rdf - yamaguti.comp.ae.keio.ac.jp«–/rdf_rdfs_o… · a君 設計する...
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RDF
2001年 2006年 2010年
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FolksonomyWikipedia
集合知
XML（自由）→RDF（固定）
• XML文書で使用されるタグは任意．
• ソフトウェア（エージェント）にとって理解不能．
• タグ名の選択，モデル使用法は千差万別．
• 単純ではあるがメタデータ記述形式を統一したものがRDF
• RDF上に構築されるRDFスキーマ，オントロジー
を通してソフトウェア（エージェント）が情報の意味が理解できる
山口高平がhttp://www.yamaguti.ae.keio.ac.jp
というサイトを作成した
<is_creator>
<person>山口高平</person>
<web site>http://www.yamaguti…</web site>
</is_creator>
<home_page_by_author>
<web site>http://www.yamaguti…</web site>
<author>山口高平</author>
</home_page_by_author>
RDF基本データモデル（１） (Resource Description Framework)
リソース：URIで識別可能な情報資源 プロパティ：リソースの特徴・属性， リソース間の関係を記述するもの ステートメント（文）： リソース＋プロパティ＋値，
リソース＋プロパティ＋リソースの組み合わせ．主語（Subject)＋述語or動詞（Predicate)＋目的語（Object)を意味する．
URI URI URI
RDF基本データモデル（２）
主語 述語(動詞） 目的語
リソース プロパティ リソース
A君 設計する 情報システムユースケース
役職，スキル，．．． 入力，参照，出力，ツール， システム仕様，US仕様．．．
今は放置．あとで飛んだURI先で定義すればいよい．
段階的開発を可能にしている． IDがURIになっていることがSWの本質
RDFの基本データモデル（３） • RDFの基本モデルは有向ラベル付きグラフ
– 主語，目的語をノードとし，述語をアークとして連結
– リソースノードは楕円，リテラルは長方形で示す
• リソースは，URIで参照
– 目的語はリソースまたはリテラル
– 主語，述語，目的語の組み合わせは，ステートメント
http://kanzaki.com 神崎 正英
dc:creator
リソース プロパティ
リテラル
ステートメント
主語 述語 目的語
RDFの基本データモデル（４）
• 複数のステートメントを連結したRDF（構造化モデル） – 目的語がリソース：そのリソースを主語とみたてて新たなステートメントを作成可能
– 目的語ノードを主語として連結
– ノードから複数のアークが伸びてよい
上田 猫 好き
上田 好き 猫
黒
オス 性別
色
URI URI URI
RDFの基本データモデル（5） 空白ノード
空白ノードは外部からは参照できないが、「ある匿名のリソース」としてトリプルの主語や目的語になることはできる。
URI参照で名前付けをしないため、
外部からURIによって見つけることができない
http://www.bb2.com ホームページ
URI参照による名前付けをしないノード
空白ノードと構造化グラフ(例１)
ＩＤ 氏名 ホームページ 住所
ＡＡ１ 石川 www.aa1.com 東京
ＢＢ２ 今井 www.bb2.com 神奈川
ＣＣ３ 手島 www.cc3.com 東京
ＤＤ４ 内藤 www.dd4.com 愛知
ID欄の値は主語ではなくプロパティの一つ。
BB2
http://www.bb2.com
ID
ホームページ
ホームページ BB2 http://www.bb2.com
空白ノードと構造化グラフ(例２)
• 「http://www.bb2.comの作者は今井良で、そのメールアドレスは[email protected]」をRDFのグラフ図で表す場合
「ある人物」を表す匿名の空白ノード
http://www.bb2.com
今井良
作者
氏名
メールアドレス
RDFの構文（１）
http://kanzaki.com 神崎正英
dc:creator
<rdf:RDF
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/">
<rdf:Description rdf:about="http://kanzaki.com">
<dc:creator>神崎正英</dc:creator>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
@prefix dc: <http://purl.org/dc/elements/1.1/> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
<http://kanzaki.com>
dc:creator "神崎正英" .
