【注意】 このドキュメントは、W3CのOWL 2 Web Ontology Language Document Overview W3C Recommendation 27 October 2009の和訳です。
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First Update: 2011年2月2日
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OWL 2ウェブ・オントロジー言語(非公式にはOWL 2)は、形式的に定義された意味を有するセマンティック・ウェブのためのオントロジー言語です。OWL 2オントロジーは、クラス、プロパティー、個体、データ値を提供し、セマンティック・ウェブ・ドキュメントとして保存されます。OWL 2オントロジーは、RDFで記述された情報と共に使用でき、OWL 2オントロジー自身は、主にRDFドキュメントの形式で交換が行われます。
このドキュメントは、OWL 2やその他の様々なOWL 2ドキュメントへの入門の役割を果たします。このドキュメントでは、OWL 2の構文、様々な種類のセマンティクス、利用可能なプロファイル(サブ言語)、OWL 1とOWL 2との関係について記述しています。
この項は、このドキュメントの公開時のステータスについて記述しています。他のドキュメントがこのドキュメントに取って代わることがありえます。現行のW3Cの刊行物およびこの技術報告の最新の改訂版のリストは、http://www.w3.org/TR/のW3C技術報告インデックスにあります。
OWL 2は、XMLスキーマ定義言語(XML Schema Definition Language)(XSD)で定義されたデータ型を用いるように定義されています。この文書の執筆時点では、XSDの最新のW3C勧告はバージョン1.0であり、バージョン1.1の勧告に向けて進行中です。OWL 2は、XSD 1.1の新しいデータ型や、より明確な説明を用いるように作られていますが、現在は、これらの利用は部分的に保留されています。具体的には、2.3項の適合性で詳細に述べるように、XSD 1.1がW3C勧告になるまでは、それに基づくOWL 2の要素は任意であると考えるべきです。XSD 1.1がW3C勧告として公表されたときに、これらの要素は任意ではなくなり、規定に従い、必須であると見なすべきです。
開発者やユーザは、当面、XSD 1.1勧告候補に従うことをお勧めします。スキーマ・ワーキンググループとOWLワーキンググループの議論を踏まえると、XSD 1.1が勧告になった際にも、実装上の変更は必要なさそうです。
このドキュメントの本文には、旧バージョン以降、変更はありません。以前の変更に関する詳細は、変更履歴を参照してください。
public-owl-comments@w3.org(公開アーカイブ)にコメントをお送りください。このドキュメントに対するOWLワーキンググループの作業は完了していますが、コメントは正誤表や今後の改定で扱われることがあります。開発者間の公開討論は、public-owl-dev@w3.org(公開アーカイブ)で歓迎します。
このドキュメントは、W3Cメンバー、ソフトウェア開発者、他のW3Cグループ、および他の利害関係者によりレビューされ、W3C勧告として管理者の協賛を得ました。これは確定済みドキュメントであり、参考資料として用いたり、別のドキュメントで引用することができます。勧告の作成におけるW3Cの役割は、仕様に注意を引き付け、広範囲な開発を促進することです。これによってウェブの機能性および相互運用性が増強されます。
このドキュメントは、2004年2月5日のW3C特許方針の下で活動しているグループによって作成されました。このドキュメントには、参考情報のみが含まれています。W3Cは、このグループの成果物に関連するあらゆる特許の開示の公開リストを維持し、このページには特許の開示に関する指示も含まれています。
目次 |
このドキュメントは、OWL 2ウェブ・オントロジー言語に関する非規範かつハイレベルな概要を提供し、OWL 2を定義、記述したドキュメントのためのロードマップの役割を果たします。
