OWL2 Web本体语言文档概述中译文

本文档《OWL2 Web本体语言文档概述》是W3C发布的OWL 2 Web Ontology Language Document Overview（2009-10-27）的中文译本。文中若存在译法不当和错误之处，欢迎批评指正，请发邮件至：zengxh@szu.edu.cn，谢谢！

翻译说明：

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·中文译本同时通过W3C Translations网站发布。

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译者：

曾新红（Xinhong Zeng），深圳大学图书馆NKOS研究室

蔡庆河（Qinghe Cai），深圳大学计算机与软件学院

资助声明：

本次翻译工作得到广东省哲学社会科学“十一五”规划项目（批准号：GD10CTS02）和国家社科基金项目“中文知识组织系统的形式化语义描述标准体系研究”（批准号：12BTQ045）的资助。

翻译时间：2011年8月

发布时间：2012年9月21日

变动日志：

变动日期	变动位置	原内容	修改后内容
2013/11/14	2.3 语义, 第1段	相应定理	对应定理（correspondence theorem）
2013/11/14	2.3 语义, 最后一段第2句起始处	相关定理	对应定理（correspondence theorem）
2013/11/14	3 与OWL1的关系, 第2段	（即相应的定理）	（即对应定理）

OWL2 Web本体语言
文档概述

W3C推荐标准 2009年10月27日

当前版本：

http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-overview-20091027/

上一版本：

http://www.w3.org/TR/2009/PR-owl2-overview-20090922/ （彩色标注不同之处）

编者：

W3C OWL工作组（见致谢）

请参阅本文档的勘误表，那里可能会有一些规范的校正。

本文档也可以以如下的非规范格式查看：PDF版本。

另见：译文。

摘要

OWL2 Web本体语言，或者简略地记作OWL2，是一个本体语言，用于带有形式化定义含义的语义网。OWL2本体提供了类、属性、个体及数据值，以语义网文档的形式存储。OWL2本体可以与以RDF记载的信息结合使用，并且OWL2本体本身也主要是以RDF文档的形式进行交换。

本文档是对OWL2以及其他不同OWL2文档的介绍。它阐述了OWL2的语法，不同类型的语义，可用配置语言（profiles）（子语言），以及OWL1与OWL2之间的关系。

本文档的状态

可能已被替代

本节描述的是本文档在发布时的状态。其他的文档可能替代了该文档。在http://www.w3.org/TR/的W3C technical reports index中，可以找到当前的W3C出版物列表和该技术报告的最新版本。

XML Schema数据类型依赖

根据定义，OWL2使用的是XML Schema Definition Language (XSD)中定义的数据类型。对本文档中的OWL2而言， XSD的最新W3C推荐标准是版本1.0，此时，版本1.1正在向推荐标准演进。OWL2的设计已经利用了XSD1.1中的新数据类型和更清晰的注释，但是目前这些利用有一部分暂时搁置。特别地，OWL2中基于XSD1.1的那些元素将被当作是可选的，直到XSD1.1成为W3C的推荐标准为止，详见Conformance, section 2.3。等到XSD1.1发布为W3C的推荐标准时，这些元素才会终止可选状态而与其它指定元素一样进入必备状态。

我们提议，目前开发人员和用户遵循XSD 1.1 Candidate Recommendation。根据Schema和OWL工作组之间的讨论，当XSD1.1演进成为推荐标准时，我们并不希望任何实现会有必须的改动。

未变的文档

本文档与先前版本并没有主体上的改变。关于更早版本的变动细节，请见change log。

请发表意见

请将意见发送至public-owl-comments@w3.org（公开文档）。虽然由OWL工作组执笔的本文档已经完成，但是您的意见依旧可能在勘误表或者未来的修订版中得到解决。欢迎开发人员在public-owl-dev@w3.org(公开文档)公开讨论。

由W3C批准

本文档已经由W3C成员、软件开发人员以及其他W3C小组和兴趣组织审查，并由W3C主管（Director）批准成为W3C推荐标准。这是一个稳定的文档，可以作为参考资料或被其他文档引用。W3C在制作推荐标准过程中担任的角色，是要引起人们对该规范的注意并促进它的广泛应用。这提升了Web的功能性和交互性。

专利

本文档由遵循5 February 2004 W3C Patent Policy的小组完成。它只是一个提供信息的文档。W3C维护着一个专利披露公开列表（public list of any patent disclosures），它与该组织的可交付成果一起制作；此页面也包含披露专利的说明。

