Das Dokument behandelt semantische Technologien, insbesondere RDFS und OWL, sowie die Ableitung von RDF-Triple durch Anwendung entsprechender Regeln. Es umfasst Aufgaben zur Ableitung von Tripeln aus gegebenen RDF-Daten und zur Erweiterung einer Ontologie. Des Weiteren werden Konzepte wie Klassenhierarchien, Eigenschaften, Äquivalenz, transitive und symmetrische Eigenschaften sowie Regeln zur Ableitung von neuen Tripeln erläutert.

1. Semantic Technologies
Übung, Wintersemester 2011/12
23. November 2011 - RDFS+ / OWL

2. 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.

3. @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. # Abgeleitet
ub:42
lib:Article a rdfs:Class; ! a lib:EArticle; # über domain von webVersion
! rdfs:subClassOf lib:Document. ! a lib:Article; # über subClassOf von EArticle
! ! a lib:EDocument; # über subClassOf von EArticle
lib:EDocument a rdfs:Class; ! a lib:Document; # über subClassOf von Article/Document
! rdfs:subClassOf lib:Document. ! a rdfs:Resource. # über domain von rdf:type
lib:EArticle a rdfs:Class; ub:23
! rdfs:subClassOf lib:Article, lib:EDocument. ! a lib:Book; # über domain von isbn
! ! a lib:Document; # über subClassOf von Book
lib:Author a rdfs:Class. ! a rdfs:Resource. # über domain von rdf:type
!
lib:author a rdfs:Property; <http://dbpedia.org/resource/Donald_Ervin_Knuth>
! rdfs:domain lib:Document; ! a lib:Author; # über range von author
! rdfs:range lib:Author. ! a rdfs:Resource. # über domain von rdf:type
lib:title a rdfs:Property; <http://www.w3.org/People/Berners-Lee/card#i>
! rdfs:domain lib:Document; ! a lib:Author; # über range von author
! rdfs:range xsd:string. ! a rdfs:Resource. # über domain von rdf:type
!
lib:isbn a rdfs:Property; lib:isbn
! rdfs:domain lib:Book; ! rdfs:domain lib:Document; # über domain von
! rdfs:range xsd:string. ! ! ! ! ! # isbn & subClassOf von Book
! ...
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>.

4. 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>.

5. Zusammenfassung
RDFS
• Klassenhierachien
• Eigenschaftshierarchien
• domain und range
➡Eingeschränkte Ausdruckskraft

6. Introducing: OWL

7. OWL
Web Ontology Language
• Reichhaltige rdfs:Resource
Ontologiesprache
rdfs:Class rdf:Property
• erweitert RDF-
Schema owl:Class
owl:Object
Property
owl:Datatype
Property

8. OWL
Web Ontology Language
rdfs:Resource
rdfs:Class rdf:Property
owl:Object owl:Datatype
owl:Class Property
Property

9. OWL
Web Ontology Language
• Verschiedene Varianten mit
unterschiedlicher Ausdruckskraft:
• OWL Full
• OWL DL Subset
• OWL Lite
• Informell: RDFS-Plus (RDFS + ein bisschen OWL)

10. Namespace
http://www.w3.org/2002/07/owl#

11. Klassen und Properties
• owl:Class <owl:Class rdf:about="http://example.org/uni-vokabular#Dozent"/>
<owl:DatatypeProperty rdf:about="&uni;name">
• owl:DatatypeProperty <rdfs:domain rdf:resource="&uni;Dozent"/>
<rdfs:range rdf:resource="&xsd;string"/>
</owl:DatatypeProperty>
<owl:ObjectProperty rdf:about="&uni;wirdGehaltenVon">
• owl:ObjectProperty <rdfs:domain rdf:resource="&uni;Veranstaltung"/>
<rdfs:range rdf:resource="&uni;Dozent"/>
</owl:ObjectProperty>