オントロジーは、しばしば特定領域をカバーした、あるユーザ・コミュニティが共有する、形式化された用語の語彙です。オントロジーは、オントロジー内の他の用語との関係を記述することにより、用語の定義を行います。OWL 2は、W3Cウェブ・オントロジー・ワーキンググループが開発し、2004年に公表したOWLウェブ・オントロジー言語(以下、「OWL 1」という)を拡張、改定したものです。OWL 2は、後続グループであるW3C OWLワーキンググループ(W3C OWL Working Group)が開発(そしてこのドキュメントを記述)しています。OWL 1と同じく、OWL 2は、マシンがウェブ・コンテンツをより活用できるようにするという究極の目標を有しており、オンロトジーの開発が容易になるように設計され、ウェブで共有されます。
図1は、主要な構成要素とそれらの相互の関連を示すことにより、OWL 2言語の概要を示しています。中央の楕円は、オントロジーの抽象観念を表しており、オントロジーを抽象構造またはRDFグラフとして捉えることができます(2.1 オントロジーを参照)。上部には、オントロジーをシリアル化し、交換するために使用できる様々な具象構文(2.2 構文を参照)があります。下部には、OWL 2オントロジーの意味を定義している2つのセマンティック仕様があります(2.3 セマンティクスを参照)。
OWL 2のほとんどのユーザは、1つ構文と1のセマンティクスのみを必要とするでしょう。それらのユーザの場合は、上部に構文が1つ、下部に1つのセマンティクスがあるだけで、中央の楕円に何があるかはほとんど知る必要がなく、この図表は、はるかにシンプルなものになるでしょう。
図1 OWL 2の構造
OWL 2オントロジーの概念構造は、OWL 2構造仕様ドキュメント[OWL 2 Structural Specification]で定義されています。このドキュメントでは、UML[UML]を用いて、OWL 2の有効な構造要素を定義しており、特定の構文とは関係なしに、抽象用語でそれらの役割と機能について説明しています。関数型構文も定義しており、これは、構造仕様に厳密に従っているため、OWL 2オントロジーをコンパクトな形式で記述することができます。
あらゆるOWL 2オントロジーは、RDFグラフでも表示できます。これらの2つの表示形式の関係は、RDFグラフへのマッピングというドキュメント[OWL 2 RDF Mapping]で仕様が定められており、構造形式からRDFグラフ形式、またはその逆のマッピングについて定義しています。OWL 2クィック・リファレンス・ガイド[OWL 2 Quick Guide]では、OWL 2のこれらの2つの表示形式に関する概要を併記する形で示しています。
実際には、OWL 2オントロジーを蓄積納し、それをツールやアプリケーション間で交換するためには、具象構文が必要です。OWL 2の主な交換構文は、RDF/XML[RDF Syntax]です。これは、実際、すべてのOWL 2ツールがサポートしなければならない唯一の構文(OWL 2適合性ドキュメント[OWL 2 Conformance]の2.1項を参照)です。
RDF/XMLを用いると、OWL 2ツールには相互運用性が備わりますが、他の具象構文を用いることも可能です。これには、Turtle[Turtle]などの選択可能なRDFシリアル化、XMLシリアル化[OWL 2 XML]、いくつかのオントロジー編集ツールで用いられているマンチェスター構文[OWL 2 Manchester Syntax]と呼ばれる、より「読んで理解できる」構文が含まれます。最後に、関数型の構文も、言語構造の定義[OWL 2 Structural Specification]を主な目的としているものの、シリアル化に使用できます。
| 構文名 | 仕様 | ステータス | 目的 |
|---|---|---|---|
| RDF/XML | Mapping to RDF Graphs, RDF/XML |
必須 | 交換(すべての適合OWL 2ソフトウェアで読み書きみ可能) |
| OWL/XML | XML Serialization | 任意 | XMLツールを用いた処理が簡単 |
| 関数型構文 | Structural Specification | 任意 | オントロジーの形式的構造を見るのが簡単 |
| マンチェスター構文 | Manchester Syntax | 任意 | DLオントロジーの読み書きが簡単 |
| Turtle | Mapping to RDF Graphs, Turtle |
任意、OWL-WGが作成したものではない | RDFトリプルの読み書きが簡単 |