1. 引言

本文档对OWL2 Web本体语言作了非规范性高层次概述，作为定义和描述OWL2的文档的路线图。

本体是形式化的术语词汇表，通常覆盖一个特定的领域并为某个用户社区所共享。它们通过描述本体中术语间的关系来给术语下定义。OWL2是OWL Web Ontology Language的扩展和修订版，OWL由W3C Web本体工作组（W3C Web Ontology Working Group）开发并于2004年发布（今后称为“OWL1”）。OWL2是由后续小组，即W3C OWL工作组（W3C OWL Working Group）开发的（本文档也由该小组撰写）。与OWL1一样，OWL2也是为便于Web上的本体开发与共享而设计的，它的最终目标是使得Web上的内容能够更容易地被机器访问。

2. 概述

图1给出了OWL2语言的一个概貌，展示了它主要的构成模块以及彼此之间的关系。中心的椭圆是本体的抽象符号，它可以被想象成一个抽象的结构或者一个RDF图（见2.1 本体）。顶部是不同的具体语法（见2.2 语法），它们可以用来序列化及交换本体。底部是两个语义规范，它们定义了OWL2本体的含义（见2.3 语义）。

OWL2的大部分用户只需要一种语法和一种语义；对他们而言，该图表会变得更简单一些，只需要顶部的一种语法，底部的一种语义，并且几乎不需要看到中心椭圆内部的内容。

OWL2的结构

图1. OWL2的结构

2.1 本体

“OWL2结构化规范”文档[OWL 2 Structural Specification]中定义了OWL2本体的概念性结构。它使用UML[UML]来定义OWL2中可用的结构化元素，使用抽象术语解释了它们所扮演的角色和发挥的功能，未引用任何特别的语法。它也定义了函数式语法（functional-style syntax），该语法严格遵从结构化规范并允许以紧凑的方式书写OWL2本体。

任何的OWL2本体都可以视为是一个RDF图。两者之间的关系由“映射到RDF图”文档[OWL 2 RDF Mapping]定义，该文档定义了结构化格式与RDF图格式之间的相互映射。OWL2快速参考指南[OWL 2 Quick Guide]，将OWL2的这两种展现形式一并列出，并做了简单概述。

2.2 语法

在实践中，需要一套具体的语法来存储OWL2中的本体并使之能够在工具与应用间交换。用于OWL2的主要交换语法是RDF/XML[RDF Syntax]；它事实上是所有的OWL2工具都必须支持的唯一语法。（见“OWL2一致性准则”文档[OWL2 Conformance]）

RDF/XML提供了OWL2工具间的互操作，但是也可能需要用到其他的具体语法。这包括可供选择的其他RDF序列化语法，例如Turtle[Turtle]，XML序列化语法[OWL 2 XML]，以及更加“易读的”语法，即曼彻斯特语法[OWL 2 Manchester Syntax]，若干本体编辑工具都在使用它。最后要说的是，虽然函数式语法的主要目的是指定语言的结构[OWL 2 Structural Specification]，但是它也可以用于序列化。

语法名	规范	状态	用途
RDF/XML	Mapping to RDF Graphs, RDF/XML	强制	交换（所有遵循OWL2的软件都可以用它读写）
OWL/XML	XML Serialization	可选	更易于利用XML工具处理
函数式语法（Functional Syntax）	Structural Specification	可选	更易于看到本体的形式化结构
曼彻斯特语法	Manchester Syntax	可选	更易于读/写DL本体
Turtle	Mapping to RDF-Graphs, Turtle	可选，非来自OWL-WG	更易于读/写RDF三元组

2.3 语义

“OWL2结构化规范”文档定义了OWL2本体的抽象结构，但是并没有定义它们的含义。“直接语义”[OWL 2 Direct Semantics]和“基于RDF的语义”[OWL 2 RDF-Based Semantics]提供了给OWL2本体赋予语义的两种可选途径，同时也提供了描述两者之间联系的对应定理（correspondence theorem）。推理工具和其他工具会用到这两种语义，例如用它们来响应类一致性、包容性以及实例检索查询。

“直接语义”直接将含义赋予本体结构（construct），使得其与SROIQ描述逻辑的模型理论语义（model theoretic semantics）相兼容（SROIQ是具有有用计算性能的一阶逻辑片段）。这种紧密联系的好处在于大量的描述逻辑文献和实现经验可以直接用于OWL2工具。不过，必须施加一些条件在本体结构上，以确保它们能够被转化为SROIQ知识库；例如，在数字限制中不能使用传递属性(在“OWL2结构化规范”文档[OWL 2 Structural Specification]的Section 3可以看到一个这些条件的完整列表)。满足这些语法条件的本体称为OWL2 DL本体。 “OWL2 DL” 用来简略地表示使用直接语义[OWL 2 Direct Semantics]解释的OWL2 DL本体。

