 @prefix rdf: < http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
4
5 <http://data.city.yokohama.lg.jp/org>
6 {
7 yod-org:市民病院 rdf:type yod-org:Hospital ．
8 }
9 <http://data.city.yokohama.lg.jp/med>
10 {
11 yod-med:横浜市民病院 rdf:type yod-org:Hospital .
12 }

24
横浜市市民病院のRDF/XML表記
1 <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
2 <rdf:Description rdf:about="http://data.city.yokohama.lg.jp/org/市民病院">
3 <rdf:type>
4
<rdf:Description
rdf:about=”http://data.city.yokohama.lg.jp/org/Hospital”>
5 </rdf:Description>
6 </rdf:type>
7 </rdf:Descripion>
8 <rdf:Description rdf:about="http://data.city.yokohama.lg.jp/med/横浜市民病院">
9 <rdf:type>
10
<rdf:Description
rdf:about="http://data.city.yokohama.lg.jp/org/Hospital">
12 </rdf:type>
14 </rdf:RDF>

2525
rdf:resource 属性
1 <rdf:RDF xmlns:eg="http://www.example.org/"
2 Xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"
3 Xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#">
4 <rdf:Description rdf:about="http://info.cern.ch/Proposal.html">
5 <dc:title>Information Management: A Proposal</dc:title>
6 <rdf:type rdf:resource="http://www.example.org/Document" />
7 <eg:author>
8 <rdf:Description>
9 <rdf:type rdf:resource="http://www.example.org/Person" />
10 <eg:name>Tim Berners-Lee</eg:name>
12 </eg:author>
14 </rdf:RDF>

2626
rdf:nodeID 属性
7 <eg:author rdf:nodeID=”x001” />
9
10 <rdf:Description rdf:nodeID=”x001”>
14 </rdf:RDF>

2727
rdf:parseType="Resource"
7 <eg:author rdf:parseType="Resource">
10 </eg:author>
12 </rdf:RDF>

2828
xml:base と rdf:ID
1 <?xml version="1.0"?>
2 <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
3 Xml:base ="http://example.org/students"
4 xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/"
5 xmlns:s="http://example.org/students/vocab#">
6
7 <rdf:Description rdf:about="http://example.org/courses/6.001">
8 <s:students rdf:parseType="Collection">
9 <rdf:Description rdf:about="#Amy"/>
10 <rdf:Description rdf:about="#Mohamed"/>
11 <rdf:Description rdf:about="#Johann"/>
12 </s:students>
14
15 <foaf:Person rdf:about="#Amy">
16 <foaf:name>Amy</foaf:name>
17 </foaf:Person>
18 <foaf:Person rdf:about="#Mohamed">
19 <foaf:name>Mohamed</foaf:name>
20 </foaf:Person>
21 <foaf:Person rdf:about="#Johann">
22 <foaf:name>Johann</foaf:name>
23 </foaf:Person>
24 </rdf:RDF>

2929
xml:base と rdf:ID
1 <?xml version="1.0"?>
2 <rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
3 Xml:base ="http://example.org/students"
4 xmlns:foaf="http://xmlns.com/foaf/0.1/"
5 xmlns:s="http://example.org/students/vocab#">
6
7 <rdf:Description rdf:about="http://example.org/courses/6.001">
8 <s:students rdf:parseType="Collection">
9 <rdf:Description rdf:about="#Amy"/>
10 <rdf:Description rdf:about="#Mohamed"/>
11 <rdf:Description rdf:about="#Johann"/>
12 </s:students>
14
15 <foaf:Person rdf:ID="Amy">
16 <foaf:name>Amy</foaf:name>
17 </foaf:Person>
18 <foaf:Person rdf:ID="Mohamed">
19 <foaf:name>Mohamed</foaf:name>
20 </foaf:Person>
21 <foaf:Person rdf:ID="Johann">
22 <foaf:name>Johann</foaf:name>
23 </foaf:Person>
24 </rdf:RDF>

30
形式的意味論（Formal Semantics)
文の集合文
伴意
事実の集合事実
従う
表現
世界
Universe of Discourse
解
釈
形式的意味論研究
0 ×1 = 0
1 ×1 = 1
0 ＋1 = 1
1 ＋1 = 2

