KG——知识图谱的描述

参考博客: https://blog.csdn.net/u011801161/article/details/78833958

RDF

Resource Description Framework
资源描述框架
本质是一个数据模型
提供了统一的描述实体和资源的标准
形式上表现为主谓宾(SPO, Subject-Predication-Object)三元组, 也称为一条语句(Statement), 知识图谱中称为一条知识

RDF的序列化方法

参考博客: https://blog.csdn.net/u011801161/article/details/78833958

RDF/XML: 用XML格式来表示RDF数据

N-Triples: 用多个三元组来表示RDF数据集合,是最直观的表示方法,每一行表示一个三元组,方便机器解析和处理,DBpedia 是按照这个方式来发布数据的

<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/chineseName> "罗纳尔多·路易斯·纳萨里奥·德·利马"^^string.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/career> "足球运动员"^^string.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/fullName> "Ronaldo Luís Nazário de Lima"^^string.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/birthDate> "1976-09-18"^^date.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/height> "180"^^int.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/weight> "98"^^int.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/nationality> "巴西"^^string.
<http://www.kg.com/person/1> <http://www.kg.com/ontology/hasBirthPlace> <http://www.kg.com/place/10086>.
<http://www.kg.com/place/10086> <http://www.kg.com/ontology/address> "里约热内卢"^^string.
<http://www.kg.com/place/10086> <http://www.kg.com/ontology/coordinate> "-22.908333, -43.196389"^^string.

RDFa: (The Resource Description Framework in Attributes)

Turtle是最常用的RDF序列化方式, 比RDF/XML更紧凑, 可读性比N-Triples更好

Example2 Turtle:

@prefix person: <http://www.kg.com/person/> .
@prefix place: <http://www.kg.com/place/> .
@prefix : <http://www.kg.com/ontology/> .

person:1 :chineseName "罗纳尔多·路易斯·纳萨里奥·德·利马"^^string.
person:1 :career "足球运动员"^^string.
person:1 :fullName "Ronaldo Luís Nazário de Lima"^^string.
person:1 :birthDate "1976-09-18"^^date.
person:1 :height "180"^^int. 
person:1 :weight "98"^^int.
person:1 :nationality "巴西"^^string. 
person:1 :hasBirthPlace place:10086.
place:10086 :address "里约热内卢"^^string.
place:10086 :address "-22.908333, -43.196389"^^string.

同一个实体拥有多个属性（数据属性）或关系（对象属性），我们可以只用一个subject来表示，使其更紧凑。我们可以将上面的Turtle改为

Example3 Turtle:

@prefix person: <http://www.kg.com/person/> .
@prefix place: <http://www.kg.com/place/> .
@prefix : <http://www.kg.com/ontology/> .

person:1 :chineseName "罗纳尔多·路易斯·纳萨里奥·德·利马"^^string;
         :career "足球运动员"^^string;
         :fullName "Ronaldo Luís Nazário de Lima"^^string;
         :birthDate "1976-09-18"^^date;
         :height "180"^^int;
         :weight "98"^^int;
         :nationality "巴西"^^string; 
         :hasBirthPlace place:10086.
place:10086 :address "里约热内卢"^^string;
            :address "-22.908333, -43.196389"^^string.

JSON-LD: 即“JSON for Linking Data”，用键值对的方式来存储RDF数据

{
  "@context": "https://json-ld.org/contexts/person.jsonld",
  "@id": "http://dbpedia.org/resource/John_Lennon",
  "name": "John Lennon",
  "born": "1940-10-09",
  "spouse": "http://dbpedia.org/resource/Cynthia_Lennon"
}