OWL 2構造仕様ドキュメントは、OWL 2オントロジーの抽象構造を定義していますが、その意味は定義していません。ダイレクト・セマンティクス[OWL 2 Direct Semantics]とRDFベースのセマンティクス[OWL 2 RDF-Based Semantics]が、OWL 2オントロジーに意味を割り当てる2つの別々の方法を、それら2つをリンクさせる対応定理(correspondence theorem)と共に提供します。これらの2つのセマンティクスは、クラスの整合性、包含、インスタンスの検索クエリに対応するために、推論システムやその他のツールなどで用いられます。
ダイレクト・セマンティクスは、オントロジー構造に直接的に意味を割り当てることにより、SROIQ記述論理(有益な計算特性を有する一階論理(first order logic)の断片)のモデル理論セマンティクスと互換性を有するセマンティクスを実現します。この密接な関係の利点は、大量の記述論理文書と実装経験をOWL 2ツールで直接利用できるということです。しかし、それらを確実にSROIQ知識ベースに変換できるようにするためには、オントロジー構造にいくつかの条件を付与しなければなりません。例えば、数の制限に推移的なプロパティーを使用できません(この条件の完全なリストは、OWL 2構造仕様ドキュメント[OWL 2 Structural Specification]の3項を参照してください)。これらの構文条件を満たすオントロジーは、OWL 2 DLオントロジーと呼ばれます。「OWL 2 DL」は、非公式には、ダイレクト・セマンティクス[OWL 2 Direct Semantics]を用いて解釈したOWL 2 DLオントロジーを指すために用いられます。
RDFベースのセマンティクス[OWL 2 RDF-Based Semantics]は、RDFグラフに直接的に意味を割り当てるため、RDFグラフへのマッピングによって間接的にオントロジー構造に意味を割り当てます。RDFベースのセマンティクスは、RDFセマンティクス[RDF Semantics]と完全に互換性があり、RDF用に定義されたセマンティック上の条件を拡張します。RDFベースのセマンティクスは、あらゆるOWL 2オントロジーをRDFにマッピングできるように、あらゆるOWL 2オントロジーに制限なく適用できます。「OWL 2 Full」は、非公式には、OWL 2オントロジーであるとみなされ、RDFベースのセマンティクスを用いて解釈されたRDFグラフを指すために用いられます。
RDFベースのセマンティクス・ドキュメント[OWL 2 RDF-Based Semantics]の7.2項の対応定理は、ダイレクト・セマンティクスとRDFベースのセマンティクスとの正確かつ密接な関係を定義します。基本的に、この定理は、OWL 2 DLオントロジーでは、そのオントロジーがRDFベースのセマンティクスを用いてRDFグラフにマッピングされ、かつ、解釈される場合には、ダイレクト・セマンティクスを用いて得られた推論は有効性を保っているであろうということを述べます。
OWL 2プロファイル[OWL 2 Profiles]は、特定のアプリケーション・シナリオに大きな効果をもたらすOWL 2のサブ言語(構文サブセット)です。OWL 2 EL、OWL 2 QL、OWL 2 RLという3つの異なるプロファイルが定義されています。各プロファイルは、OWL 2構文仕様の構文上の制限、すなわち、適合するオントロジーに使用可能な、OWL DLよりも制限の強い構造要素のサブセットであると定義されます。各プロファイルは、計算上、および/または、実装上の異なる効果を得るために、OWLの表現力の異なる特徴のいずれかを選択して用います。
OWL 2 ELでは、すべての標準的な推論作業に対し、多項式時間アルゴリズム(polynomial time algorithm)が可能です。これは、非常に大規模なオントロジーが必要なアプリケーションや、表現力と引き換えに性能を確保するようなアプリケーションに特に適しています。OWL 2 QLでは、標準的なリレーショナル・データベース技術を用いて、論理積クエリにLogSpace(より正確には、AC0)で答えることができます。これは特に、比較的軽いオントロジーで多くの個体を組織化するアプリケーションや、リレーショナルなクエリ(例えば、SQL)で直接データにアクセスすることが有用または必要なアプリケーションに適しています。OWL 2 RLでは、RDFトリプルで直接動作する規則拡張データベース技術を用いた多項式時間推理アルゴリズムの実装が可能です。これは特に、比較的軽いオントロジーで多くの個体を組織化するアプリケーションや、RDFトリプル形式のデータで直接動作することが有用または必要なアプリケーションに適しています。