<http://kanzaki.com> <http://purl.org/dc/elements/1.1/creator>
“神崎正英" .
モデル
XML
Notation3
N-Triple
RDFのＸＭＬ構文（基本モデル）
rdf: RDF Model&Syntax name space
Description要素：ステートメント
about属性：主語となるリソースのURI
Description要素内容：プロパティ(dc:creator)＋値（神崎正英）
http://kanzaki.com 神崎正英 dc:creator
<rdf:Description rdf:about=“http://kanzaki.com">
<dc:creator>神崎正英</dc:creator>
</rdf:Description>
<rdf:Description
rdf:about=“http://kanzaki.com“ dc:creator=“神崎正英”/>
短縮構文（要素内容を書かずに属性として記述）
RDFのXML構文（構造化モデル）
<rdf:RDF ...>
<rdf:Description rdf:about=“urn:isbn:4-8399-0454-5">
<dc:creator>神崎正英</dc:creator>
<dc:publisher>
<rdf:Description rdf:about=" http://www.mycom.co.jp ">
<ex:webmaster>Someone’s name</ex:webmaster>
</rdf:Description>
</dc:publisher>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
urn:isbn:4-8399-0454-5
http://www.mycom.co.jp
神崎正英
Someone’s name
dc:creator
dc:publisher
ex:webmaster
練習問題１
• 「William の年齢は２２歳である」という内容をRDFモデルとXML構文で記述せよ．
• プロパティはAgeとする．
• 発生する問題は？
William
Age 22
<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF
xmlns:rdf=http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#
xmlns:mr3=http://mmm.semanticweb.org/mr3#
xml:base="http://mmm.semanticweb.org/mr3#">
<rdf:Description rdf:ID="William">
<mr3:Age>22</mr3:Age>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
練習問題２
• 「William の父はCharlesである」という内容をRDFモデルとXML構文で記述せよ．
• プロパティはhasFatherとする．
William Charles hasFather
<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:mr3=http://mmm.semanticweb.org/mr3#
xml:base="http://mmm.semanticweb.org/mr3#">
<rdf:Description rdf:ID="William">
<mr3:hasFather rdf:resource="#Charles"/>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
練習問題３
• こころの作者は夏目漱石である．
• こころは小説である．
• 夏目漱石は作家である．
• すべての作家は人間である．
• 小説の作者は作家のみである．
• 作者を表すプロパティとして，「http://purl.org/dc/elements/1.1/creator」を用いる
練習問題３ RDF(S)モデル
小説 作家 dc:creator
こころ 夏目漱石
小説 作家 dc:creator
人間
RDFS
RDF リソースのタイプ
クラス プロパティ
rdfs:domain: 小説
rdfs:range: 作家
dc → http://purl.org/dc/elements/1.1/
練習問題３ RDF/XML
<?xml version="1.0"?>
<rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#"
xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
xmlns:mr3="http://mmm.semanticweb.org/mr3#"
xmlns:dc="http://purl.org/dc/elements/1.1/"
xml:base="http://mmm.semanticweb.org/mr3#">
<rdfs:Class rdf:ID="作家">
<rdfs:subClassOf>
<rdfs:Class rdf:ID="人間"/>
</rdfs:subClassOf>
</rdfs:Class>
<rdfs:Class rdf:ID="小説"/>
<rdf:Property rdf:about="http://purl.org/dc/elements/1.1/creator">
<rdfs:domain rdf:resource="#小説"/>
<rdfs:range rdf:resource="#作家"/>
</rdf:Property>
<mr3:作家 rdf:ID="夏目漱石"/>
<mr3:小説 rdf:ID="こころ">
<dc:creator rdf:resource="#夏目漱石"/>
</mr3:小説>
</rdf:RDF>