3131
表示意味論（denotational semantics)
Notation N1 Notation N2
Denotation D1 Denotation D2
ψ
φ φ
～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ edge of the machine
internal structure
external domain
「横浜市の人口は370万人です．」
Universe of Discourse

32
• RDF解釈（単純解釈）
– rdf:type，rdf:Property
– 基底RDFグラフの解釈
– 一般RDFグラフの解釈（含むブランクノード）
• RDFS解釈
– rdfs:domain，rdfs:range，rdfs:subClassOf，
rdfs:subPropertyOf
– rdfs:Resource，rdfs:Class
RDF意味論における解釈

33
基底グラフの解釈（単純解釈）
表現
世界
解
釈
URIの集合
ℝI U ℙI
写像 S
ex:a ex:p"xx"^^rdf:XMLLiteral
L ("xx"^^rdf:XMLLiteral)
型付リテラルの集合
写像 L
ℝI
平リテラルの集合
L (“this is literal”^^xsd:string）
"this is literal"
プロパティ集合 ℙI
[[ex:a]]
[[ex:p]]リソース集合 ℝI
ℝI
写像 L

34
• 三つ組の一つでも偽ならグラフ全体が偽
• 三つ組 s/p/oがあったとき，pはプロパティで
〈sI, oI〉がpIの外延のメンバーならば真，さもな
ければ偽．
• サブジェクトorオブジェクトがIRIなら，論議の
世界への写像がある．
• サブジェクトorオブジェクトがリテラルなら，論
議の世界への写像がある．

35
〈 yod:林文子I, yod:横浜市I 〉∈Ext I(org:headOfI)
表現
世界
解
釈
ℙIから《 x, y 》への写像 ExtI
リソース集合 ℝI
yod:林文子 yod:横浜市 org:headOf

3636
4 _:xxx ⇩
5 _:xxx <http://www.example.org/name> ⇩

37
4 _:001 ⇩
37
6 <http://www.w3.org/TR/rdf-mt/> ⇩
7 _:001 ⇩
”Patrick Hayes” ．

3838
6 <http://www.w3.org/TR/rdf-mt/> ⇩
7 _:002 ⇩
”Patrick Hayes” ．
4 _:001 ⇩

39
ブランクノードは述語論理における存在変数に同等である
∃x [ name (x, Tim_Berners-Lee) ∧ Person(x) ]

40
• ブランクノードを含むRDFグラフ中の，ブランク
ノードすべてを解釈して，それが真であれば，
ブランクノードを含むRDFグラフも真
一般RDFグラフの意味論的条件
これは解釈の定義を変更はしないということに留意されたい．
(…) それはただ単にある解釈のもとで，既定グラフに対する真
偽値を提供する解釈が，たとえブランクノード自身の解釈を提
供しなくても，ブランクノード付きのグラフにも真偽値を充てら
れるように表示物の定義のためのルールを拡張するだけで
ある．
[RDF意味論]

41
RDF語彙の意味論的条件
rdf:PropertyI
ℙI = { xI | 《 xI , rdf:PropertyI 》=Ext I(rdf:typeI )
〈 xI, rdf:PropertyI 〉∈Ext I(rdf:typeI )
rdf:type
rdf:Propertyx

42
RDFS語彙の意味論的条件
yI
{ xI | 《 xI , yI 》=Ext I(rdf:typeI ) }
〈 xI, yI 〉∈Ext I(rdf:typeI )
rdf:type yx
rdf:typeI
xI ∈Cext I(yI )⇔
クラス
インスタンス

43
yyI
rdf:type yyxx
yI
rdf:type yx
rdf:typeI
y rdfs:subClassOf yy .
Cext I(yyI ) ⊇Cext I(yI )

44
rdfs:Resource
rdfs:ClassI
rdfs:Class
クラス集合 ℂI
rdfs:Resource
ℂI = Cext I(rdfs:ClassI )
ℝI = Cext I(rdfs:ResourceI )

4545
RDFS伴意ルール
https://dvcs.w3.org/hg/rdf/raw-file/default/rdf-mt/index.html#rdfs-entailment
定義域制約
値域制約
rdfs:Resource
はトップクラス
包摂推論
推移律

47
ご清聴ありがとうございました
小出誠二
http://linkedopendata.jp/
koide@nii.ac.jp
seijikoide0@gmail.com

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