Author(s): Jeff Z. Pan
Publisher: University of Manchester
Year: 2004
Language: English
Pages: 215
Abstract 10
Declaration 11
Acronyms 12
Acknowledgements 14
1 Introduction 16
1.1 Heading for the Semantic Web . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.2 Description Logics and the Semantic Web . . . . . . . . . . . . . . . 18
1.3 The Two Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
1.4 Objectives . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
1.5 Reader’s Guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2 Description Logics 26
2.1 Foundations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.1.1 Description Languages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.1.2 Knowledge Base . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.1.3 Reasoning Services . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.2 Reasoning Algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.3 Description Logics and Datatype Predicates . . . . . . . . . . . . . . 39
2.3.1 The Concrete Domain Approach . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.3.2 The Type System Approach . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.3.3 Limitations of Existing Approaches . . . . . . . . . . . . . . 47
3 The SemanticWeb 50
3.1 Annotations and Meaning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1.1 RDF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
3.1.2 Dublin Core . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
3.1.3 Ontology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2 Web Ontology Languages . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.2.1 RDFS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
3.2.2 OWL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
3.3 Web Datatype Formalisms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3.1 XML Schema Datatypes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
3.3.2 RDF(S) Datatyping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3.3 OWL Datatyping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
3.4 Outlook for the Two Issues . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
4 An Important Connection 80
4.1 RDFS(FA): A DL-ised Sub-language of RDFS . . . . . . . . . . . . 80
4.1.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
4.1.2 Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
4.1.3 RDFS(FA) Ontologies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
4.2 RDFS(FA) and OWL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
4.3 A Clarified Vision of the Semantic Web . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5 A Unified Formalism for Datatypes and Predicates 101
5.1 Datatype Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101
5.1.1 Unifying Datatypes and Predicates . . . . . . . . . . . . . . . 102
5.1.2 Datatype Expressions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
5.1.3 Relations with Existing Formalisms . . . . . . . . . . . . . . 115
5.2 Integrating DLs with Datatype Groups . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.1 G-combinable Description Logics . . . . . . . . . . . . . . . 117
5.2.2 Datatype Queries . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2.3 Decidability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
5.3 Related Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6 OWL-E: OWL Extended with Datatype Expressions 126
6.1 The Design of OWL-E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.1.1 Meeting the Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.1.2 From OWL DL to OWL-E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.1.3 How OWL-E Helps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130
6.2 Reasoning with OWL-E . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.2.1 The SHOQ(G)DL. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
6.2.2 The SHIQ(G)DL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
6.2.3 The SHIO(G)DL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160
6.3 OWL-Eu: A Smaller Extension of OWL DL . . . . . . . . . . . . . . 161
7 Framework Architecture 165
7.1 General DL API . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165
7.1.1 DIG/1.1 Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166
7.1.2 DIG/OWL-E Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
7.2 Architecture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
7.3 Datatype Reasoners . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.3.1 Datatype Checkers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.3.2 Datatype Manager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 178
7.4 Flexibility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183
8 Implementation 184
8.1 A Datatype Extension of FaCT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
8.1.1 System Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
8.1.2 Extended DL Reasoner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
8.1.3 Datatype Reasoning Components . . . . . . . . . . . . . . . 186
8.2 Case Study: Matchmaking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
8.2.1 Matchmaking . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
8.2.2 Working Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.2.3 Matching Algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190
8.2.4 Speeding Up the Answer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
9 Discussion 194
9.1 Thesis Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194
9.2 Significance of Major Contributions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
9.3 Future Work . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Bibliography 200