12. Umkehrung
• owl:inverseOf
• Eigenschaft einer Property
• Gibt eine andere Property an, die die gleiche
Bedeutung hat, bei der aber Subjekt und
Objekt vertauscht sind.
<owl:ObjectProperty rdf:about="&uni;wirdGehaltenVon"/>
<owl:ObjectProperty rdf:about="&uni;haelt">
<owl:inverseOf rdf:resource="&uni;wirdGehaltenVon"/>
</owl:ObjectProperty>

13. Umkehrung
IF ?x ?P ?y
• Regel: AND ?Q owl:inverseOf ?P
THEN ?y ?Q ?x.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix uni: <http://example.org/uni-vokabular#>.
@prefix hki: <http://hki.uni-koeln.de/stundenplan/>.
hki:5 uni:wirdGehaltenVon staff:thaller.
uni:haelt owl:inverseOf uni:wirdGehaltenVon.
# abgeleitete Tripel
hki:thaller uni:haelt hki:5.

14. Symmetrische
Eigenschaften
• owl:SymmetricProperty
• Klasse von Properties
• Gibt an, dass bei der gleichen Eigenschaft
Subjekt und Objekt vertauscht werden
können.
<owl:ObjectProperty rdf:about="&ex;worksWith">
<rdf:type rdf:resource="&owl;SymmetricProperty"/>
</owl:ObjectProperty>

15. Symmetrische
Eigenschaften
• Regel: IF ?P rdf:type owl:SymmetricProperty
THEN ?P owl:inverseOf ?P.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix ex: <http://example.org/work-relations#>.
@prefix staff: <http://hki.uni-koeln.de/staff/>.
staff:cuy ex:worksWith staff:de-oliveira.
ex:worksWith a owl:SymmetricProperty.
# abgeleitete Tripel
ex:worksWith owl:inverseOf ex:worksWith.
staff:de-oliveira ex:worksWith staff:cuy.

16. Transitivität
• owl:TransitiveProperty
• Klasse von Properties
• Mathematisches Konzept der Transitivität:
• wenn R(a,b) und R(b,c), dann R(a,c)
<owl:ObjectProperty rdf:about="&uni;vorfahreVon">
<rdf:type rdf:resource="&owl;TransitiveProperty"/>
</owl:ObjectProperty>

17. Transitivität
IF ?x ?P ?y
• Regel: AND ?y ?P ?z
AND ?P rdf:type owl:TransitiveProperty
THEN ?x ?P ?z.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix ex: <http://example.org/family-relations#>.
@prefix sw: <http://example.org/star-wars/>.
sw:shmi.skywalker ex:vorfahreVon sw:anakin.skywalker.
sw:anakin.skywalker ex:vorfahreVon sw:luke.skywalker.
ex:vorfahreVon a owl:TransitiveProperty.
# abgeleitete Tripel
sw:shmi.skywalker ex:vorfahreVon sw:luke.skywalker.

18. Äquivalenz
• owl:equivalentClass
• owl:equivalentProperty
• Besonders nützlich beim Zusammenführen
unterschiedlicher Vokabulare (Mapping).
<owl:Class rdf:about="&klips;Veranstaltung">
<owl:equivalentClass rdf:resource="&hki;Kurs"/>
</owl:Class>
<owl:ObjectProperty rdf:about="&klips;wirdGehaltenVon">
<owl:equivalentProperty rdf:resource="&hki;unterrichtetVon"/>
</owl:ObjectProperty>

19. Äquivalenz
• Regeln:
IF ?A owl:equivalentClass ?B IF ?A owl:equivalentClass ?B
AND ?y rdf:type ?A AND ?y rdf:type ?B
THEN ?y rdf:type ?B. THEN ?y rdf:type ?A.
owl:equivalentClass rdf:type owl:SymmetricProperty.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix klips: <http://klips.uni-koeln.de/vokabular#>.
@prefix hki: <http://hki.uni-koeln.de/kursverwaltung#>.
@prefix course: <http://hki.uni-koeln.de/courses/>.
course:7 a hki:Kurs.
hki:unterrichtetVon rdfs:domain hki:Kurs.
klips:Veranstaltung owl:equivalentClass hki:Kurs.
# abgeleitete Tripel
course:7 a klips:Veranstaltung.
hki:unterrichtetVon rdfs:domain hki:Kurs.