“基于RDF的语义”[OWL 2 RDF-Based Semantics] 直接给RDF图赋予含义，也就间接地通过到RDF图的映射给本体结构赋予了含义。“基于RDF的语义”与“RDF语义”[RDF Semantics]完全兼容，并扩展了RDF中定义的语义条件。基于RDF的语义可以不加限制地应用到任何OWL2本体上去，这是由于任何OWL2本体都可以映射到RDF。“OWL2 Full” 用来简略地表示被作为OWL2本体并使用基于RDF语义解释的RDF图。

在“基于RDF的语义”文档[OWL 2 RDF-Based Semantics]的Section 7.2中，对应定理（correspondence theorem）定义了直接语义与基于RDF的语义之间的精确而紧密的关系。该定理实质上阐述了这样一个事实：给定一个OWL 2 DL 本体, 如果该本体被映射成RDF图并且使用基于RDF的语义进行解释，使用直接语义得出的推论将仍然是有效的。

2.4 配置语言

OWL2 配置语言 [OWL 2 Profiles] 是OWL2的子语言（语法子集），它们在特定的应用场景中具有重要的作用。OWL2共定义了三种不同的配置语言：OWL2 EL，OWL2 QL和OWL2 RL。每种配置语言都定义为“OWL2结构化规范”的一个语法限制，即作为可用于相容本体(conforming ontology)的结构化元素的子集，并且它们都比OWL DL更具有限制性。每种配置语言为了获得不同的计算和/或实现便利，对OWL的表达能力的不同方面进行了折衷。

OWL2 EL　支持所有的用于标准推理任务的多项式时间算法；它尤其适用于需要超大规模本体的应用以及为了保证性能可以牺牲掉表达力的应用。OWL2 QL支持在LogSpace（更准确地说是AC⁰）中，使用标准关系型数据库技术来响应合取查询；它尤其适合于使用相对轻量级本体来组织大量个体，并且直接通过关系查询（例如SQL）访问数据比较有用或者有必要的应用。OWL2 RL支持多项式时间的推理算法实现，这些算法使用扩展了规则的数据库技术直接对RDF三元组进行操作；它尤其适用于使用相对轻量级本体来组织大量个体，并且对RDF三元组形式的数据进行直接操作很有用或者有必要的应用。

当然，任何的 OWL2 EL、QL 或者RL本体也是OWL2本体，可以使用直接语义或者基于RDF的语义进行解释。当使用OWL2 RL时，基于规则的实现可以在RDF三元组上直接操作，因此可以直接应用到任意的RDF图中去，即应用到任意的OWL2本体上去。在这种情况下，推理通常是可靠的（即：只会计算出正确的查询结果），但可能是不完整的（即：并不能确保能够得到所有正确的查询结果）。不过，“配置语言”文档的PR1定理表明：通常地，当本体与OWL2 RL的结构化定义相一致时，执行基础原子查询（ground atomic queries）的基于规则的适当实现既是可靠的，又是完整的。

3 与OWL1的关系

OWL2与OWL1拥有非常相似的整体架构。如图１所示，尽管名称可能不同，但是OWL2的所有构建模块在OWL1中也都有。

RDF/XML的核心角色，其他语法的角色以及直接语义和基于RDF的语义之间的关系（即对应定理）并没有改变。更重要的是，对于所有的意图和目的，OWL2与OWL1是完全向后兼容的：所有的OWL1本体依旧是有效的OWL2本体，它们在所有的实际用例中都有相同的推论（见“OWL2新特性与原理”[OWL 2 New Features and Rationale]的Section 4.2）。

OWL2为OWL1添加了一些新的功能。一些新特性是语法上的改进（“语法糖”，例如，类的不相交并集），其他的则是提供了新的表达能力，包括：

·键（keys）；

·属性链（property chains）；

·更丰富的数据类型，数据定义域；

·有条件的基数限制；

·非对称属性，自反属性和不相交属性；

·增强的注释能力。

OWL2 也定义了三种新的配置语言[OWL 2 Profiles] 和一种新的语法 [OWL 2 Manchester Syntax]。另外，放松了适用于OWL DL的一些限制；因此，OWL2中可以为描述逻辑推理器所操控的RDF图集合稍微大一些。