RDFS
RDFS（スキーマ）
上田 好き たま
黒
オス 性別
色
上田リソース，たまリソースは，
どのようなカテゴリに属するのか？
→ 上田リソースは，人間クラスに属する
→ たまリソースは，猫クラスに属する
クラスの定義方法は？
リソースがクラスに属することを
表明方法は？
好き，性別，色などのプロパティ（述語）は，
どのように定義するのか？
プロパティやリソースの
カテゴリを定義するための
基本的なメカニズムを提供
RDFS：語彙（タグ）に関するメタ知識
• RDFのモデル・構文に基づいて，RDFSが提供する以下のリソース及びプロパティを用いて，プロパティ定義，クラス定義，クラスのインスタンスの定義を行う – rdf:は，http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#の接頭辞を示す
– rdfs:は，http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#の接頭辞を示す
• RDFSの４基本クラス – rdfs:Resource: すべてのものはリソース
– rdfs:Class： クラス＝基本的なものごとのカテゴリ
– rdf:Property： プロパティ＝物事の性質、関係
– rdfs:Literal： 文字列などのリテラル
• RDFSの７基本プロパティ – あるクラスのインスタンスであることを示す：rdf:type
– クラス，プロパティの派生関係を示す： rdfs:subClassOf，rdfs:subPropertyOf
– プロパティの限量定義： rdfs:range, rdfs:domain
– 人間に理解できる情報： rdfs:label, rdfs:comment
RDFSクラスの作り方
ＲＤＦＳもＲＤＦモデル（ＳＰＯ）的に考えて作成する．
① rdf:typeプロパティの値をrdfs:Classとしてクラスを
作る（クラスはrdfs:Classのインスタンスとする）
②簡略法<rdfs:Class …></rdfs:Class>
<rdf:Description rdf:ID=“動物">
<rdf:type rdf:resource="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema #Class"/>
or <rdf:type rdf:resoucre=“&rdfs;Class”/>
<rdfs:subClassOf rdf:resource=“#生物"/>
</rdf:Description>
<rdfs:Class rdf:ID=“犬">
<rdfs:subClassOf rdf:resource=“#動物"/>
</rdfs:Class>
生物
動物
犬
is-a
is-a
RDF/XMLの省略記述
• RDFのXML構文では，rdf:typeでタイプを指定したノード（型付きノード）は，rdf:Description要素をタイプ名で置き換えることができる
<rdf:Description rdf:ID="Symphony">
<rdf:type rdf:resource=" http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#Class"/>
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Music"/>
</rdf:Description>
<rdfs:Class rdf:ID="Symphony">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Music"/>
</rdfs:Class>
ＥＸ：Personクラスを作ろう
<rdf:Description rdf:ID=“Person”>
<rdf:type rdf:resource=“&rdfs;Class”/>
<rdfs:subClassof rdf:resource=“rdfs;Resource”/>
<rdfs:Class ID=“Person”>
<rdfs:subClassof rdf:resource=“rdfs;Resource”/>
</rdfs:Class>
RDFSプロパティ定義
• プロパティはクラスに従属せずグローバル
– OOP言語のクラスにおけるプロパティ定義と異なる概念
• プロパティの継承、適用範囲の定義
– 上位プロパティを継承するrdfs:subPropertyOf
– 定義域（主語の範囲）を定義するrdfs:domain
– 値域（目的語の範囲）を定義するrdfs:range
<rdf:Property rdf:ID=“好き">
<rdfs:subPropertyOf rdf:resource=“．．．"/>
<rdfs:domain rdf:resource=“#人間"/>
<rdfs:range rdf:resource=“#猫"/>
</rdf:Property>
RDFSインスタンス定義
• rdf:typeによる型指定
– 定義したクラスのインスタンスであることをrdf:typeによって示す
<rdf:RDF
xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" >
<rdf:Description rdf:about="#たま">
<rdf:type rdf:resource="#猫"/>
</rdf:Description>
<rdf:Description rdf:about="#上田">
<rdf:type rdf:resource="#人間"/>
<好き rdf:resource="#たま"/>
</rdf:Description>
</rdf:RDF>
上田 好き
rdf:type
「上田」というリソースのカテゴリが人間，
「たま」というリソースのカテゴリが猫
であることをあらわしている
たま
人間 猫
rdf:type
プロパティのdomainとrange は?
