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网络本体语言(OWL)的标准体系解析 计算机网络论文［1］第一个阶伯纳斯李所定它能够使人与即致万维网之父蒂姆伯纳斯李(Tim Berners-Lee)将万维网的演变分为两个阶段 段，万维网应该是一个有利于人们合作的强大工具；第二个阶段，那么是蒂姆 义的语义网阶段 通俗地说，语义网就是一种能够理解人类语言的智能网络，计算机的交流变得像人与人交流一样轻松 我们目前正处于新一代万维网开展的边缘，力于第二代网络一一语义网的研究、开发阶段在语义网的开发进程中，网络本体语言(Web Ontology Language,OWL)作为实现其功能的核心语言工具，其开发意义重大为了给 OWL 系统的开发奠定根底， 万维网联盟(W3C)于2003年12月15日发布了由其下属的网络本体工作组开发的 OWL系列标准标准文件，紧接着又对各标准文档进行了改良，于 2004年2 月10日公布了该系列体系的最新版本本文将对最新版本的 OWL系列标准标准体系进行探讨和解析，并对中文网络本体语言开发中的标准建设提出一些建议，以期为国内 OWL系统的研究开发提供借鉴1 OWL系列标准标准体系的构成为了更好地描述语义化本体模型和进行知识表述， W3C首先提出用来描述资源及其之间关系的语言标准：资源描述框架 (Resources Description Frame,RDF),在此根底上，欧洲开发了语义交互语言 (Ontology Interchange Language,OIL) ，美国开发了 DAML(DARPA AgentMarkup Language)。

这两种网络 本体语言都是 对RDF类似的扩展，因此 后来合并为DAML+OIL ,随后 W3C 将其标准为理解力更强的网络本体语言(Web Ontology Language,OWL) OWL系列标准标准体系由6个推荐性标准文档组成， 分别从理论、实例及标准性定义的角度对OWL进行了全面、简洁及标准化的阐述，它们是：:通过列出 OWL的OWL各子语言特征的非•?网络本体语言概述? (OWL Web Ontology Language:Overview)语言特征并给出其简要的描述，对 OWL进行简单介绍它通过对 形式化描述，提供了 OWL的入门知识［2］通过一个扩展的例子说［2］具体内容包括如何•?网络本体语言指南? (OWL Web Ontology Language:Guide)明如何使用OWL语言，同时也给出了这些文档中用到的术语的解释［3］该文档对OWL语［2］，使用RDF/XML语法对OWL的所有建模原OWL的用户提供参考［4］OWL Web Ontology Language:Semantics and形式化的标准性定义 ［2］使用OWL本体语言定义类和类的属性，以形成一个形式化的域；定义个体并确定它们的属 性，并且对这些类和个体进行推断，以到达网络本体语言的形式化语义的许可程度•?网络本体语言参考? (OWL Web Ontology Language:Reference)言的整体构造进行了结构化的非形式化描述 语进行子系统及详尽的描述，试图为构建 •〈〈网络本体语言语义与抽象语法?Abstract Syntax):对 OWL 进行了最终的、•〈〈网络本体语言测试用例? (OWL Web Ontology Language:Test Cases) :该文档包含 了 OWL的大量测试用例集合［2］。

其中，许多测试用例说明了 OWL语言的形式语义和正确 使用方法，其它测试用例那么说明了工作组所面临的亟需解决的问题 ［5］•〈〈网络本体语言应用案例和需求? (OWL Web Ontology Language:Use Cases andRequirements):该文档包含了一个 Web本体语言的应用案例集合和关于 OWL的需求集合［2］,详细阐述了本体语言的使用方式、目的和要求其目的之一是确定网络本体语言需要 什么网络本体语言的要求将被潜在的使用案例和普通设计目标所激发， 而这些潜在的使用案例和普通设计目标同时考虑到了将本体标准运用于网络这一独特环境时的困难 ［6］接下来将对OWL标准体系的内容框架进行介绍2 OWL系列标准标准体系的内容框架2.1 概述W3C制定OWL标准体系的目的是为了引起人们对标准的注意并且使其在更广范围的被采纳与使用[5]在推荐标准文件时， W3C将主要注意力放在制定标准和改良全面部署能力 方面，这无疑增强了网络的功能性和互操作性 [4]W3C网络本体工作组采用一系列文档对OWL语言进行描述，每一个文档实现一个目的，以满足不同读者的需要 [2],分别适合某些相关研究人员和技术人员使用。

并且按照从易到难，由浅入深的顺序对 OWL系统进行了全面、透彻的阐述总体来说，OWL标准体系结构严谨、语言简练、表达直观，易于为用户所接受每个标 准文件各有侧重点，从不同的角度制定了 OWL的标准，看似独立，但在内容上又互相效劳， 理论和例如各有侧重，互为补充，这表现为在具体内容的阐述上提供了到其它标准文件的相 关链接具体来说，OWL概述文档主要针对 OWL的初步接触者，以简洁、直观的语言阐述了 OWL 的根本概念、原理以及 OWL三个子语言的语言特征，使用户对 OWL的根底知识架构有了一个清晰的了解，解决了用户从对 OWL一无所知到初步入门的问题文档对各局部内容作了更详细的阐述，提供了到其它5个文档的链接，用户可交互参阅，到达全面学习掌握 OWL 的目的假设用户首先阅读完 OWL概述文档后，可阅读 OWL指南文档获知使用该语言的理论方 法和例子用户在对纯理论描述进行阅读时， 往往容易产生理解上的障碍该文档在对OWL构成元素进行描述时， 贯穿了建立酒和食物的主体关系的例子， 生动的例如对用户理解和掌握OWL起到良好的作用文档除对 OWL的构造元素做了进一步的阐述外，也对属性特征及属性限制等描述机制进行了详细说明，进一步解决了 OWL本体语言对信息内容进行更好的表达的问题同时，对数据合并与本体映射等相关技术问题作了一定的讨论， 为相关机构及人员日后的进一步研究提供了关注重点。

