jena - OWL Ontology Predicate Logic with Jena

Question

我无法在我的 Ontology 中表达以下情况:

假设我有四个人投票，投了四票(所以 vote 和 voter 之间存在一对一的映射)。人们可以投票赞成或反对。如果我知道三个人的投票结果，我应该能够推断出第四个人的投票。

所以重申一下:约翰、鲍勃、玛丽和卡罗尔各投一票。因为有四个人，所以有四票。投票结果是平局(2 票赞成，2 票反对)。后来推理机确定 Bob 和 John 投了反对票。然后推理者应该能够推断出玛丽和卡罗尔投了赞成票。

目前我正在使用 Jena 的 java api 构建我的本体并使用 Jena 推理机进行推理，所以我宁愿使用 Jena 支持的规则/语义。

Answer 1

Antoine Zimmerman's answer这种事情在 OWL 中是可以表达的，这是正确的，但是它需要比您预期的更多的工作，因为您要强制执行一种类型 closed world reasoning。和默认推理，而 OWL 使 open world assumption其中，如果您不知道某事，则不会假定它是真或假，只是未知。不过，一旦闭包公理到位，编写这个场景就不难了。我认为值得一步一步地解决这个问题，看看为了做出这个推理需要出现的所有公理，并在 OWL DL 中做到这一点。您没有提到 Protégé，但它是一个非常方便的 OWL 编辑器，并且使编写这些公理变得更加容易。我也会在最后展示最终的 OWL(在 RDF/XML 和 Turtle 中)。

为了仅表示一个实例，我将声明一个 Voters 类，其中成员有 Alice、Bill、Cindy 和 Dan，然后断言这些个体是不同的:

现在，为了将每个选民与他们的投票相关联，我们可以引入一个具有域选民的 hasVote 属性和包含字符串"is"和“否”的枚举范围。

我们仍然需要一些与四个选民相关的东西，将他们联系在一起。从概念上讲，这是一个投票事件，其中唯一的参与者是 Alice、Bill、Cindy 和 Dan，并且每个选民只有一票。让我们介绍一个类 VotingEvent 和一个将 VotingEvent 与其参与者相关联的对象属性 hasVoter。现在，有一些投票事件，我们将为此引入一个单独的 votingEvent1。我们将断言它的参与者是 Alice、Bill、Cindy 和 Dan，并且只有这些参与者，并且此事件中的每个选民都只有一票。我们还添加了两个类型约束，表示该事件恰好有 2 个“赞成”的投票者。这已经足够了，因为要求只有四个被枚举的选民，他们是不同的，每个人只有一票，并且每张票要么是"is"要么是“否”，并且隐含的知识是"is"和“否”是不同的字符串，足以保证剩下的两票一定是“否”票。

现在，如果我们最终断言 Alice 和 Bill 投了“赞成”票，

有足够的理由推断 Cindy 和 Dan 投了“反对”票，正如我们在 Protégé 中运行 DL 查询所看到的:

无论是 Turtle 还是 RDF/XML 序列化都不是特别好看，但我将它们附在最后，以便于复制和粘贴。现在，这是一个适合单个投票事件的表示，但请注意，我们引入了一个投票事件，以便有一些东西，我们在其中添加了关于四个选民及其投票值(value)的限制。然而，如果有多个投票事件，并且一些选民参加了不止一个事件，那么选民只有一票的简单限制是有问题的，因为选民可能在一个事件中投"is"而在另一个事件中投“否”。 “选民 x 在事件 z 中投了 y 的一票”是一个三级关系，如果有多个事件，确实需要这样表示将在场。 W3C 工作组注释，Defining N-ary Relations on the Semantic Web描述了一些方法，但基本思想是定义一个类，其成员代表个人投票，并且与投票事件、选民和投票相关。您仍然可以为这种推理编写适当的限制，尽管它们会稍微复杂一些，可能涉及属性链或嵌套类表达式。

海龟序列化

@prefix :      <http://example.org/voters#> .
@prefix rdfs:  <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix owl:   <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .
@prefix xsd:   <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .
@prefix rdf:   <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix voters: <http://example.org/voters#> .

voters:Voter  a  owl:Class .

voters:VotingEvent  a  owl:Class .

voters:hasVote  a    owl:DatatypeProperty ;
        rdfs:domain  voters:Voter ;
        rdfs:range   [ a          rdfs:Datatype ;
                       owl:oneOf  [ a          rdf:List ;
                                    rdf:first  "no" ;
                                    rdf:rest   [ a          rdf:List ;
                                                 rdf:first  "yes" ;
                                                 rdf:rest   ()

                                               ]
                                  ]
                     ] .

voters:Dan  a   owl:NamedIndividual , voters:Voter .

