Linguagem de Ontologia da Web

Web Ontology Language (OWL) é uma linguagem de representação do conhecimento construída no modelo de dadosRDF. Ele fornece os meios para definirontologias webestruturadas. Sua segunda versão se tornou uma recomendação doW3Cnofinal de 2012.

A linguagem OWL é baseada em pesquisas realizadas no campo da lógica descritiva . Pode ser visto de uma forma como um padrão de TI que implementa certa lógica descritiva , e permite que ferramentas que entendem OWL trabalhem com esses dados, para verificar se os dados são consistentes, para inferir novos conhecimentos ou para extrair certas informações deste banco de dados . Permite em particular descrever ontologias, isto é, permite definir terminologias para descrever campos concretos. Uma terminologia é composta de conceitos e propriedades (também chamados de “papéis” na lógica descritiva ). Um domínio consiste em uma instância de conceitos.

Uma extensão do RDFS

Na prática, existem extensões para a ontologia RDF Schema (RDFS), como a linguagem OWL; OWL se destina à descrição de classes por meio de características de instâncias dessa classe e tipos de propriedades. Como resultado, é mais expressivo do que RDFS , que alguns culpam pela insuficiente expressividade devido à única definição das relações entre os objetos por asserções. OWL também traz melhor integração, evolução, compartilhamento e inferência mais fácil de ontologias.

O RDFS permite, por exemplo, descrever que <Jean> é o pai de <Paul>, através dos indivíduos <Jean>, <Paul>, e a relação é o pai de . Ele também contém os conceitos, que permitem que os indivíduos sejam agrupados em grupos como <human> , <men> , <women> , para especificar as relações entre esses grupos (ou conceitos), já que qualquer <woman> é uma <human>, que é formalizado na subclasse <femme> de <human> (SubclassOf na terminologia RDFS / OWL), e para especificar que Jeanne é uma mulher na forma de uma afirmação como <Jeanne> é uma instância de <femme> (InstanceOf em OWL , que poderíamos traduzir por exemplo por é um exemplo de ).

Aos conceitos de classe, recurso, literal e propriedades de subclasses, subpropriedades, campos de valor e domínios de aplicação já presentes no RDFS, OWL adiciona os conceitos de classes equivalentes, propriedades equivalentes, igualdade de dois recursos, suas diferenças, pelo contrário , simetria e cardinalidade ... OWL permite esclarecer os conceitos de <human>, <man> e <woman> ao expressar formalmente que um ser humano tem certas características, como um gênero, de modo que se <Jean> é um <human> , deve-se ser capaz de escrever uma declaração como <Jean> has gender <male> ao descrever a classe de humanos. Consequentemente, isso também torna possível esclarecer os conceitos de <man> e <woman> ao descrever em OWL que não apenas <men> tem um gênero como qualquer humano, mas que os homens têm a propriedade adicional de serem do gênero masculino.

Infelizmente, embora o uso de extensões RDFS seja teoricamente mais relevante para descrever o mundo, ainda existem problemas em usá-las em um contexto operacional. Por exemplo, dois bancos de dados podem não ter o mesmo comportamento com a mesma ontologia, embora a implementação dos bancos de dados esteja correta. Esses defeitos são inaceitáveis em um sistema de produção. Consequentemente, os editores de banco de dados não implementam essas extensões ou muito pouco e as inferências induzidas são difíceis de prever sem ter testado previamente esses bancos de dados.

Os desenvolvedores de ontologia devem estar interessados na compatibilidade de extensões RDFS em bancos de dados de destino durante a implementação de sua ontologia, caso contrário, este trabalho de descrição pode ser inútil e sobrecarregar desnecessariamente o acesso aos dados via SPARQL através do sistema de informação que hospedará esta ontologia.