OWL中所有建模原语的相关描述以及使用时的限用户在阅读其它5个标准文件的同时， 可针对某个文档通篇围绕类、个体及属性对相关的建模元语举例说明及使用时的考前须知三个OWL每个语言构OWL参考文档类似于一本使用手册， 制和考前须知都可在该文档中进行查阅 具体构造元素在该文档中进行相关参阅同时，附录记录了自 DAML+OIL开展至OWL的变化，利于阅读进行非形式化描述，对每个元语的描述一般从理论阐述、 方面展开，理论与例如相结合，内容详尽、丰富文档的参考文献提供了 造元素的索引及快速参考 时的承前启后OWL语言的标准语法，此文件运用模式论式的 OWL的连贯性等在文件中都有所论述，该文档 OWL解析器及其它句法工具的开发者会对第二OWL语义和抽象语法文档为用户提供了 语义学对语义进行了精确定义一些概念如 适用于那些对OWL技术细节感兴趣的用户；和第四局部特别感兴趣；OWL推理器和其它语义工具的开发者会对第三和第五局部特别感 兴趣，但不适用于那些首先应该阅读 OWL概述文档的普通读者以上4个标准文件补充性两个文档 OWL测试用例和 OWL使用案例及要求 OWL测， 试用例文档提供了 OWL语言的测试用例，OWL使用案例及要求文档阐述了 OWL语言的实际应用领域和 OWL本体语言构建所需的必要条件。

值得一提的是，OWL使用案例及要求中列举了 6个网络本体的使用案例，其中一些是基于工业和学术界实际应用案例， 另一些是带前瞻性应用的案例这些案例有助于用户了解 OWL应用的实际意义，便于有的放矢地开发OWL和研究语言，从而为语义网开发效劳卜面综合介绍这6个标准总的来说，W3C推荐的该标准体系综合阐述了以下主要内容， 文件的内容2.2 OWL的概念及开发的必要性OWL概述和OWL指南文档的引言局部对本体和 OWL的根本概念进行了阐述 我们讨论的本体是表达术语及其词间关系 ［2］这里补充一个更标准的定义，即由 Borst给出的：“Ontology是共享概念模型的形式化标准说明 〞OWL是定义和例示网络本体的一种语言一个 OWL本体包括类、属性和它们的实例的 描述［3］它可以明确表示词汇表中术语的意义及其词间关系 ［2］由于OWL概述文档是为 OWL入门者设计的，因此文档对开发 OWL的必要性进行了详细说明未来的语义网应是 构建于XML自定义标签模式的能力以及 RDF灵活的描述数据的方式之上的〞而根据蒂姆 伯纳斯 李提出的著名的语义网构成的标准体系结构， 语义Web需要在RDF之上增加的第一个层次，是一种能够对 Web文档中的术语含义进行形式化〔指 计算机可读的〕描述的本体语言。

如果希望机器能够对这些 Web文档进行有效的推理工作，这一本体语言必须超越 RDF Schema的根本语义因此，OWL被设计以满足Web对本体语 言的要求［2］其优势表现为，在表达意义和语义方面， OWL比XML、RDF和RDF- S更方便，并且与这些语言相比， OWL表示的网络内容更容易被机器所理解 OWL是DAML+OIL网络本体语言的修改版，它结合了 DAML+OIL的设计和应用中得到的经验教训 ［2］2.3 OWL的三个子语言OWL由三个子语言 OWL Lite/OWL DL/OWL Full组成OWL Lite用于执行简单任务，并 且提供应用户一个功能性子集使他们在初次使用 OWL时就能轻易上手OWL DL 〔这里DL是指描述逻辑〞〕提供令人满意的语言子集用以支持推理系统实现其计算性能 OWL FULL适当放宽了对OWL DL的限制，目的是为了突出其某些特点使其对数据库及知识表示系统 发挥作用［4］对OWL的描述实质上就是对这三个子语言的描述， 6个标准文档从不同的角度对这三个子语言作了详细说明OWL概述文档在分别阐述了三个子语言的总体特征、 适用用户及各个子语言之间的关系之后，着重列出了 OWL Lite的语言构造元素，并对元素的特征进行了非正式描述。

由于OWL Lite对OWL语言使用的约束较多，因此 OWL的某些构造元素不包含其中 文档接着对 OWL DL和OWL Full相对于OWL Lite增加的语言构造元素的特征做了进一步 的非正式描述OWL指南文档的描述与 OWL概述类似OWL参考文档对三个子语言作了更详细的描述， 主要侧重于具体使用时的考前须知，如详细列出了 OWL DL和OWL Lite中被限制使用的语言构造元素，为用户在具体选择使用这三个子语言时提供了参考 OWL语义与抽象语法文档的第二局部从语法描述的角度对用于 OWL Lite和OWL DL子语言的抽象语法进行了详细说明，具体内容包括 OWL Lite和OWL DL的类公理、限制或约束以及属性公理这4个标准文档分别从三个子语言的根本概念、使用时的考前须知及语法描述的角度对 其进行了详细说明，实质上是对 OWL语言作了全面的补充性描述，用户可在了解该局部内容时对4个标准文件进行交叉阅读2.4 OWL本体构成OWL本体包括类、属性和它们的实例〔即个体〕的描述 ［3］因此该局部是描述的重点 OWL概述文档从对 OWL Lite的语言特征进行描述出发， 对类、个体及属性进行了定义和简单说明。

^个类定义了一组具有某些共同属性的个体例如类 。