rdf:type はrdf:Property の一種であり，rdfs:domainはresourceであり，
rdfs:rangeはclassである．
rdfs:subClassOf，rdfs:subPropertyOf
rdfs:label, rdfs:commentも同様に考えよ．
RDF/RDFS
William Charles
subject
（Resource） predicate
（Property） object(Literal)
hasFather
statement
Model
Syntax
<rdf:Description about=“William”>
<hasFather>Charles<hasFather/>
<rdf:type resource=“Person”/>
</rdf:Description>
Resource
Property
Literal
Person rdf:type
object(Resource)
<rdf:Class rdf:about=“Person”>
<rdfs:subClassOf resource=“&rdfs;Resource”/>
</rdf:Class>
<rdf:Property rdf:about=“hasFather”>
</rdf:Property>
Syntax
Model
Person
hasFather
rdfs:Class
rdf:Property
rdf:type
rdf:type rdfs:Resource
rdfs:subClassOf
(Class)
(Property)
RDF RDFS
W3Cから提供されているRDFツール IsaViz
<rdf:RDF xmlns:rdfs=“…rdf-schema#">
<rdfs:Class rdf:about="http://purl.org/rss/1.0..."
rdfs:label=“…“></rdfs:Class>
<rdf:Property rdf:about="http://purl.org/rss/1.0..."
rdfs:label=“…“></rdf:Property>
</rdf:RDF>
<rdf:RDF xmlns:rdfs=“…rdf-syntax-ns”>
<image rdf:about="http://...">
<title>…</title>
<link>http://…</link>
</image>…
</rdf:RDF>
RDFS/XML
RDF/XML
RDF + RDFS
www.yamaguti.comp.ae.keio.ac.jp
MMM project をクリック
ＲＤＦグラフィカルエディター ＭＲ３
OWL
Web Ontology Language
２００４年２月１０日に仕様確定
OWL • RDFとRDFSを基礎として，Webに存在するものごとの分類体系（クラス）やその関係，さらにはそれを推論していくためのルールを定義するオントロジー言語
• 中央集約でない語彙のネットワーク
– Webでは各地で独自の語彙定義が行われる
– これらを変更することなく，統合･発展させるメカニズム
– 継承関係、相互関係などに基づく簡単な推論
– OWL-Lite, OWL-DL, OWL-Full
Symphony Sinfonie
A:Symphony = B:Sinfonie
A B
OWLの基本構成
• ヘッダ要素
– バージョン情報と他のオントロジーのインポートを記述
• クラス要素
– オブジェクトのクラスを定義
• プロパティ要素
– プロパティを定義
• インスタンス（個体: Individual）
ヘッダ要素
• ヘッダはowl:Ontology要素として記述 – owl:は，http://www.w3.org/2002/07/owl#の接頭辞
• OWL以外のRDF要素を使ったメタデータなども埋め込むことができる – 例： Dublin Core
• owl:versionInfo要素の内容は任意の文字列で，オントロジーの意味には無関係
• owl:imports要素は他のオントロジーを再利用することができ，拡張性や相互運用性のための機能
• その他の要素 – owl:priorVersion、owl:backwardCompatibleWith、owl:incompatibleWith
<owl:Ontology rdf:about="">
<owl:versionInfo>webont.html, v.0.9; 2002-08-25 Exp</owl:versionInfo>
<owl:imports rdf:resource="http://www.w3.org/2002/07/owl"/>
<dc:creator>KANZAKI, Masahide</dc:creator>
</owl:Ontology>
OWLクラス定義の概要
• スキーマとは異なるレイヤーとしてのClass – owl:Class要素によるクラス定義
• クラス同士の関係 – rdfs:subClassOf, owl:disjointWith, owl:equivalentClass ,
owl:oneOf
• クラスの集合（論理組合せ）としての定義 – owl:intersectionOf, owl:unionOf, owl:complementOf
• クラス内でのプロパティの限定 – 制約のタイプ
• owl:allValuesFrom, owl:someValuesFrom, owl:hasValue
