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OWL: Ontology Web Language - W3C-Alternative

Im Vergleich zu RDF und RDF Schema stellt OWL (Ontology Web Language) die zukunftsträchtige und entscheidende Alternative dar. Dieser Übersichtsartikel informiert über die verschiedenen Zielsetzungen, die Grundkonzeptionen sowie allgemeine Design-Prinzipien, welche bei OWL berücksichtigt wurden bzw. in der Syntax integriert sind. Dabei sieht man auch verschiedene Einsatzbereiche oder besondere Stärken, die sich durch den OWL-Einsatz ergeben.

Das W3C ist zurzeit damit beschäftigt, ebenfalls eine Möglichkeit zu schaffen, Ontologien in XML-Form zu erstellen. Die Einschränkungen, welche durch die RDF-Syntax bzw. die gesamte RDF-Konzeption bestehen, wurden erkannt. Gleichzeitig wurde aber auch erkannt, dass mit dem XTM-ISO-Standard eine Konkurrenztechnologie entstanden ist, die zwar eng mit dem W3C-Technologien zusammenhängt, aber letztendlich natürlich nicht vom W3C selbst gepflegt werden kann. Weil jedoch mit RDF zumindest basale ontologische Strukturen umgesetzt werden können, lag es vermutlich nahe, eine Erweiterung für diese Syntax zu planen. Dies soll mit der Web Ontology Language (OWL, wobei sich das Akronym nicht korrekt auflöst), welche Konzepte für die Erstellung von Ontologien in ihrem eigenen Namensraum owl bieten soll. Alle Texte, die für die Darstellung und Bewertung herangezogen werden, liegen nur als Empfehlungen vor, d.h. sind noch keine Standards und stellen daher natürlich auch nicht das endgültige Arbeitsergebnis dar.

Zielsetzung

Mit der OWL-Syntax soll eine Möglichkeit geschaffen werden, tatsächlich Ontologien zu erstellen. Damit soll das Problem überwunden werden, dass bei RDF und RDF Schema zunächst die Metadatenverwaltung im Vordergrund stand und nachträglich auch erkannt wurde, dass man ontologische Strukturen mit Hilfe dieser Syntax abbilden konnte. Für das W3C stellt sich dabei folgende Definition einer Ontologie als Ziel für die Entwicklung eines geeigneten Standards:

„Classes (general things) in the many domains of interest The relationships that can exist among things The properties (or attributes) those things may have“ [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 1.1 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#onto-def.]

Die grundlegende Zielsetzung, welche dabei verfolgt wird, ist die Entwicklung einer Syntax, mit deren Hilfe sich Ontologien vor allen Dingen maschinenlesbar gestalten und natürlich auch verarbeiten lassen. Gleichzeitig soll über die Verwendung von XML auch der Vorteil genutzt werden können, dass Menschen ein entsprechend aufbereitetes Dokument immer noch selbst lesen und auch verstehen können. Das W3C sieht eine Ontologie als modelliertes Domänenwissen unterschiedlicher Bereiche an, wobei sowohl Taxonomien und Vokabulare als auch Metadaten und logische Theorien von der OWL-Syntax beschrieben werden sollen. Dabei sollen die – wie auch schon weiter oben dargelegt – bedeutungsvolle Beziehungen zwischen Klassen, Objekten und ihren Eigenschaften modelliert werden.

Grenzen von vorhandenen Standards

Das W3C weist selbst darauf hin, dass die beiden entwickelten Standards XML Schema und RDF Schema für die Verwendung in diesen Zusammenhängen nicht ausreichend sind:

• Während XML Schema nur ein Vokabular für die Datenbeschreibung und den Datenaustausch erstellen kann, fehlen Konzepte zur Modellierung von Beziehungen zwischen Daten weitestgehend. Die einzige Beziehungsstruktur, welche tatsächlich umgesetzt werden kann, ist die Primärschlüssel-Fremdschlüssel-Beziehung mit Hilfe der identitätsbeschränkenden Komponenten oder Abwandlungen auf Basis dieser Syntaxstrukturen, welche dann allerdings in dieser Form nicht vom Standard vorgesehen waren.
• Während RDF Schema zwar in der Lage ist, Klassen, Über- und Unterklassen sowie einfache Beziehungen abzubilden, fehlen für umfangreiche oder anspruchsvolle Datenbeziehungen die notwendigen Syntaxstrukturen. Dies lässt sich zwar teilweise durch eine Abwandlung der Syntaxstrukturen in einzelnen Fällen korrigieren, doch ergibt ein solches Verfahren nicht standardisiert zu verarbeitende Dokumente, was einen Austausch von Daten nicht begünstigt, sondern durch den Austausch von implizitem Wissen über die Abwandlungen eher erschwert. Daher bietet das RDF Schema und seine Syntax lediglich Strukturen für die Entwicklung einfacher Ontologien.

