OWL 定义的数据类型打算如何使用？

Question

OWL 2 Web Ontology Language Structural Specification 的9.4 Datatype Definitions 部分展示了如何定义自定义数据类型，并给出以下示例：

a:SSN rdf:type rdfs:Datatype .

a:SSN owl:equivalentClass [
  rdf:type rdfs:Datatype ;
  owl:onDatatype xsd:string ;
  owl:withRestrictions (
    [ xsd:pattern "[0-9]{3}-[0-9]{2}-[0-9]{4}" ]
  )
] .

a:hasSSN rdfs:range a:SSN .

因此，我们在这里通过xsd:pattern facet 限制xsd:string 数据类型来定义一个新的数据类型a:SSN。到目前为止一切顺利。

但是规范说明了一些我不明白的内容：

由数据类型定义公理定义的数据类型......具有空的词法空间，因此它们不得出现在文字中。

为什么a:SSN 在这里有一个空的词法空间？它是通过xsd:pattern facet 约束xsd:string 的值空间来定义的。 XSD 1.1 第 2 部分的 4.3.4 pattern 部分：数据类型说明了这一点

... pattern 是对数据类型的·值空间· 的约束，通过将·词汇空间· 约束为匹配一组·正则表达式· 的每个成员的·文字空间来实现.

所以我们限制了xsd:string 的值空间，但是我们通过将xsd:string (the set of finite-length sequences of zero or more characters … that ·match· the Char production from XML) 的词法空间限制为与正则表达式匹配的文字来做到这一点。那么为什么 OWL 规范说 a:SSN 的词法空间是空的，而不是匹配正则表达式 [0-9]{3}-[0-9]{2}-[0-9]{4} 的零个或多个字符（如 XML 中定义）的有限长度序列集？

OWL 规范更务实地说

... 不能有数据类型为 a:SSN 的文字。

那么这是否意味着a:SSN不能如下使用？

a:Jane a:hasSSN "123-45-6789"^^a:SSN .

如果是这样，应该如何使用a:SSN 数据类型？是应该写的想法吗

a:Jane a:hasSSN "123-45-6789"^^xsd:string .

并从a:hasSSN 的声明范围推断实际数据类型是什么，从而推断值是否有效？

Answer 1

为什么a:SSN 在这里有一个空的词法空间？

众所周知，数据类型和文字值在符号推理中难以处理。当您有符号逻辑时，例如一阶逻辑或描述逻辑，符号表示 arbitrary 集合中的 arbitrary 元素的事物。您无需知道符号表示什么即可执行正确和完整的推理（例如，http://dbpedia.org/resource/France 可能表示任何东西，就推理者而言，不可能约束此 IRI 以表示 FOL 或 DL 中的特定事物）。

对于文字，这是一个完全不同的故事，因为它们是量化的。它们表示特定集合中的特定值。例如"10"^^xsd:integer 表示数字“十”，仅此而已。这对推理者很重要，因为它必须了解这与 "10"^^xsd:string 所表示的不同，但与 "10.0"^^xsd:decimal 所表示的相同。这意味着无论您如何实现推理器，都必须有一部分代码专门用于处理数据类型为 IRI xsd:integer 的文字。由于这个专用代码，OWL 推理器能够推断：

<s> <o> "10"^^xsd:int .

来自：

<s> <o> "10.0"^^xsd:decimal .

如果一个本体可以引入可用于文字的新数据类型 IRI，那么您就没有专门针对这些类型的文字的专用代码。现在，考虑以下几点：

ex:one  a  rdfs:Datatype;
  owl:equivalentClass  [
    a  rdfs:Datatype ;
    owl:onDatatype  xsd:positiveInteger ;
    owl:withRestrictions ( [ xsd:maxInclusive 1 ] )
  ] .

那么，在给定这个数据类型定义的情况下，以下是否应该是格式良好的文字？

"1.0"^^ex:one

你看，"1.0" 在xsd:decimal 的词法空间中，并映射到此数据类型中的数值“one”。值“one”也是xsd:positiveInteger 值空间的一部分，但"1.0" 不是xsd:positiveInteger 的有效词法形式。您可能会争辩说ex:one 只能使用xsd:positiveInteger 的词汇形式，因为它被定义为对它的限制。但问题是你有一个语义描述（一个本体），它定义了一个句法约束（允许你用特定的数据类型 IRI 编写文字的方式）。逻辑学家知道，允许人们用语义来约束句法的逻辑是邪恶的。

由于 OWL 2 规范中 ex:one 的词法空间为空，因此可以说 ex:one 与 ex:oneD 的数据类型相同，定义如下：

ex:oneD  a  rdfs:Datatype;
  owl:equivalentClass  [
    a  rdfs:Datatype ;
    owl:onDatatype  xsd:decimal ;
    owl:withRestrictions ( [ xsd:minInclusive 1 ] [ xsd:maxInclusive 1 ] )
  ] .

还有一点，不过：我在这里所说的只有当您考虑OWL 2 Direct Semantics 时才有效。如果您考虑OWL 2 RDF-based semantics，那么还有其他事情需要考虑。特别是在基于 RDF 的语义中，ex:one 不一定与ex:oneD 相同。它们可能是恰好具有相同值空间的不同数据类型。

关于您的其他问题：

那么为什么 OWL 规范说 a:SSN 的词法空间是空的，而不是匹配正则表达式 [0-9]{3}-[0-9]{2}-[0-9]{4} 的零个或多个字符（如 XML 中定义）的有限长度序列集?

在这里，您正在考虑xsd:string 数据类型，其中值空间和词法空间是相同的。词法到值的映射是身份。所以看起来有一种简单的方法可以让数据类型 IRI 用于文字。但请考虑一下我之前向您展示的更广泛的问题。

那么这是否意味着a:SSN不能如下使用？

没错。

如果是这样，应该如何使用a:SSN 数据类型？

您可以使用以这种方式定义的数据类型作为属性的范围，例如，或在allValuesFrom 或someValuesFrom 限制中。但是，当涉及到附加到实例的具体值时，您必须使用 OWL 2 推理器本机支持的数据类型，正如您在上一个代码 sn-p 中所建议的那样。

Answer 2

在我看来，a:SSN 在示例中的词法空间为空，因为它本身不是“与正则表达式 [0-9] 匹配的零个或多个字符的有限长度序列集{3 }-[0-9]{2}-[0-9]{4}。”相反，这是a:SSN 的定义。定义本身是通过限制 not 具有空词法空间的数据类型 (xsd:string) 做出的，这就是您引用的模式部分适用的原因。也就是说，该示例使用模式来约束具有非空词法空间的数据类型，以定义具有空词法空间的数据类型。因此，由于“不能有数据类型为 a:SSN 的文字”，您将不得不通过使用 a:hasSSN 或断言 "123-45-6789"^^xsd:string 是 a:SSN 的实例来推断 "123-45-6789"^^xsd:string 是 SSN .

Answer 3

但是，当涉及到附加到实例的具体值时，您必须使用 OWL 2 推理器本机支持的数据类型，正如您在上一个代码 sn-p 中所建议的那样。

还可以为您的应用程序增强推理器的功能。但不要期望这些功能在“通用”OWL 推理器处理数据时可用。