もちろん、OWL 2 EL、QL、RLのオントロジーのいずれもOWL 2オントロジーであり、ダイレクト・セマンティクスかRDFベースのセマンティクスのどちらかで解釈できます。OWL 2 RLを用いる場合には、規則ベースの実装をRDFトリプルで動作できるため、任意のRDFグラフ、つまり、あらゆるOWL 2オントロジーに適用できます。この場合、推理は常に適切(すなわち、クエリに対する正解のみが算出される)ですが、完全ではないかもしれません(すなわち、クエリに対するすべての正解を得られることが保証されているわけではない)。しかし、プロファイル・ドキュメントの定理PR1は、(一般的に)オントロジーがOWL 2 RLの構造上の定義と整合性がある場合には、基礎原子クエリを実行している適切な規則ベースの実装が、適切かつ完全であると述べます。
OWL 2は、OWL 1と全体的な構造が非常に似ています。図1にあるように、OWL 2のほとんどすべての構成要素は、名前は異なっているものの、OWL 1に存在していました。
RDF/XMLの中心となる役割、その他の構文の役割、ダイレクト・セマンティクスとRDFベースのセマンティクスとの関係(すなわち、対応定理)は変っていません。さらに重要なことに、OWL 1との下位互換は、あらゆる点において完全です。つまり、すべてのOWL 1オントロジーは、有効なOWL 2オントロジーでもあり、すべての事例において同じ推論になります(OWL 2の新機能と原理[OWL 2 New Features and Rationale]の4.2項を参照)。
OWL 2は、OWL 1に新しい機能を追加しています。新機能の一部は糖衣構文(例えば、クラスの直和(disjoint union))で、その他は、次の点を含む新しい表現性の提供です。
OWL 2では、3つの新しいプロファイル[OWL 2 Profiles]と新しい構文[OWL 2 Manchester Syntax]も定義しています。さらに、OWL DLでは、適切な制限の一部が緩和されました。その結果、記述論理推論システムが扱うことができるRDFグラフは、OWL 2の方がわずかに多いです。
上記はすべて、OWL 2の新機能と原理ドキュメント[OWL 2 New Features and Rationale]に詳細に記述されています。OWL 2クィック・リファレンス・ガイド[OWL 2 Quick Guide]も、新規部分を明示しつつ、OWL 2の機能の概要を提供しています。
OWL 2オントロジー言語は、概念構造、主要な交換構文(RDF/XML)、2つの選択的なセマンティクス(ダイレクトおよびRDFベース)、適合性要件を記述した5つのコア仕様書で規範的に定義されています。言語プロファイルと選択可能な2つの具象構文(OWL/XMLとマンチェスター)の3つの追加仕様ドキュメントでは、一部の実装でサポートできるオプションの機能について説明しています。
しかし、これらのドキュメントはすべて、かなり技術的なものであり、主にOWL 2の実装者やツール開発者向けです。OWL 2の機能と使用方法のより分かりやすい手引を求める人は、ユーザ・ドキュメント(入門、新機能と原理、クィック・リファレンス・ガイド)のうちのいずれかの方が望ましいかもしれません。
| パート | 種別 | ドキュメント |
|---|---|---|
| 1 | ユーザ向け | ドキュメント概要。OWL 1との関係に関する記述を含んだOWL 2仕様の簡単な概要。これは、OWL 2の出発点であり、主要な参照ポイントです。 |
| 2 | コア仕様 | 構造仕様と関数型構文は、その構造と関数型構文の両方に関してはOWL 2オントロジーの構成子を定義し、OWL 2オントロジーのグローバルな制限に関してはOWL 2 DLオントロジーを定義します。 |
| 3 | コア仕様 | RDFグラフへのマッピングは、OWL 2構成子のRDFグラフへのマッピングを定義しており、その結果、セマンティック・ウェブでOWL 2オントロジーを交換する主な方法が定義されています。 |
| 4 | コア仕様 | ダイレクト・セマンティクスは、モデル理論セマンティクスを用いて、OWL 2オントロジーの意味を定義します。 |
| 5 | コア仕様 | RDFベースのセマンティクスは、RDFセマンティクスの拡張により、OWL 2オントロジーの意味を定義します。 |
| 6 | コア仕様 | 適合性は、OWL 2ツールの要件と、適合性を決定するためのテストケースを提供します。 |
| 7 | 仕様 | プロファイルは、特定のアプリケーション・シナリオに大きな効果をもたらすOWL 2の3つのサブ言語を定義します。 |