Anwendungsfälle

In einer Analyse über die möglichen Anwendungsfälle finden sich die auch in der allgemeinen Theorie (siehe oben) über den Einsatz von Ontologien ersichtlichen Einsatzbereiche wieder. Zu bemerken ist dabei, dass sich die meisten der vorgestellten und diskutierten Anwendungsfälle auf die Einrichtung des semantischen Internets konzentrieren und weniger eine innerbetriebliche Anwendung fokussieren.

Webportale („Web portal“)

Da Portalseiten ohnehin eine Domäne abbilden oder in ihren Unterkategorien einzelne Wissensdomänen mit Informationen zu Internetseiten aufbereiten, eignet sich hier ein Einsatz von Ontologien besonders. Anstelle von einer Speicherung der relevanten Zuordnungs- und Beziehungsdaten in relationalen Datenbankstrukturen, lässt sich auch die Verwendung einer Ontologie denken [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 2.1 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#usecase-portal.].

Multimedia-Sammlungen („Multimedia collections“)

Binärformate wie Bilder, Videos und teilweise auch Texte lassen sich schlecht oder auch gar nicht automatisch indizieren. Ihre Metadaten können in relationalen Datenbankstrukturen erfasst werden oder auch in Form von Ontologien. Dies soll ebenso wie bei den Internetportalen die Treffgenauigkeit verbessern und die Suchmöglichkeiten erhöhen [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 2.2 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#usecase-multimedia.].

Unternehmensdarstellungen („Corporate web site management“)

Alle unternehmensrelevanten Informationen, welche sich schlecht in relationalen Datenbankstrukturen speichern lassen oder auf Daten zurückgreifen, die in Binärformate vorliegen oder für Suchmöglichkeiten, die über Datenbeziehungen durchgeführt werden, eignen sich Ontologien zur Erfassung der Metadaten und der Beziehungen zwischen vorhandenen Daten. Die genauen Anwendungsbereiche sind dabei überaus vielfältig, sodass für diesen Anwendugnsfall der Besitzer- und Betreiberstatus einer solchen Anwendung eine bedeutende Rolle spielt. Während allgemeine Internetportale einer breiten Öffentlichkeit zur Verfügugn stehen und eher Informationen des privaten Alltags aufbereiten, sind bei Unternehmensportalseiten oder –anwendungen in Form von Expertensystemen nur eine kleine, meistens namentlich bekannte Menge an Besuchern zum System zugelassen [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 2.3 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#usecase-website.].

Entwicklungsdokumentation („Design documentation“)

Speziell für die Fertigungsindustrie mit großen Entwicklungskapazitäten greift dieser Anwendungsfall einen Sonderfall eines Unternehmenswissenssystems heraus, nämlich die Speicherung und Zurverfügungsstellung von Dokumentations- und Spezifikationsdaten. Verwendet man hier eine Ontologie und XML-basierte Eingabedaten, lassen sich solche Dokumente besser indizieren und auch über ihre Beziehungen zueinander untersuchen und abfragen [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 2.4 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#usecase-designdoc.].

Automatische Agenten („Agents and services“)

Für Zwecke der automatischen und öffentlichen Wissensgenerierung im B2C-Bereich lassen sich erneut Internetportale denken, welche nicht nur Informationen zu vorhandenen Unternehmen und Produkten bieten, sondern zusätzlich auch Automatismen bereithalten, um kontextsensitive Zusatzinformationen wie z.B. Bewertungen anderer Benutzer zu bieten. Dies ermöglicht Rangordnungssysteme und automatische Empfehlungen auf explizite oder implizite Benutzereingaben hin. Zusätzlich lässt sich auch ein Einsatz in einem Intranet sehen, in dem ein wissensbasiertes System realisiert wird [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 2.5 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#usecase-agent.].