RDF的缺点

表达能力有限
- 无法区分雷和对象
- 无法定义和描述类的关系/属性

RDFS/OWL

是RDF的一种扩展
是用来描述RDF数据的
本质上是一些预定义词汇(Vocabulary)构成的集合
用于对RDF进行类似的类定义以及属性的定义

RDFS/OWL的序列化方法

RDFS/OWL序列化方式和RDF没什么不同，其实在表现形式上，它们就是RDF
常用的方式主要是RDF/XML，Turtle

RDFS

Resource Description Framework Schema
是RDF的一种扩展
RDFS几个比较重要，常用的词汇：
- rdfs:Class. 用于定义类。
- rdfs:domain. 用于表示该属性属于哪个类别。
- rdfs:range. 用于描述该属性的取值类型。
- rdfs:subClassOf. 用于描述该类的父类。比如，我们可以定义一个运动员类，声明该类是人的子类。
- rdfs:subProperty. 用于描述该属性的父属性。比如，我们可以定义一个名称属性，声明中文名称和全名是名称的子类。
- 其实rdf:Property和rdf:type也是RDFS的词汇，因为RDFS本质上就是RDF词汇的一个扩展。我们在这里不罗列进去，是不希望读者混淆, 更多RDFS词汇的用法参考W3C官方文档

举例

@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix : <http://www.kg.com/ontology/> .

### 这里我们用词汇rdfs:Class定义了“人”和“地点”这两个类。
:Person rdf:type rdfs:Class.
:Place rdf:type rdfs:Class.

### rdfs当中不区分数据属性和对象属性，词汇rdf:Property定义了属性，即RDF的“边”。
:chineseName rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:career rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:fullName rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:birthDate rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:date .

:height rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:int .

:weight rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:int .

:nationality rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:hasBirthPlace rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range :Place .

:address rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Place;
        rdfs:range xsd:string .

:coordinate rdf:type rdf:Property;
        rdfs:domain :Place;
        rdfs:range xsd:string .

OWL

Web Ontology Language
是对RDFS的一个扩展，添加了额外的预定义词汇
提供快速，灵活的数据建模能力
高效的自动推理能力
描述属性特征的词汇
- owl:TransitiveProperty. 表示该属性具有传递性质。例如，我们定义“位于”是具有传递性的属性，若A位于B，B位于C，那么A肯定位于C。
- owl:SymmetricProperty. 表示该属性具有对称性。例如，我们定义“认识”是具有对称性的属性，若A认识B，那么B肯定认识A。
- owl:FunctionalProperty. 表示该属性取值的唯一性。例如，我们定义“母亲”是具有唯一性的属性，若A的母亲是B，在其他地方我们得知A的母亲是C，那么B和C指的是同一个人。
- owl:inverseOf. 定义某个属性的相反关系。例如，定义“父母”的相反关系是“子女”，若A是B的父母，那么B肯定是A的子女。
本体映射词汇（Ontology Mapping）
- owl:equivalentClass. 表示某个类和另一个类是相同的。
- owl:equivalentProperty. 表示某个属性和另一个属性是相同的。
- owl:sameAs. 表示两个实体是同一个实体。

举例

@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
@prefix rdf: <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix : <http://www.kg.com/ontology/> .
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .

### 这里我们用词汇owl:Class定义了“人”和“地点”这两个类。
:Person rdf:type owl:Class.
:Place rdf:type owl:Class.

### owl区分数据属性和对象属性（对象属性表示实体和实体之间的关系）。词汇owl:DatatypeProperty定义了数据属性，owl:ObjectProperty定义了对象属性。
:chineseName rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:career rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:fullName rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:birthDate rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:date .

:height rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:int .

:weight rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:int .

:nationality rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range xsd:string .

:hasBirthPlace rdf:type owl:ObjectProperty;
        rdfs:domain :Person;
        rdfs:range :Place .

:address rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Place;
        rdfs:range xsd:string .

:coordinate rdf:type owl:DatatypeProperty;
        rdfs:domain :Place;
        rdfs:range xsd:string .

举个例子体现对两个不同知识图谱的融合

1
2
3

http://www.zhangsan.com/ontology/Person rdf:type owl:Class . 
http://www.lisi.com/ontology/Human rdf:type owl:Class . 
http://www.zhangsan.com/ontology/Person owl:equivalentClass http://www.lisi.com/ontology/Human .