Das Dokument beschreibt Aufgaben zur Erstellung eines RDF-Schemas und RDF-Graphen auf Grundlage gegebener Datenbanktabellen, einschließlich der Unterscheidung zwischen Dozenten und Professoren sowie der Arten von Veranstaltungen. Es werden Regeln für logische Schlussfolgerungen und Inferenzmuster im Semantic Web vorgestellt, die es ermöglichen, neue Aussagen aus bestehenden Daten abzuleiten. Zudem werden Best Practices und Unterschiede zwischen XML-Schema und RDF-Schema erläutert.

1. Semantic Technologies
Übung, Wintersemester 2011/12
16. November 2011 - RDF Schema und Inferenz

2. Aufgabe 1
• Gegeben sind die folgenden
Datenbanktabellen. Erstellen Sie für
diese Daten ein RDF-Schema in RDF/XML.
• Das Schema soll mindestens unterscheiden zwischen
„einfachen Dozenten“ und Professoren und
zwischen Proseminaren, Übungen und
Hauptseminaren.
• Bilden Sie den Sachverhalt ab, dass Hauptseminare nur
von Professoren gehalten werden können.

3. Tabelle 1
Veranstaltungen
id titel tag uhrzeit art dozent_id
Projektplanung für
1 Softwareprojekte: KLIPS Donnerstag 16:00 Hauptseminar 1
2.0
2 Softwaretechnologie I Dienstag 10:00 Proseminar 1
Basisinformations-
3 Mittwoch 10:00 Proseminar 2
technologie I
4 Semantic Technologies Mittwoch 12:00 Übung 3
5 Programmierpraktikum Montag 17:45 Übung 4

4. Tabelle 2
Dozenten
id vorname nachname titel eMail
manfred.thaller
1 Manfred Thaller Prof. Dr.
@uni-koeln.de
jan.wieners
2 Jan Gerrit Wieners M.A.
@uni-koeln.de
sebastian.cuy
3 Sebastian Cuy M.A.
@uni-koeln.de
d.de-oliveira
4 Daniel de Oliveira M.A.
@uni-koeln.de

5. Aufgabe 2
• Erstellen Sie aus den Daten in den Tabellen
einen RDF-Graphen, der sich auf die Typen
und Eigenschaften des Schemas aus Aufgabe
1 bezieht und serialisieren Sie diesen in
RDF/XML.

6. Nachtrag RDF Schema

7. Nichtontologische
Eigenschaften
• rdfs:label
• Zeichenkette, die Ressourcen in Darstellungen repräsentiert.
• rdfs:seeAlso
• Gibt eine Ressource an, die weitere Informationen über das Subjekt
enthält.
• rdfs:isDefinedBy
• Gibt eine Ressource an, unter der das Subjekt definiert wird.
• rdfs:comment
• Erlaubt ergänzende Kommentare zu Ressourcen in natürlicher Sprache.

8. Best practices
• Bestehende Ontologien erweitern
• mit subClassOf und subPropertyOf
• Äquivalente Klassen können mit
gegenseitigem subClassOf bzw. subPropertyOf
gekennzeichnet werden.
• Auch sinnvoll bei Datenintegration!
• Eigenschaften, die zur Anzeige bestimmt sind
sollten als Sub-Properties von rdf:label definiert
werden.

9. Inferenz mit Hilfe von
RDF Schema

10. Rückblick
• RDF Schema legt bestimmte Ressourcen
fest, die eine spezielle Bedeutung
besitzen.
• Wie können wir diese Bedeutung
definieren?
• Dadurch, dass wir Regeln für logische
Schlussfolgerungen festlegen, die gezogen werden
können, wenn diese Ressourcen verwendet werden.

11. Beispiel
<uni:Dozent rdf:about="http://hki.uni-koeln.de/staff/wieners" foaf:name="Jan Wieners"/>
<uni:Professor rdf:about="http://hki.uni-koeln.de/staff/thaller" foaf:name="Manfred Thaller"/>
<rdfs:Class rdf:about="http://example.org/uni-vokabular#Dozent"/>
<rdfs:Class rdf:about="http://example.org/uni-vokabular#Professor">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="http://example.org/uni-vokabular#Dozent"/>
</rdfs:Class>
• Aufgabe: Finde alle Dozenten
• Antwort: „Jan Wieners“ & „Manfred Thaller“
• Implizite Regel:
• „Wenn eine Klasse A eine Unterklasse der Klasse B ist, sind
alle Instanzen von A gleichzeitig auch Instanzen von B.“
• IF ?A rdfs:subClassOf ?B. AND ?x rdf:type ?A.
! THEN ?x rdf:type ?B.
• ∀x(A(x) ⋀ subClass(A,B) B(x))

12. Inferenz
• Inferenzmaschinen können mit Hilfe
von Regeln neue Aussagen aus einer
bestehenden Wissenbasis ableiten.
• Im Kontext des Semantic Web:
• Aus vorhandenen Tripeln können neue
Tripel abgeleitet werden.