Rechnerkonfiguration („Ubiquitous computing“)

Eine auf die technische Konfiguration und Zusammenarbeit von Komponenten eines Rechnersystems ausgerichtete Anwendung stellt diese Kategorie dar. Hier sollen über Ontologien Informationen und Datenbeziehungen über technische Geräte gespeichert werden, welche für die ad-hoc-Konfiguration von Systemen genutzt werden können [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 2.6 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#usecase-ubiquitous.].

OWL - Design-Prinzipien

Dieser Abschnitt stellt den Ontologie-Standard des W3C OWL kurz dar, grenzt ihn von anderen Standards zur Dokumentmodellierung wie XML Schema ab und listet verschiedene Zielsetzungen auf, die durch den Einsatz von OWL erreicht werden können. Dadurch erfährt man auch, welche möglichen Einsatzbereiche durch den allgemeinen Einsatz von Ontologien möglich sind, unabhängig davon, welche Syntax zu ihrer Modellierung und Verarbeitung genutzt werden soll.

Die allgemeinen Prinzipien, welche das W3C für die Entwicklung der Syntax bzw. der allgemeinen Konzeption von OWL von Bedeutung waren, lassen sich auf einige Grundaspekte zurückführen. So sind natürlich die Austauschbarkeit und die Übernahme von vorhandenen Ontologien in die OWL-Syntax von besonderer Bedeutung. Dem W3C ist stets daran gelegen, dass sich seine Technologien möglichst weit ausbreiten bzw. vorhandene Technologien, welche teilweise ja auch von großen Mitgliedskonzernen möglicherweise schon verwendet werden, in neue, allgemeine Standards aufgehen können. Ein allgemeines Ziel stellt auch gerade im XML-Bereich die einfache Verwendung bei gleichzeitig hohen Skalierungsmöglichkeiten durch genügend hohe Ausdruckskraft der Syntax dar. Dies soll gleichzeitig die Ausbreitung und die Akzeptanz eines Standards befördern.

Das W3C selbst nennt eine ganze Reihe von speziellen Aspekten:

Ontologieaustausch („Shared ontologies“)

Die Grundkonzeption von OWL sollte die Erweiterbarkeit (wie auch bei RDF Schema und XML Schema) unterstützen, um vorhandene Ontologien zu erweitern und für eigene, spezielle Bedürfnisse nutzen zu können. Dies verringert die Entwicklungszeit für entsprechende Anwendungen und erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sich Industriestandards mit einem Maximal- oder Minimalkanon an Datenmodellierung etablieren, welche dann individuell genutzt werden können. Dies hat zur Folge, dass in vielen Anwendungsbezügen mit ählichen Datenstrukturen ähnliche bzw. teilweise gleiche Datenmodellierungsansätze vorherrschen und dadurch auch ein Datenaustausch erleichtert sowie die allgemeine Qualität von Anwendungen durch hohe Vergleichbarkeit und teilweiser Standardisierung erhöht wird. Hier baut die Syntax vor allen Dingen auf die im allgemeinen XML-Standard vorgesehene Namensraumkonzeption auf, mit deren Hilfe sich eigene und fremde Datenmodellierungskonzepte in einem einzigen Modell bzw. auch in den jeweiligen Instanzdokumenten mischen und auch getrennt auszeichnen und verarbeiten lassen [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 3.1 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-shared-ontologies.].

Ontologieentwicklung („Ontology evolution“)

Ontologien können sich im Zeitverlauf aufgrund von anderen Ansätzen der Modellierung, neuen äußeren Entwicklungen oder der Aufnahme neuer Konzepte und Zusammenhänge in das Datenmodell ändern. Diese Änderungen sollten natürlich auch von einer entsprechenden Ontologie-Sprache modelliert werden können. Hier bietet sich einerseits die Möglichkeit an, Entwicklungen in der Modellierung durch erweiterbare Ontologien abzubilden oder durch vollständig neue Ontologien. Während Fehler in der Datenmodellierung bei einer Erweiterung als Ableitungen weiterhin erhalten bleiben und damit überhaupt nicht behoben sind, bieten vollständig neue Ontologien den Vorteil, sämtliche Änderungen und Verbesserungen in die neue Modellierung aufzunehmen. Hier gibt das W3C grundsätzlich keine Empfehlung, welche Konzeption die bessere Wahl ist, da eine Entscheidung von der jeweiligen Situation abhängt. Allerdings sollten beide Ansätze unterstützt werden [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 3.2 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-evolution.].