– 出現回数の制約 • owl:cardinality, owl:minCardinality, owl:maxCardinality
OWLクラス定義の例
• クラス同士の関係
• クラスの組み合わせ
<owl:Class rdf:ID="Symphony">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Music"/>
<owl:equivalentClass rdf:resource="http://….#Sinfonie"/>
</owl:Class>
<owl:Class rdf:ID="XHTML">
<owl:intersectionOf rdf:parseType="Collection">
<owl:Class rdf:about="#XML"/>
<owl:Class rdf:about="#HTML"/>
</owl:intersectionOf>
</owl:Class>
Symphonyクラスは
Sinfonieクラスと
等しい関係
XHTMLクラスは
XMLクラスと
HTMLクラスの
共通部分に一致．
論理積．
クラスでのプロパティの制約
• クラス内のowl:onRestriction要素
– 対象とするプロパティをowl:onProperty要素で指定
– グローバルなプロパティがこのクラス内で受ける制約を定義
<owl:Class rdf:ID="Person">
<rdfs:subClassOf rdf:resource="#Animal"/>
<rdfs:subClassOf>
<owl:Restriction owl:cardinarity="1">
<owl:onProperty rdf:resource="#hasRealName"/>
</owl:Restriction>
</rdfs:subClassOf>
</owl:Class>
「Person」というクラスは
「Animal」のサブクラスで、
「hasRealName」というプロパティ
の値は1つだけである
OWLプロパティ定義の概要 • RDFSを用いた基本定義
– rdfs:subPropertyOf, rdfs:range, rdfs:domain
• プロパティ同士の関係 – equivalentProperty , inverseOf
• プロパティのタイプ – ObjectProperty
• オブジェクトを別のオブジェクトと関連づける
• TransitiveProperty, SymmetricProperty, FunctionalProperty, InverseFunctionalProperty
– DatatypeProperty • オブジェクトをデータタイプ値に結びつける
<owl:ObjectProperty rdf:ID="hasChild">
<owl:inverseOf rdf:resource="#hasParent"/>
</owl:ObjectProperty>
「hasChild」というプロパティは
「hasParent」の反対の関係
データタイプ値
OWLプロパティの例
• owl:TransitiveProperty
– 「子孫」プロパティのように、P(x,y)とP(y,z)が真ならP(x,z)も真であるという具合に関係が推移していくプロパティ。
• owl:SymmetricProperty
– 「夫婦」プロパティのように、P(x,y)⇔P(y,x)が成り立つプロパティ
• owl:FunctionalProperty
– P(x,y)において、xについてただひとつのyしか対応しない
– maxCardinality="1"と同じ
• owl:InverseFunctionalProperty
– P(x,y)において、yの値は特定のxにしか適用できない
– IDとして機能するプロパティ
<owl:TransitiveProperty rdf:ID="hasOffspring">
<owl:inverseOf rdf:resource="#hasAncestor"/>
</owl:TransitiveProperty>
「hasOffspring」というプロパティは
推移プロパティでかつ
「hasAncestor」の反対の関係
インスタンスあるいは個体 (Individual)
• クラスやプロパティの定義（抽象構文では公理 (Axioms) ） – 用語集，推論などを行うためのルール集のようなもの
• インスタンスを記述する部分（抽象構文では事実 (Facts) ） – クラスやプロパティを用いて，（Webに）実際に存在するものを具体的に描く
• 通常のrdf:Description要素として記述 – rdf:type / 型付ノードで属するクラスを表現
– 他の個体との関係を示 • owl:sameIndividualAs
– 2つの個体が同一であることを示す
• owl:differentFrom – 2つの個体が別物であることを示す
• owl:allDifferentm – 列挙した一連の個体が互いに別物であることを示す
– そのほか任意のプロパティ要素を記述
<rdf:Description rdf:ID="Lewis_Carroll">
<owl:sameIndividualAs rdf:resource="#Charles_Lutwidge_Dodgson"/>
<rdf:type rdf:resource="ex:Novelist"/>
<ex:isAuthorOf rdf:resource="#Alice_in_Wonderland"/>
</rdf:Description>