<http://example.org/voters>
        a       owl:Ontology .

voters:Alice  a         owl:NamedIndividual , voters:Voter ;
        voters:hasVote  "yes" .

voters:Bill  a          owl:NamedIndividual , voters:Voter ;
        voters:hasVote  "yes" .

voters:Cindy  a  owl:NamedIndividual , voters:Voter .

voters:hasVoter  a   owl:ObjectProperty ;
        rdfs:domain  voters:VotingEvent ;
        rdfs:range   voters:Voter .

voters:votingEvent1  a   owl:NamedIndividual , voters:VotingEvent ;
        a                [ a                         owl:Restriction ;
                           owl:onClass               [ a               owl:Restriction ;
                                                       owl:hasValue    "yes" ;
                                                       owl:onProperty  voters:hasVote
                                                     ] ;
                           owl:onProperty            voters:hasVoter ;
                           owl:qualifiedCardinality  "2"^^xsd:nonNegativeInteger
                         ] ;
        a                [ a                  owl:Restriction ;
                           owl:allValuesFrom  [ a          owl:Class ;
                                                owl:oneOf  ( voters:Dan voters:Bill voters:Cindy voters:Alice )
                                              ] ;
                           owl:onProperty     voters:hasVoter
                         ] ;
        a                [ a                  owl:Restriction ;
                           owl:allValuesFrom  [ a                         owl:Restriction ;
                                                owl:onDataRange           xsd:string ;
                                                owl:onProperty            voters:hasVote ;
                                                owl:qualifiedCardinality  "1"^^xsd:nonNegativeInteger
                                              ] ;
                           owl:onProperty     voters:hasVoter
                         ] ;
        voters:hasVoter  voters:Alice , voters:Bill , voters:Cindy , voters:Dan .

[ a                    owl:AllDifferent ;
  owl:distinctMembers  ( voters:Alice voters:Bill voters:Cindy voters:Dan )
] .

RDF/XML 序列化

<rdf:RDF
    xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#"
    xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#"
    xmlns:voters="http://example.org/voters#"
    xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#"
    xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#">
  <owl:Ontology rdf:about="http://example.org/voters"/>
  <owl:Class rdf:about="http://example.org/voters#Voter"/>
  <owl:Class rdf:about="http://example.org/voters#VotingEvent"/>
  <owl:ObjectProperty rdf:about="http://example.org/voters#hasVoter">
    <rdfs:range rdf:resource="http://example.org/voters#Voter"/>
    <rdfs:domain rdf:resource="http://example.org/voters#VotingEvent"/>
  </owl:ObjectProperty>
  <owl:DatatypeProperty rdf:about="http://example.org/voters#hasVote">
    <rdfs:domain rdf:resource="http://example.org/voters#Voter"/>
    <rdfs:range>
      <rdfs:Datatype>
        <owl:oneOf>
          <rdf:List>
            <rdf:first>no</rdf:first>
            <rdf:rest>
              <rdf:List>
                <rdf:first>yes</rdf:first>
                <rdf:rest rdf:resource="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#nil"/>
              </rdf:List>
            </rdf:rest>
          </rdf:List>
        </owl:oneOf>
      </rdfs:Datatype>
    </rdfs:range>
  </owl:DatatypeProperty>
  <owl:AllDifferent>
    <owl:distinctMembers rdf:parseType="Collection">
      <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Alice">
        <rdf:type rdf:resource="http://example.org/voters#Voter"/>
        <voters:hasVote>yes</voters:hasVote>
      </owl:NamedIndividual>
      <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Bill">
        <rdf:type rdf:resource="http://example.org/voters#Voter"/>
        <voters:hasVote>yes</voters:hasVote>
      </owl:NamedIndividual>
      <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Cindy">
        <rdf:type rdf:resource="http://example.org/voters#Voter"/>
      </owl:NamedIndividual>
      <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Dan">
        <rdf:type rdf:resource="http://example.org/voters#Voter"/>
      </owl:NamedIndividual>
    </owl:distinctMembers>
  </owl:AllDifferent>
  <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#votingEvent1">
    <rdf:type rdf:resource="http://example.org/voters#VotingEvent"/>
    <rdf:type>
      <owl:Restriction>
        <owl:onProperty rdf:resource="http://example.org/voters#hasVoter"/>
        <owl:onClass>
          <owl:Restriction>
            <owl:onProperty rdf:resource="http://example.org/voters#hasVote"/>
            <owl:hasValue>yes</owl:hasValue>
          </owl:Restriction>
        </owl:onClass>
        <owl:qualifiedCardinality rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger"
        >2</owl:qualifiedCardinality>
      </owl:Restriction>
    </rdf:type>
    <rdf:type>
      <owl:Restriction>
        <owl:onProperty rdf:resource="http://example.org/voters#hasVoter"/>
        <owl:allValuesFrom>
          <owl:Class>
            <owl:oneOf rdf:parseType="Collection">
              <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Dan"/>
              <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Bill"/>
              <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Cindy"/>
              <owl:NamedIndividual rdf:about="http://example.org/voters#Alice"/>
            </owl:oneOf>
          </owl:Class>
        </owl:allValuesFrom>
      </owl:Restriction>
    </rdf:type>
    <rdf:type>
      <owl:Restriction>
        <owl:onProperty rdf:resource="http://example.org/voters#hasVoter"/>
        <owl:allValuesFrom>
          <owl:Restriction>
            <owl:onProperty rdf:resource="http://example.org/voters#hasVote"/>
            <owl:qualifiedCardinality rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger"
            >1</owl:qualifiedCardinality>
            <owl:onDataRange rdf:resource="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#string"/>
          </owl:Restriction>
        </owl:allValuesFrom>
      </owl:Restriction>
    </rdf:type>
    <voters:hasVoter rdf:resource="http://example.org/voters#Alice"/>
    <voters:hasVoter rdf:resource="http://example.org/voters#Bill"/>
    <voters:hasVoter rdf:resource="http://example.org/voters#Cindy"/>
    <voters:hasVoter rdf:resource="http://example.org/voters#Dan"/>
  </owl:NamedIndividual>
</rdf:RDF>