[科普中国]-子语言

OWL概述

OWL是W3C于2004年推出的用于描述网络本体的语言标准，位于W3C本体语言结构的最上层。W3C从2000年相继推出了OIL、DAML+OIL、RDFS等网络本体语言。OWL是在DAML+OIL的基础上发展起来的，2004年2月10日，OWL正式成为被W3C推荐的标准网络本体语言。

OWL是为了在WWW上发布和共享本体而提供的语义描述语言。本体之所以逐渐引起人们的重视，主要的原因在于它能够提供明确定义的词汇表，描述概念和概念之间的关系，使得使用者之间达成对概念含义的共同理解。而对同一概念的语义共享和共同理解是构建语义网的关键。

OWL作为RDF(S)的扩展，是在DAML+OIL的基础上发展起来的，目的是提供更多的原语以支持更加丰富的语义表达，并更好地支持理解。

RDF模型的核心是用主语、谓语和宾语三元组来描述资源问的二元关系。通过RDF(S)可以表示一些简单的本体，描述某些主体知识，包括子类和子属性关系、属性的定义域和值域约束以及类的实例等。但用作一般的本体表示语言时，RDF(S)的表达能力显得太弱，还缺少如下一些特征：①对于局部值域的属性定义：RDF(S)中通过rdfs：range定义了属性的值域，该值域是全局性的，无法说明该属性应用于某些具体的类时具有的特殊值域限制。②类、属性、个体的等价性：RDF(S)中无法声明两个或多个类、属性和个体是等价的还是不等价的。③不相交类的定义：在RDF(S)中只能声明子类关系，如男人和女人都是人的子类，但无法声明这两个类是不相交的。④类的布尔结合定义：通过类并、交和补的声明实现对某些类的结合，从而构建新类，如定义人类为男人和女人这两个类的并。⑤基数约束：对某属性值可能或必须的取值范围进行约束，如说明一个人有双亲(包括两个人)，一门课至少有一名教师等。⑥关于属性特性的描述：声明属性的某些特性，如传递性、函数性、对称性，以及声明一个属性是另一个属性的逆属性等。

正因为RDF(S)具有上述一些缺陷，因此需要一种比其描述能力更为丰富的本体语言，同时要求该语言权衡表达能力和有效的推理支持，既能支持合理有效的推理，又能对本体知识充分描述。OWL通过提供附加的词汇集，具有比XML、RDF和RDFS更好的机器可理解性。2

子语言OWL Full完整的语言是OWL Full，并使用全部OWL语言基元，还允许这些基元随意地与RDF和RDFS相互结合。通过互相应用语言基元，允许改变预定义基元的意思。支持需要在没有计算保证的、语法自由的RDF上进行最大限度表达的用户。允许本体在预定义的词汇表上增添新词汇，从而任意推理软件均不能支持OWL Full的所有特征。

OWL Full的优点是在语法和语义上与RDF完全向上兼容——任意合法的RDF文档也是合法的OWL Full文档；任意有效的RDF/RDFS结论也是有效的OWL Full结论。OWL Full的缺点是该语言如此有力以致很难判定，使得其不能(更不用说有效)完成推理支持。

OWL DLOWL DL是OWL Full的子语言，是为了重新获得计算效率，对OWL和RDF使用的构造函数的方式进行限制，确保该语言符合研究良好的DL。它支持需要在推理系统上进行最大限度表达的用户，这里的推理系统能够保证计算完备性和可判定性。OWL DL包括OWL语言的全部约束，但却也可置于特定的约束条件下。

OWL DL的优点是允许有效的推理支持。OWL DL的缺点是与RDF弱全兼容——在某些方式上对RDF文档进行扩展和限制后才是合法的OWL DL文档；每个合法的OWL DL仍是合法的RDF文档。

OWL LiteOWL Lite进一步把OWL DL约束限制到语言构造函数的子集，不包括枚举类、不相交声明和随意的基数，用于提供给只需要一个分类层次和简单属性约束的用户。OWL-Lite的优点是既容易掌握又容易实现。OWL Lite的缺点是具有受限的表现力。

子语言之间的关系OWL DL增添部分约束，并和OWL Lite共享词汇表。OWL DL引入类型分割机制，即类不能是属性或个体，属性也不能是类或个体；并要求属性是对象属性或数据类型属性，其中对象属性是两个类实例间的关系，而数据类型属性是RDF数据符号、XML数据类型和类实例之间的关系。

与OWL DL和OWL Full相比，OWL Lite仅使用OWL语言的部分特征，并且进行适当的约束限制。类只能根据已命名的父类进行定义，而且只能使用特定类型的类约束。类之间的等价关系以及子类关系只能在已命名的类上进行声明，不能适合于任意的类表达式。OWL Lite只允许属性限制应用于命名类，对基数的概念也有限制。

实际上，OWL Lite和OWL DL特别相似且都是可判定的，而OWL Full是不可判定的，但是OWL Full可提供最大的表现力和RDF没有计算保证的自由语法，例如支持把类当做个体。

OWL的三种子语言之间是严格的向上兼容理念，其关系分别是：每个合法的OWL Lite都是合法的OWL DL；每个合法的OWL DL都是合法的OWLFull；每个有效的OWL Lite结论都是有效的OWL DL结论；每个有效的OWL DL结论都是有效的OWL Full结论。

这三种子语言与RDF的关系主要是：OWL Full可以看成是RDF的扩展；OWL Lite和OWL DL可以看成是RDF的约束化扩展；所有的OWL文档(Lite、DL和Full)都是RDF文档；所有的RDF文档都是OWL Full文档；只有某些RDF文档是合法的OWL Lite和OWL DL文档。

用户在选择使用哪种子语言时的主要依据是：选择OWL Lite还是OWL DL主要取决于用户需要整个语言在多大程度上给出了约束的可表达性；选择OWL DL还是OWL Full主要取决于用户在多大程度上需要RDF的元模型机制，例如定义类型的类型以及为类型赋予属性；在使用OWL Full而不是OWL DL时，推理的支持是不可预测的，因为目前还没有完全实现OWL Full。