以上内容在“OWL2新特性与原理”文档[OWL 2 New Features and Rationale]中都有详述。“OWL 2快速参考指南”[OWL 2 Quick Guide] 也对OWL2的特性作了概述，清晰地指出了哪些是新的。

4 文档路线图

OWL2本体语言是通过五个核心的规范文档规范定义的，它们分别描述了它的概念性结构，主要的交换语法（RDF/XML），两种可选的语义（直接语义和基于RDF的语义），以及一致性要求。三个附加的规范文档则描述了一些实现可能会支持的可选特性：语言配置和两种可选的具体语法（OWL/XML和Manchester)。

然而，这些文档都相当具有技术性，主要针对OWL2的实现者及工具开发人员。需要更加易用的OWL2特性和用法指南的人可以参考查询用户文档（“OWL2入门”，“OWL2新特性与原理”和“OWL2快速参考指南”）。

序号	类别	文档
1	用户指南	文档概述( Document Overview )。OWL2的快速概览，它描述了OWL2与OWL1的关系。该文档是OWL2的入门和初步参考资料。
2	核心规范	结构化规范与函数式语法(Structural Specification and Functional-Style Syntax)从结构与函数式语法的角度定义了OWL2本体的结构，并从OWL2本体全局限制的角度定义了OWL2 DL本体。
3	核心规范	映射到RDF图(Mapping to RDF Graphs) 定义了OWL2结构到RDF图的映射，因而也就定义了在语义网中交换OWL2本体的主要方法。
4	核心规范	直接语义(Direct Semantics)从模型－理论语义的角度定义了OWL2的含义。
5	核心规范	基于RDF的语义 (RDF-Based Semantics)通过RDF语义(RDF Semantics)的一个扩展定义了OWL2本体的含义。
6	核心规范	一致性准则(Conformance) 提出了对OWL2工具的要求，也提供了帮助判定一致性的测试用例集。
7	规范	配置语言(Profiles) 定义了OWL2的三个子语言，它们在特定应用场景下可以发挥重要的作用。
8	用户指南	OWL2入门(OWL 2 Primer) 对OWL2作了较通俗的介绍，其中包括对来自于其它学科交叉知识的介绍。
9	用户指南	OWL2新特性与原理(OWL 2 New Features and Rationale) 对OWL2的主要新特性作了概述，并鼓励将它们应用到语言中。
10	用户指南	OWL2 快速参考指南(OWL 2 Quick Reference Guide）概要地说明了OWL2的结构，同时也指出了相对于OWL1的变动。
11	规范	XML序列化(XML Serialization)定义了交换OWL2本体的XML语法，适合与基于模式的编辑工具及XQuery/XPath这样的XML工具一起使用。
12	规范	曼彻斯特语法(Manchester Syntax)(WG Note) 定义了易读但形式化较弱的OWL2语法，用于某些OWL2用户界面工具，在入门(Primer)中也用到了。
13	规范	数据值域扩展：线性等价(Data Range Extension: Linear Equations) (WG Note) 指定了OWL2的可选扩展，它支持对属性值的高级约束。

5 附录: 变动日志 (资料性)

5.1 相对于建议推荐标准的变动

自2009年9月22号的建议推荐标准以来，没有发生变动。

5.2 相对于上一征求意见版本的变动

该部分总结了自2009年6月的上一征求意见版本的工作草案以来，本文档的变动。

·做了一些很小的编辑性变动。

6 致谢

OWL2的开发始于OWL1.1 成员提交（其本身是用户和开发者反馈的结果），尤其是在OWL体验与研究方向工作组(OWLED)系列中积累的信息。该工作组也考虑了来自于WebOnt工作组（WebOnt Working Group）的待解决问题（postponed issues）。

本文档由OWL工作小组（见下）执笔，它的内容反映了作为一个整体的该工作小组内部的广泛讨论。编者向Ivan Herman (W3C/ERCIM)，Ian Horrocks (牛津大学)和Peter F. Patel-Schneider (Bell Labs Research, Alcatel-Lucent) 的仔细审阅致以特别的谢意。