20. Äquivalenz
• owl:sameAs
• Gibt an, dass zwei Individuen identisch sind.
<movie:Character rdf:about="&sw;anakin.skywalker"/>
<movie:Character rdf:about="&sw;darth.vader">
<owl:sameAs rdf:resource="&sw;anakin.skywalker"/>
</movie:Character>

21. Äquivalenz
• Regeln:
IF ?s ?P ?x IF ?x ?P ?o
AND ?x owl:sameAs ?y AND ?x owl:sameAs ?y
THEN ?s ?P ?y. THEN ?y ?P ?o.
owl:sameAs rdf:type owl:SymmetricProperty.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix klips: <http://klips.uni-koeln.de/vokabular#>.
@prefix kv: <http://klips.uni-koeln.de/veranstaltungen/>.
@prefix hc: <http://hki.uni-koeln.de/courses/>.
@prefix staff: <http://hki.uni-koeln.de/staff/>.
kv:2342 klips:titel "Semantic Technologies";
! a klips:Uebung.
staff:cuy klips:haelt hc:5.
hc:5 owl:sameAs kv:2342.
# abgeleitete Tripel
hc:5 klips:titel "Semantic Technologies";
! a klips:Uebung.
staff:cuy klips:haelt kv:2342.

22. Funktionale Eigenschaften
• owl:FunctionalProperty
• Klasse von Properties
• Gibt an, dass eine Property für eine Instanz nur
einen einzigen Wert annehmen kann.
<owl:ObjectProperty rdf:about="&uni;wirdGehaltenVon">
<rdf:type rdf:resource="&owl;FunctionalProperty"/>
</owl:ObjectProperty>

23. Funktionale Eigenschaften
IF ?x ?P ?a
• Regel: AND ?x ?P ?p
AND ?P rdf:type owl:FunctionalProperty
THEN ?a owl:sameAs ?b.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix ex: <http://example.org/family-relations#>.
@prefix sw: <http://example.org/star-wars/>.
sw:luke.skywalker ex:hatVater sw:anakin.skywalker.
sw:luke.skywalker ex:hatVater sw:darth.vader.
ex:hatVater a owl:FunctionalProperty.
# abgeleitete Tripel
sw:anakin.skywalker owl:sameAs sw:darth.vader.

24. Invers-funktionale
Eigenschaften
• owl:InverseFunctionalProperty
• Klasse von Properties
• Gibt an, dass eine Property für jede Instanz
einen anderen Wert annimmt.
<owl:ObjectProperty rdf:about="&uni;matrikelNr">
<rdf:type rdf:resource="&owl;InverseFunctionalProperty"/>
</owl:ObjectProperty>

25. Invers-funktionale
Eigenschaften
IF ?x ?P ?a
• Regel: AND ?y ?P ?a
AND ?P rdf:type owl:InverseFunctionalProperty
THEN ?x owl:sameAs ?y.
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>.
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#>.
@prefix ex: <http://example.org/family-relations#>.
@prefix sw: <http://example.org/star-wars/>.
staff:cuy foaf:mbox <mailto:sebastian.cuy@uni-koeln.de>.
person:523 foaf:mbox <mailto:sebastian.cuy@uni-koeln.de>.
foaf:mbox a owl:InverseFunctionalProperty.
# abgeleitete Tripel
person:523 owl:sameAs staff:cuy.

26. Aufgaben

27. Aufgabe 1
• Gegeben ist folgende Ontologie für die
Verwaltung von Musik:
‣ http://www.hki.uni-koeln.de/sites/all/files/courses/
5899/11-11-23_music-ontology_simple.owl
• Erweitern Sie diese Ontologie mit den
Konstrukten aus RDFS+ so, dass dadurch
möglichst viele Schlüsse automatisch
gezogen werden können.

28. Aufgabe 2
• Erstellen Sie mit Hilfe der Klassen und
Properties aus RDFS+ ein Mapping der
Ontologie aus Aufgabe 1 auf FOAF.