| 8 | ユーザ向け | OWL 2入門は、他の分野に属する人々へのオリエンテーションを含むOWL 2に関する分かりやすい説明を提供します。 |
| 9 | ユーザ向け | OWL 2の新機能と原理は、OWL 2の主な新機能の概要を示し、それらを言語に導入する動機づけを行います。 |
| 10 | ユーザ向け | OWL 2クィック・リファレンス・ガイドは、OWL 1からの変更点を説明し、OWL 2の構成子に関する簡易なガイドを提供します。 |
| 11 | 仕様 | XMLシリアル化は、OWL 2オントロジーを交換するためのXML構文を定義し、スキーマ・ベースのエディタやXQuery/XPathのようなXMLツールを用いた使用に適しています。 |
| 12 | 仕様 | マンチェスター構文(WGノート)は、一部のOWL 2ユーザ・インターフェース・ツールに用いられ、入門でも用いられているOWL 2の読みやすい、しかし、あまり形式的ではない構文を定義しています。 |
| 13 | 仕様 | データ値域拡張: 線型方程式(WGノート)は、プロパティー値に対する高度な規制をサポートするOWL 2に拡張オプションを定めています。 |
2009年9月22日の勧告案以後、このドキュメントに対する変更はありません。
この項では、2009年6月11日の最終草案以後のこのドキュメントへの変更をまとめています。
OWL 2の開発の出発点は、OWL 1.1メンバーの提案で、それ自身は、ユーザと開発者のフィードバックの結果であり、特に、OWL経験と説明(OWLED)ワークショップ・シリーズの間に集まった情報です。ワーキンググループは、WebOntワーキングループで先送りされていた課題についても検討しました。
このドキュメントは、OWLワーキンググループによって製作され(下記を参照)、コンテンツはワーキンググループ全体の広範囲にわたる議論を反映しています。編集者は、徹底的なレビューに関し、Ivan Herman (W3C/ERCIM)、Ian Horrocks (Oxford University)、Peter F. Patel-Schneider (Bell Labs Research, Alcatel-Lucent)に特に謝意を表します。
このドキュメントの公表時点のOWLワーキンググループの会合の正規出席者は次の通りでした。Jie Bao (RPI)、Diego Calvanese (Free University of Bozen-Bolzano)、Bernardo Cuenca Grau (Oxford University Computing Laboratory)、Martin Dzbor (Open University)、Achille Fokoue (IBM Corporation)、Christine Golbreich (Université de Versailles St-Quentin and LIRMM)、Sandro Hawke (W3C/MIT)、Ivan Herman (W3C/ERCIM)、Rinke Hoekstra (University of Amsterdam)、Ian Horrocks (Oxford University Computing Laboratory)、Elisa Kendall (Sandpiper Software)、Markus Krötzsch (FZI)、Carsten Lutz (Universität Bremen)、Deborah L. McGuinness (RPI)、Boris Motik (Oxford University Computing Laboratory)、Jeff Pan (University of Aberdeen)、Bijan Parsia (University of Manchester)、Peter F. Patel-Schneider (Bell Labs Research, Alcatel-Lucent)、Sebastian Rudolph (FZI)、Alan Ruttenberg (Science Commons)、Uli Sattler (University of Manchester)、Michael Schneider (FZI)、Mike Smith (Clark & Parsia)、Evan Wallace (NIST)、Zhe Wu (Oracle Corporation)、Antoine Zimmermann (DERI Galway)。ワーキンググループの元のメンバーであるJeremy Carroll、Jim Hendler、Vipul Kashyapにも感謝申し上げます。