基于Protege的知识建模实战

一.Protege简介、用途和特点

1.Protege简介

Protege是斯坦福大学医学院生物信息研究中心基于Java开发的本体编辑和本体开发工具，也是基于知识的编辑器，属于开放源代码软件。这个软件主要用于语义网中本体的构建，是语义网中本体构建的核心开发工具，下面操作使用版本为5.5.0。

2.Protege用途

• Protege是一组自由开源的工具软件，用于构建域模型与基于知识的本体化应用程序。
• Protege提供了大量的知识模型架构与动作，用于创建、可视化、操纵各种表现形式的本体。
• 可以通过用户定制实现域-友好(领域相关)的支持，用于创建知识模型并填充数据。
• Protege可以通过两种方式进行扩展：插件和基于Java的API。
• 相比与其它的本地构建工具而言，Protege最大的好处在于支持中文，在插件上，用OntoGraf可实现中文关系的显示。

3.Protege特点

• 类建模(Class modeling)：Protege提供了一个图形化用户界面来建模类(领域概念)和它们的属性及关系。
• 实例编辑(Instance editing)：从这些类中，Protege自动产生交互式的形式，全用户或领域专家进行有效实例编辑成为可能。
• 模型处理(Model processing)：Protege有一些插件库，可以定义语义、解答询问以及定义逻辑行为。
• 模型交换(Model exchange)：最终的模型(类和实例)能以各种各样的格式被装载和保存，包括XML、UML和资源描述框架RDF。

二.Protege案例

通过简单例子介绍Protege基本操作，包括建立本体、构建类、建立子类、构建类之间的关系、建立对象属性、建立数据属性、建立实例、保存本体、可视化和推理。具体kgexample-v2.owl文件下载参考[2]。



1.建立本体

打开Protege后就是新建本体的界面，如下所示：

2.构建类

在Entities页面，选择Class标签，右键点击owl:Thing，选择增加子类"人物"和"地点"。

3.建立子类

右键点击"人物"，然后增加子类"禅师"，如下所示：

4.构建类之间的关系

因为人物和地点是不同的事物，即它们相互具有排它性(owl:disjoinWith)。首先选中"人物"，在Entities右侧Description点击DisjointWith后的+，在弹出的界面中展开owl:Thing，选择"地点"后确定。

5.建立对象属性

标签Entities->Object properties->右键owl:topObjectProperty->Add Sub-properties->曾住：



为属性添加domain和range属性值，如下所示：

6.建立数据属性

首先Entities->Data properties->owl:topDataProperty->Add Sub-properties->法号，然后选中法号->Description->Range->Built in datatypes->xsd:string：



说明：限制"法号"该属性的取值范围为字符串。

7.建立实例

首先标签Entities->Individuals->点击菱形图标->佛印禅师，然后Entities->Description->Types->Class Hierarchy->禅师。这样该实例就有了类型的约束，如下所示：



添加实例之间的关系，选中"佛印禅师"->Property assertions->Object property assertions->点击+->输入对象属性名称(曾住)->输入实例名称(镇江金山寺)。这样"佛印禅师"和"镇江金山寺"通过"曾住"关联起来，如下所示：



实例添加属性值，选中"苏轼"->Property assertions->Data property assertions->+：



这样就为"苏轼"实例的属性"别名"添加了具体的值，即苏东坡、东坡。

8.保存本体

Ctrl+S保存本体，选择"RDF/XML Syntas"文件格式，保存为kgexample.owl。如下所示：

9.可视化

Windows->Tabs->OntoGraf，如下所示：

10.推理

Reasoner->HermiT->Start reasoner，推理得到的信息将会在对应的描述中黄色背景显示出来。裴休是裴文德的父亲父亲的domain是人物，range是男人，推出裴休是男人的一个实例，如下所示：



对于推导出来的信息，如果想知道为什么被推理机推导出来，可以点击推导出的信息后面的问号，解释的原因会在新的对话框中显示出来。

参考文献：

[1]Protege插件库：https://protegewiki.stanford.edu/wiki/Protege_Plugin_Library

[2]kgexample-v2.owl: https://url39.ctfile.com/f/2501739-934982316-535253?p=2096 (访问密码: 2096)