Ontologieinteroperabilität („Ontology interoperability”)

T

rotz allen Standardisierungsversuchen wird es immer verschiedene Modellierungen für gleiche bzw. ähnliche Datenstrukturen geben. Damit ist die Aufgabe gegeben, verschiedene Ontologien miteinander vergleichbar zu machen, andere Ontologien zu integrieren oder eine Ontologie in die andere zu überführen. Diese Interoperabilität lässt sich in der vorgeschlagenen Konzeption nur sehr begrenzt durch die RDF Schema-Konstrukte durchführen, indem Unterklassen und Untereigenschaften definiert werden [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 3.3 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-interoperability.].

Inkonsistenztests („Inconsistency detection”)

Inkonsistenzen im Zusammenhang mit Datenmodellierung können bei der Verknüpfung, bei der Erweiterung und beim Austausch von vorhandenen Schemata entstehen. Da es weder eine syntaktische noch eine sonstwie geartete technische oder organisatorische Möglichkeit gibt, die z.B. im Internet verfügbaren Daten komplett auf Korrektheit und zusätzlich auf korrekte Modellierung und Aufbereitung zu überprüfen, bleibt für die Konzeption einer Ontologie-Sprache nur die Aufgabe, Inkonsistenzen innerhalb eines Datenmodells auf syntaktische Weise zu verhindern [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 3.4 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-inconsistency.].

Balanz von Ausdruckskraft und Skalierbarkeit („Balance of expressivity and scalability“)

Damit möglichst vielfältige Wissensbereiche ontologisch mit Hilfe von OWL umgesetzt werden können, benötigt die zugehörige Syntax eine hohe Ausdruckskraft. Gleichzeitig soll sie überaus flexibel sein, um eigene Strukturen, die möglicherweise formalisiert a priori nicht vorhersehbar waren, dennoch ausdrücken zu können. Beide Ziele sind für sich genommen sehr wohl zu erreichen. Allerdings bedingen sie eine auf unterschiedlichen Ebenen erhöhte Komplexität bei der Verarbeitung der modellierten Daten. Damit dies auch automatisiert über Suchmaschinen oder andere Anwendungen verarbeitet werden kann, ist es für eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit besser, weniger Flexibilität und Ausdruckskraft zuzulassen bzw. allgemein mehr fixe Strukturen vorzugeben. Die aktuelle RDF Schema-Syntax ist sehr flexibel und bietet damit eine hohe Skalierbarkeit. Allerdings ist sie nicht sehr ausdrucksstark und lässt sich daher nicht für umfangreiche Datenmodellierungen im Ontologie-Bereich nutzen. Mit der Entwicklung der OWL-Syntax als Erweiterung zu RDF Schema wird die Ausdrucksfähigkeit stark erhöht [Vgl. W3C, OWL: Use cases: 2004, Abschnitt 3.5 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-balance.].

Einfachheit („Ease of use“)

Wie auch bei allen anderen Konzeptionen des W3C, so steht auch für die Entwicklung von OWL bzw. für die Weiterentwicklung von RDF Schema die Einfachhheit der Anwendung Pate für die Syntax-Gestaltung. Mit Blick auf dieses allgemeine Ziel bemängelt das W3C, dass offenbar die Syntaxkonzeption von RDF Schema selbst bereits zu kompliziert war, weil sich dieser Standard im Gegensatz zum einfachen RDF-Standard nicht so schnell und weit ausgebereitet hat. So ist also bei der Entwicklung von OWL darauf zu achten, dass ohne Schaden für die Funktionalität und die Einsatzmöglichkeiten die OWL-Syntax leicht verständlich und einfach zu handhaben ist [Vgl. W3C, OWL: Use cases: 2004, Abschnitt 3.6 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-ease-of-use.].

Kompatibilität mit anderen Standards („Compatibility with other standards“)

Damit Dokumente in der OWL-Syntax wiederum mit anderen XML-Technologien wie z.B. XSLT verarbeitet werden können, Lernbarrieren möglichst niedrig sind oder auch Vergleichbarkeit mit nicht-XML-basierten Standards wie UML gegeben ist, muss die OWL-Syntax in XML serialisiert werden können und entsprechende Syntaxkonventionen beachten. Diese Forderung wird in jedem Fall umgesetzt werden, weil OWL auf RDF Schema aufbaut und ebenfalls ein XML-Standard sein wird [Vgl. W3C, OWL: Use cases, 2004, Abschnitt 3.7 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-standards.].