Os três níveis de OWL

O OWL permite, graças à sua semântica formal baseada em um fundamento lógico amplamente estudado, definir associações mais complexas de recursos, bem como as propriedades de suas respectivas classes. OWL define três sub-linguagens, do menos expressivo ao mais expressivo: OWL-Lite , OWL-DL e OWL-Full . Existem algoritmos decidíveis para todo o OWL- Lite . Embora os problemas de inferência de OWL-DL possam ser resolvidos em tempo exponencial em geral, o comportamento costuma ser satisfatório. Não há algoritmo de inferência decidível para OWL-Full. A segunda versão do OWL estende notavelmente OWL-DL para permitir certas formas simples de metamodelagem, neste caso para criar conceitos de conceitos.

OWL-Lite

OWL- Lite é a versão mais simples da linguagem OWL. Corresponde à lógica das descrições . Sua simplicidade permite ter uma teoria de baixa complexidade, e garantir que as perguntas que podem ser feitas a uma máquina de inferência em um banco de dados que trabalha com este padrão tenham sempre uma resposta e que essa resposta seja calculável em um tempo razoável. $\ mathcal {SHIF}$

OWL-DL

OWL-DL (acrônimo para Ontology Web Language Description Logics ) é uma versão decidível da linguagem de computador OWL.

Essa linguagem corresponde à lógica das descrições . $\ mathcal {SHOIN (D)}$

OWL-Full

OWL- Full é uma versão indecidível da linguagem de computador OWL.

Aplicativos para a Web Semântica

O objetivo da Web Semântica é compartilhar o conhecimento contido em silos de informações, também chamados de bancos de dados. Os dados contidos em um banco de dados convencional são considerados não estruturados em relação a outros bancos de dados se não houver uma gramática comum entre eles. Como é o caso da linguagem humana, a estruturação sintática e gramatical permite a criação de frases, elementos complexos dos quais podem emergir um significado compreensível por outras pessoas. Sem gramática, não pode haver diálogos entre as diferentes bases de dados, e sem diálogos, nenhum conhecimento duradouro devido a sinergias cognitivas ou compartilhamento pode surgir. A existência de uma gramática comum entre as bases de dados é condição para a estruturação dos dados e, portanto, para o diálogo e o confronto produtivo dos dados. A recomendação OWL, como gramática comum, permite por um lado a verificação dos dados por comparação, a sua fiabilidade e, por outro, um aumento do volume de informação. Isso significa que a comparação de dados, possibilitada pela linguagem OWL, permite a criação de novos dados (por exemplo, quando duas informações incompletas, cada uma pertencente a duas bases de dados distintas, são colocadas em relação e se mostram complementares, os dados que o resultado é mais seguro e abre a porta para novos avanços).

Na prática, uma semântica estritamente definida permitirá que as máquinas executem raciocínios automatizados sobre inferências e conclusões em seus novos silos de conhecimento.

As linguagens nas quais é construído são amplamente interpretáveis, muitos aplicativos já sabem como lidar com XML , RDF que é um padrão amplamente utilizado, bem como SPARQL . Compartilhar e trocar conhecimento nesses formatos é mais fácil para as máquinas e, em teoria, também para os humanos (veja o debate sobre Microformatos ).

A Web Semântica pode, portanto, tirar partido deste formato para estruturar, partilhar e trocar os diferentes conhecimentos aí encontrados. Já existem várias ontologias modeladas usando OWL.

Ferramentas para aplicação de OWL na Web Semântica

Nome da ferramenta	Descrição
Protegido	Editor / framework de código aberto e gratuito para ontologias. A extensão Protégé-OWL permite que o trabalho seja salvo no formato OWL.
SMW +	Participar com Semantic Mediawiki na criação de ferramentas para constituir ferramentas para manipular ontologias OWL.

Motores de inferência

Existem vários mecanismos de inferência gratuitos ou comerciais, como Racer, Pellet, Fact, Fact ++, surnia, F-OWL e Howlet. A maioria desses mecanismos é projetada para raciocinar com base na lógica de descrição , mas aceita arquivos OWL como entrada. Alguns mecanismos de inferência só podem raciocinar no nível terminológico (ou seja, no nível de conceitos e propriedades), enquanto mecanismos como Pellet e Racer também permitem raciocinar em instâncias de conceitos.

Software de edição

É possível criar e editar uma ontologia em formato OWL com o software Protégé . Ele oferece vários formatos de arquivo para ontologias, incluindo OWL.