13. Inferenzmuster für
rdfs:subClassOf
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix uni: <http://example.org/uni-vokabular#>.
@prefix staff: <http://hki.uni-koeln.de/staff/>.
staff:thaller rdf:type uni:Professor.
uni:Professor rdfs:subClassOf uni:Dozent.
# abgeleitete Tripel
staff:thaller rdf:type uni:Dozent;
• IF ?A rdfs:subClassOf ?B.
AND ?x rdf:type ?A.
THEN ?x rdf:type ?B.

14. Inferenzmuster für
rdfs:range
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix uni: <http://example.org/uni-vokabular#>.
@prefix staff: <http://hki.uni-koeln.de/staff/>.
course:42 uni:wirdGehaltenVon staff:oliveira.
uni:wirdGehaltenVon rdfs:range uni:Dozent.
# abgeleitete Tripel
staff:oliveira rdf:type uni:Dozent;
• IF ?P rdfs:range ?R.
AND ?x ?P ?y.
THEN ?y rdf:type ?R.

15. Inferenzmuster für
rdfs:domain
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix uni: <http://example.org/uni-vokabular#>.
@prefix staff: <http://hki.uni-koeln.de/staff/>.
course:42 uni:wirdGehaltenVon staff:oliveira.
uni:wirdGehaltenVon rdfs:domain uni:Veranstaltung.
# abgeleitete Tripel
course:42 rdf:type uni:Veranstaltung;
• IF ?P rdfs:domain ?D.
AND ?x ?P ?y.
THEN ?x rdf:type ?D.

16. Kombinierte Inferenzmuster
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix uni: <http://example.org/uni-vokabular#>.
@prefix staff: <http://hki.uni-koeln.de/staff/>.
course:42 uni:wirdGehaltenVon staff:oliveira.
uni:wirdGehaltenVon rdfs:range uni:Dozent.
uni:Dozent rdfs:subClassOf uni:Mitarbeiter.
# abgeleitete Tripel
staff:oliveira rdf:type uni:Dozent;
staff:oliveira rdf:type uni:Mitarbeiter;
uni:wirdGehaltenVon rdfs:range uni:Mitarbeiter;
• IF ?P rdfs:range ?D.
AND ?D rdfs:subClass ?C.
THEN ?P rdfs:range ?C.

17. XML Schema vs.
RDF Schema
• Ein XML Schema
beschränkt die Struktur
von XML-Dateien.
XML RDF
• Ein RDF Schema
definiert die Bedeutung
des in RDF verwendeten
Vokabulars über
XML RDF Schlüsse, die gezogen
Schema Schema werden können, wenn
dieses Vokabular
verwendet wird.

18. Aufgaben

19. Aufgabe 1
• Gegeben seien die folgenden RDF-Daten.
• Notieren sie alle Tripel, die daraus durch
Anwendung der zu RDF Schema
gehörenden Regeln abgeleitet werden
können.

20. @prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#>.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#>.
@prefix lib: <http://example.org/library#>.
@prefix ub: <http://ub.uni-koeln.de/inventar/>.
# Klassen
lib:Document a rdfs:Class.
lib:Book a rdfs:Class;
! rdfs:subClassOf lib:Document.
lib:Article a rdfs:Class;
! rdfs:subClassOf lib:Document.
!
lib:EDocument a rdfs:Class;
! rdfs:subClassOf lib:Document.
lib:EArticle a rdfs:Class;
! rdfs:subClassOf lib:Article, lib:EDocument.
!
lib:Author a rdfs:Class.
lib:author a rdfs:Property;
! rdfs:domain lib:Document;
! rdfs:range lib:Author.
lib:title a rdfs:Property;
! rdfs:domain lib:Document;
! rdfs:range xsd:string.
!
lib:isbn a rdfs:Property;
! rdfs:domain lib:Book;
! rdfs:range xsd:string.
!
lib:webVersion a rdfs:Property;
! rdfs:domain lib:EArticle.
# Instanzen
ub:42 lib:title "The Semantic Web";
! lib:author <http://www.w3.org/People/Berners-Lee/card#i>;
! lib:webVersion <http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=the-semantic-web>.
ub:23 lib:title "The Art of Computer Programming";
! lib:isbn "978-0321751041";
! lib:author <http://dbpedia.org/resource/Donald_Ervin_Knuth>.

21. Aufgabe 2
• Welche Tripel können zusätzlich abgeleitet
werden, wenn folgende Aussagen
hinzugefügt werden?
lib:Document rdfs:subClassOf <http://xmlns.com/foaf/0.1/Document>.
<http://xmlns.com/foaf/0.1/Document> rdfs:subClassOf lib:Document.
lib:title rdfs:subPropertyOf <http://purl.org/dc/elements/1.1/title>.
lib:author rdfs:subPropertyOf <http://xmlns.com/foaf/0.1/maker>.