Internationalisierung („Internationalization“)

Die OWL-Syntax sollte konzeptionell internationale Bedingungen unterstützen. Da es sich um einen XML-Standard handelt und in XML Internationalisierung mit Unterstützung für eine große Zahl an Sprachen und Zeichensystemen gegeben ist, ist dies eine Forderung, die leicht zu erfüllen ist. Zusätzliche Anforderungen an kulturelle Besonderheiten dürften sich hiernach durch andere Syntax-Konzepte erfüllen lassen. Dazu gehören insbesondere die Erweiterbarkeit und die Skalierbarkeit der geplanten OWL-Syntax [ Vgl. W3C, OWL: Use cases: 2004, Abschnitt 3.8 unter http://www.w3.org/TR/webont-req/#goal-internationalization.].

OWL: Ontology Web Language - Syntax

Da OWL als Erweiterung zu RDF Schema verstanden wird, greift die Syntax auf grundsätzliche Strukturen von RDF Schema zurück und ist ohne diese auch gar nicht für die oben beschriebenen Zwecke nutzbar. Daher muss ein OWL-Dokument notwendigerweise zwei Namensräume besitzen und muss sich die komplette Syntax aus Elementen beider Namensräume – nämlich owl für die reinen OWL-Konstrukte und rdf für die reinen RDF Schema-Konstrukte – rekrutieren

Um eine Ausbreitung der Sprache und eine leichte Verwendung der umfangreichen Syntax zu begleiten und zu strukturieren, schlägt das W3C drei Ebenen der OWL-Syntax vor : OWL Lite enthält eine funktionale Untermenge von OWL, mit deren Hilfe sich grundlegende Datenstrukturen modellieren lassen. OWL DL, wobei DL für „Description Logic“ steht, besitzt dagegen Syntaxstrukturen, mit denen sich Wissen schaffenden Systeme entwickeln lassen. Die vollständige Syntax ist mit dem Begriff OWL Full bezeichnet. Dabei besitzen OWL Full und OWL die gleichen OWL-Konstrukte, unterscheiden sich allerdings in der Verwendung von zulässigen RDF-Strukturen in der Datenmodellierung. OWL Full erlaubt eine vollständige und freie Mischung von RDF und OWL, während OWL DL die zulässigen Kombinationen einschränkt.

OWL Lite

[Vgl. W3C, OWL: Overview, 2004, Abschnitt 2.1 unter http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210/#s2.1.]