在本文档发布时，经常参加OWL工作组会议的与会者有：Jie Bao (RPI)、Diego Calvanese (Free University of Bozen-Bolzano)、Bernardo Cuenca Grau (牛津大学计算实验室)、Martin Dzbor (公开大学)、Achille Fokoue (IBM公司)、Christine Golbreich (Université de Versailles St-Quentin and LIRMM)、Sandro Hawke (W3C/MIT)、Ivan Herman (W3C/ERCIM)、Rinke Hoekstra (阿姆斯特丹大学)、Ian Horrocks (牛津大学计算实验室)、Elisa Kendall (Sandpiper Software)、Markus Krötzsch (FZI)、Carsten Lutz (不来梅大学)、Deborah L. McGuinness (RPI)、Boris Motik (牛津大学计算实验室)、Jeff Pan (阿伯丁大学)、Bijan Parsia (曼彻斯特大学)、Peter F. Patel-Schneider (Bell Labs Research, Alcatel-Lucent)、Sebastian Rudolph (FZI)、Alan Ruttenberg (科学共享组织)、Uli Sattler (曼彻斯特大学)、Michael Schneider (FZI)、Mike Smith (Clark & Parsia)、Evan Wallace (NIST)、Zhe Wu (甲骨文公司)和Antoine Zimmermann (DERI Galway)。我们还要感谢以前的工作组成员：Jeremy Carroll、Jim Hendler和Vipul Kashyap。

7 参考

[OWL 2 Conformance]

OWL 2 Web Ontology Language: Conformance Michael Smith, Ian Horrocks, Markus Krötzsch, Birte Glimm, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-conformance-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-conformance/.

[OWL 2 Direct Semantics]

OWL 2 Web Ontology Language: Direct Semantics Boris Motik, Peter F. Patel-Schneider, Bernardo Cuenca Grau, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-direct-semantics-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-direct-semantics/.

[OWL 2 Manchester Syntax]

OWL 2 Web Ontology Language: Manchester Syntax Matthew Horridge, Peter F. Patel-Schneider. W3C Working Group Note, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/NOTE-owl2-manchester-syntax-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-manchester-syntax/.

[OWL 2 New Features and Rationale]

OWL 2 Web Ontology Language: New Features and Rationale Christine Golbreich, Evan K. Wallace, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-new-features-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-new-features/.

[OWL 2 Primer]

OWL 2 Web Ontology Language: Primer Pascal Hitzler, Markus Krötzsch, Bijan Parsia, Peter F. Patel-Schneider, Sebastian Rudolph, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-primer-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-primer/.

[OWL 2 Profiles]

OWL 2 Web Ontology Language: Profiles Boris Motik, Bernardo Cuenca Grau, Ian Horrocks, Zhe Wu, Achille Fokoue, Carsten Lutz, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-profiles-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-profiles/.

[OWL 2 Quick Reference Guide]

OWL 2 Web Ontology Language: Quick Reference Guide Jie Bao, Elisa F. Kendall, Deborah L. McGuinness, Peter F. Patel-Schneider, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-quick-reference-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-quick-reference/.

[OWL 2 RDF Mapping]

OWL 2 Web Ontology Language: Mapping to RDF Graphs Peter F. Patel-Schneider, Boris Motik, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-mapping-to-rdf-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-mapping-to-rdf/.

[OWL 2 RDF-Based Semantics]

OWL 2 Web Ontology Language: RDF-Based Semantics Michael Schneider, editor. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-rdf-based-semantics-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-rdf-based-semantics/.

[OWL 2 Specification]

OWL 2 Web Ontology Language: Structural Specification and Functional-Style Syntax Boris Motik, Peter F. Patel-Schneider, Bijan Parsia, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-syntax-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-syntax/.

[OWL 2 XML Serialization]

OWL 2 Web Ontology Language: XML Serialization Boris Motik, Bijan Parsia, Peter F. Patel-Schneider, eds. W3C Recommendation, 27 October 2009, http://www.w3.org/TR/2009/REC-owl2-xml-serialization-20091027/. Latest version available at http://www.w3.org/TR/owl2-xml-serialization/.

[RDF Semantics]

RDF Semantics. Patrick Hayes, ed., W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-mt-20040210/. Latest version available as http://www.w3.org/TR/rdf-mt/.

[RDF Syntax]

RDF/XML Syntax Specification (Revised). Dave Beckett, ed. W3C Recommendation, 10 February 2004, http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-syntax-grammar-20040210/. Latest version available as http://www.w3.org/TR/rdf-syntax-grammar/.

[Turtle]

Turtle - Terse RDF Triple Language. David Beckett and Tim Berners-Lee. W3C Team Submission, 14 January 2008, http://www.w3.org/TeamSubmission/2008/SUBM-turtle-20080114/. Latest version available at http://www.w3.org/TeamSubmission/turtle/.

[UML]

OMG Unified Modeling Language (OMG UML), Infrastructure, V2.1.2. Object Management Group, OMG Available Specification, November 2007, http://www.omg.org/spec/UML/2.1.2/Infrastructure/PDF/.