• RDF Schema Eigenschaften [Vgl. W3C, OWL: Overview, 2004, Abschnitt 3.1 unter http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210/#s3.1 und W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.2 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#ClassAxioms.]:
  • Class: Eine Klasse beschreibt eine Menge von individuellen Objekten, welche eine oder mehrere Eigenschaften gemeinsam besitzen.
  • rdfs:subClassOf: Eine Unterklasse bezieht sich hierarchisch auf eine Oberklasse, um Klassenhierarchiebeziehungen auszudrücken.
  • rdf:Property: Mit Hilfe von Eigenschaften lassen sich Beziehungen zwischen individuellen Objekten zu anderen individuellen Objekten oder zwischen individuellen Objekten und Datenwerten angeben.
  • rdfs:subPropertyOf: Eine Untereigenschaft bezieht sich hierarchisch auf eine Obereigenschaft, um Eigenschaftshierarchien auszudrücken.
  • rdfs:domain: Eine Eigenschaftsdomäne beschränkt die Anzahl der individuellen Objekte, auf welche sich die Eigenschaft beziehen kann. Dies ermöglicht Rückschlüsse auf (Klassen-)Eigenschaften von Objekten.
  • rdfs:range: Das Wertespektrum einer Eigenschaft beschränkt die individuellen Objekte, welche eine Eigenschaft als ihre Werte aufweisen darf. Dies lässt Rückschlüsse auf Klassenzugehörigkeiten über Beziehungen zu.
  • Individual: Eine Klasseninstanz, welche über Eigenschaften mit anderen Objekten in Beziehung stehen kann.
• (Un-)Gleichheit [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 5.2 http://www.w3.org/TR/owl-ref/#IndividualIdentity und W3C, OWL: Overview, 2004, Abschnitt 3.2 unter http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210/#s3.2.]:
  • equivalentClass: Äquivalente Klassen besitzen die gleichen Klasseninstanzen. Dies kann für die Modellierung von Synonymen benutzt werden.
  • equivalentProperty: Äquivalente Eigenschaften verbinden ein individuelles Objekt mit der gleichen Mengen anderer individueller Objekte. Dies kann für die Modellierung von synonymen Eigenschaften benutzt werden.
  • sameAs: Zwei individuelle Objekte können als gleich ausgewiesen werden.
  • differentFrom: Ein individuelles Objekt kann als ungleich im Hinblick auf ein anderes individuelles Objekt ausgewiesen werden.
  • AllDifferent: Eine Menge von individuellen Objekten kann reziprok unterschiedlich voneinander ausgewiesen werden. Dies erzeugt auch die Aussage, dass sie alle für sich einzigartig sind.
• Eigenschafts-Charakteristika [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.1.2.1 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#ValueRestriction.]:
  • inverseOf: Ein individuelles Objekt kann als invers zu einem anderen individuellen Objekt definiert werden. Dies ermöglicht die Ableitung von jeweils inversen Eigenschaften über eine Beziehung.
  • TransitiveProperty: Eigenschaften können als transitive ausgewiesen werden. Dies ermöglicht transitive Ableitungen.
  • SymmetricProperty: Eigenschaften können als symmetrisch zueinander ausgewiesen werden. Dies ermöglicht die transitive Ableitung von Instanzverhältnissen im Hinblick auf Eigenschaften.
  • FunctionalProperty: Eigenschaften können einen einzigartigen Wert besitzen, um ein individuelles Objekt auszuzeichnen.
  • InverseFunctionalProperty: Eigenschaften können einen invers einzigartigen Wert besitzen, um auszudrücken, dass die inverse Eigenschaft einen einzigartigen Wert für das individuelle Objekt besitzt, auf welches die InverseFunctionalProperty angewandt wurde. Es lassen sich damit Eigenschaften wie BESIZT EIN und IST EIN modellieren.
• Eigenschaftseinschränkungen [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.1.2.2 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#CardinalityRestriction.]:
  • allValuesFrom: Diese Einschränkung für eine Eigenschaft bezieht sich auf eine Klasse. Diese Eigenschaft einer Klasse besitzt eine ein Wertespektrum, das mit der Klasse verbunden ist. Damit lassen sich Rückschlüsse für Zuordnungen zu Oberklasse und Unterklasse ausdrücken.
  • someValuesFrom: Diese Einschränkung für eine Eigenschaft bezieht sich auf eine Klasse. Diese Eigenschaft einer Klasse besteht darin, anzugeben, dass mindestens ein Wert ihrer Eigenschaft einen bestimmten Typ besitzt.
• Kardinalitätsbeschränkungen für Eigenschaften :
  • minCardinality: Minimales Auftreten der Eigenschaft einer Klasse für ein individuelles Objekt.
  • maxCardinality: Maximales Auftreten der Eigenschaft einer Klasse für ein individuelles Objekt.
  • cardinality: Minimales und maximales Auftreten der Eigenschaft einer Klasse für ein individuelles Objekt.
• Kopf-Elemente [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 7.2 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#Ontology-def.]:
  • Ontology: Kopf-Element einer Ontologie.
  • Imports: Übernahme anderer Ontologien durch Import.
• Klassen-Schnittmenge [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.1.3.1 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#intersectionOf-def.]:
  • IntersectionOf: Die Schnittmenge von Klassen drückt aus, dass ein individuelles Objekt von mehreren Klassen eine Instanz sein kann.
• Versionierung von Ontologie-Dokumenten [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 7.4 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#VersionInformation.]:
  • VersionInfo: Versionsinformation eines Dokuments.
  • priorVersion: Angabe der früheren Version.
  • backwardCompatibleWith: Angabe der Rückwärtskompatibilität.
  • incompatibleWith: Angabe, dass die gegebene Ontologie nicht kompatibel zu einer anderen Ontologie ist.
  • DeprecatedClass: Angabe einer veralteten und nicht mehr zu benutzenden Klasse.
  • DeprecatedProperty: Angabe einer veralteten und nicht mehr zu benutzenden Eigenschaft.
• Dokumentation und Anmerkung [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 7.1 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#Annotations.] :
  • rdfs:label: Allgemeine Auszeichnung zur Dokumentation.
  • rdfs:comment: Kommentarelement.
  • rdfs:seeAlso: Verweiselement.
  • rdfs:isDefinedBy: Angabe des Autors.
  • AnnotationProperty: Eigenschaftselement einer Anmerkung.
  • OntologyProperty: Eigenschaftselement einer Ontologie.

OWL Full und OWL DL

[Vgl. W3C, OWL: Overview, 2004, Abschnitt 2.2 unter http://www.w3.org/TR/2004/REC-owl-features-20040210/#s2.2.]

• Klassenaxiome [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.2 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#ClassAxioms.]:
  • oneOf: Klassendefinition durch Aufzählung der individuellen Objekte.
  • disjointWith: Angabe einer disjunkten Beziehung zwischen Klassen.
  • EquivalentClass: Äquivalente Klassen besitzen die gleichen Klasseninstanzen. Dies kann für die Modellierung von Synonymen benutzt werden.
  • rdfs:subClassOf: Eine Unterklasse bezieht sich hierarchisch auf eine Oberklasse, um Klassenhierarchiebeziehungen auszudrücken.
• Boolesche Kombinationen von Klassenausdrücken [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.1.3 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#Boolean.]:
  • unionOf: Vereinigungsbeziehung zwischen Klassen bzw. ihrer Instanzen.
  • complementOf: Komplementärbeziehung zwischen Klassen bzw. ihrer Instanzen.
  • intersectionOf: Durchschnittsbeziehung zwischen Klassen bzw. ihrer Instanzen.
• Kardinalitäten von Angaben [ Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.1.2.2 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#CardinalityRestriction.]:
  • minCardinality: Minimales Auftreten der Eigenschaft einer Klasse für ein individuelles Objekt.
  • maxCardinality: Maximales Auftreten der Eigenschaft einer Klasse für ein individuelles Objekt.
  • cardinality: Minimales und maximales Auftreten der Eigenschaft einer Klasse für ein individuelles Objekt.
• Füllinformationen [Vgl. W3C, OWL: Reference, 2004, Abschnitt 3.1.2..1.3 unter http://www.w3.org/TR/owl-ref/#hasValue-def.]:
  • hasValue: Eigenschaftswert, den eine Eigenschaft besitzen muss.

Bewertung

Die OWL bietet viele Möglichkeiten, Ontologien in XML-Strukturen zu modellieren, aufzubauen und auch auf Gültigkeit zu prüfen, bevor die Verarbeitung dieser Daten einsetzt. Dieser Artikel soll kurz die vorhandene Syntax bewerten und mit anderen Techniken wie RDF Schema oder XTML vegleichen.

Mit der vorgeschlagenen OWL-Syntax scheint eine Technologie zu entstehen, welche für die Beschreibung von Ontologien überaus geeignet sind. Ganz bewusst greift das W3C auf die Grundtechniken von RDF und RDF Schema zurück und erweitert die dort vorhandenen Syntaxstrukturen um weitere Bereiche, die für Ontologien genutzt werden. Dabei entsteht eine Abstufung über fünf Stufen hinweg, die jeweils unterschiedlich komplexe erweiterte bzw. semantische Modellierung erlauben.

Der Nachteil für die Verwendung von OWL liegt natürlich zweifelsfrei darin, dass trotz umfassender Syntaxstrukturen und ausreichend vorhandener Beispiele das gesamte Vokabular noch überhaupt kein Standard ist und zurzeit nur als Empfehlung vorliegt. Dies verhindert einen Einsatz komplett, sodass man feststellen muss, dass außer dem RDF Schema-Standard keine umfassende Möglichkeit vom W3C vorliegt, um Ontologien zu modellieren.

Im Vergleich zu RDF Schema, welches OWL an Ausdruckskraft übertreffen soll, ist tatsächlich eine erhöhte Ausdruckskraft zu bemerken. Dies erstreckt sich insbesondere auf eine Erweiterung der standardisierten Beziehungen zwischen Klassen und individuellen Objekten bzw. Klasseninstanzen. Dabei greift die Syntax auf Konzepte der Mengenlehre zurück und bietet darüber hinaus auch spezielle Syntaxelemente, welche standardisierte Rückschlüsse auf Objekt- bzw. Klasseneigenschaften ermöglichen.

Um Ontologie-Entwicklungsprojekte zu fördern, bietet OWL darüber hinaus wie XML Schema eigene Anmerkungs- und Dokumentationselemente. Neben diesen Strukturen übertrifft es XML Schema syntaktisch im Bereich der Versionierung von Ontologie-Dokumenten. Während in XML Schema solche Informationen als Anmerkung oder in Fremdattributen erfasst werden müssen, besitzt OWL dafür spezialisierte Elemente.