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在技術(shù)實(shí)現方面，語(yǔ)義Web和本體理論的研究日趨成熟，已經(jīng)有許多成熟的工具或程序接口，諸如Jena、OWL API等API是系統實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)。這里介紹系統的可行性分析以及系統開(kāi)發(fā)設計的關(guān)鍵技術(shù)。
Jena[69]是來(lái)自于惠普實(shí)驗室語(yǔ)義Web研究項目的開(kāi)放資源，是用于創(chuàng )建語(yǔ)義Web應用系統的Java開(kāi)發(fā)工具。Jena是語(yǔ)義Web和本體領(lǐng)域比較流行的開(kāi)發(fā)工具，目前的版本為Jena 2.5.5。下面簡(jiǎn)單介紹Jena的一些功能。
1) 讀寫(xiě)RDF數據
資源描述框架（Resource Description Framework, RDF）是描述資源的一項標準，Jena文檔介紹了RDF和Jena RDF API，其內容包括對Jena RDF包的、RDF模型的創(chuàng )建、讀寫(xiě)、查詢(xún)等操作，以及RDF容器等的介紹和討論。在Jena中，一個(gè)Graph被稱(chēng)為一個(gè)模型，并被com.hp.hpl.jena.rdf.model.Model接口所表示。RDF數據模型是一些Statements的集合，每一個(gè)陳述都包括資源，屬性和值三個(gè)部分。
2) 本體子系統
Jena框架包含一個(gè)本體子系統（Ontology Subsystem），負責處理本體模型。Jena API允許處理基于RDF的本體數據，支持OWL，DAML+OIL和RDFS等語(yǔ)言。Jena通過(guò)文檔管理器（DocumentManager）支持對導入本體的文檔管理，通過(guò)特定方法獲得本體中類(lèi)和屬性的信息，完成類(lèi)和屬性的添加、刪除等修改操作。本體子系統與推理子系統結合可以完成本體內部的知識推理，從本體中提取隱含信息。在系統的本體展示模塊，將主要使用本體子系統的類(lèi)和接口。
3) 推理子系統
Jena的推理子系統（Inference Subsystem）允許將一些推理引擎或推理機引入到Jena中，從而獲得本體數據中隱含的信息。推理機制支持RDFS和OWL等支持推理的語(yǔ)言，可以執行從實(shí)例（instance）到類(lèi)（class）的推理。應用程序通常使用ModelFactory創(chuàng )建一個(gè)支持某種推理機制的本體模型，對該模型的查詢(xún)不僅返回原始數據中包含的陳述（statements），而且有一些通過(guò)推理機制從原始數據得到的附加信息。Jena提供給基于規則的推理機，包括RDF推理機，OWL推理機等，在基于規則的推理機中包含了一般的推理功能。用戶(hù)也可以根據需要自定義推理規則，或者也可以注冊使用第三方推理引擎，如Racer、FaCT、Pellet等。
4) 本體的持久化存儲
Jena允許將本體文件持久化存儲到硬盤(pán)中，或者是OWL文件，或者是關(guān)系數據庫。Jena提供了將RDF數據存入關(guān)系數據庫的接口，在實(shí)際操作中，應用程序不必直接訪(fǎng)問(wèn)數據庫（而是通過(guò)Jena的API訪(fǎng)問(wèn)），也不必知道數據庫的模式。Jena提供了支持MySQL、HSQLDB、PostgreSQL、Oracle和Microsoft SQL Server等數據庫的程序接口。一般來(lái)講，創(chuàng )建數據庫模型或者打開(kāi)先前創(chuàng )建的模型，通過(guò)以下四個(gè)步驟完成：加載數據庫JDBC驅動(dòng)、創(chuàng )建數據庫連接、為數據庫創(chuàng )建一個(gè)ModelMaker，最后為本體創(chuàng )建一個(gè)模型。
5) 查詢(xún)模型
Jena提供了ARQ查詢(xún)引擎，支持通過(guò)SPARQL查詢(xún)語(yǔ)言或RDQL查詢(xún)語(yǔ)言對本體模型進(jìn)行查詢(xún)。查詢(xún)引擎與關(guān)系數據庫相關(guān)聯(lián)，使得查詢(xún)存儲在關(guān)系數據庫中的本體時(shí)能夠達到更高的效率。SPARQL查詢(xún)是把作為查詢(xún)條件的三元組（查詢(xún)模式，Pattern）和本體模型的三元組進(jìn)行匹配，查詢(xún)的結果就是條件三元組與本體文件（或RDF圖）中RDF三元組匹配的結果。SPARQL查詢(xún)是面向數據的，SPARQL語(yǔ)言本身不支持任何推理功能。
OWL API是專(zhuān)門(mén)為W3C推薦的Web本體描述語(yǔ)言OWL所實(shí)現的開(kāi)源Java程序接口，支持對OWL-Lite、OWL-DL和OWL-Full部分元素的操作。OWL API和Jena同是SourceForge（http://sourceforge.net/）下的開(kāi)源項目，特別針對OWL描述的本體。OWL API在org.semanticweb.owl.model包中提供了表示OWL本體的類(lèi)和接口，主要有OWLClass、OWLObjectProperty、OWLDatatypeProperty和OWLIndividual。OWL API也提供了一系列使用OWL推理機的接口，用于執行本體上的推理任務(wù)。目前可用的推理機是Pallet和FaCT++，在使用推理機之前必須下載推理機的Java API。
Protégé是斯坦福大學(xué)開(kāi)發(fā)的一個(gè)Java開(kāi)源的本體編輯工具，其GUI界面風(fēng)格使得用戶(hù)比較容易掌握和使用。Protégé提供了本體建設的基本功能，使用起來(lái)簡(jiǎn)單方便，有詳細的幫助文檔，模塊劃分清晰，提供完全的API接口，因此基本上成為國內外眾多本體研究機構創(chuàng )建本體的首選工具。
Protégé樹(shù)形目錄結構顯示本體中的類(lèi)和屬性，允許用戶(hù)增加或編輯類(lèi)、子類(lèi)、屬性、實(shí)例等，允許用戶(hù)在概念層次上進(jìn)行領(lǐng)域模型設計。Protégé支持多重繼承，并對新數據進(jìn)行一致性檢查。Protégé具有很強的可擴展性，通過(guò)安裝不同的插件取得對本體的不同操作能力。在Protégé中，本體的文件輸出格式可以定制，可以將Protégé的內部表示轉換成多種形式的文本表示格式，包括XML、RDF(S)、OIL、DAML、DAML+OIL和OWL等系列語(yǔ)言。Protégé支持本體的數據庫存儲，使用JDBC和JDBC-ODBC橋訪(fǎng)問(wèn)數據庫，將本體存入數據庫中。
Protégé除了提供本體編輯工具以外，還提供了一整套的OWL API。Protégé OWL API是為Web本體語(yǔ)言OWL和RDF(S)而實(shí)現的開(kāi)源Java類(lèi)庫，該API提供了加載和保存OWL文件、查詢(xún)和操作OWL數據模型，以及執行基于描述邏輯的推理的類(lèi)和方法，這些類(lèi)和接口主要在edu.stanford.smi.protegex.owl.model包中。當然，它也可以處理RDF/RDF(S)本體，與此對應的類(lèi)主要有RDFSNamedClass、RDFProperty和RDFIndividual等。使用Protégé OWL API操作本體要比使用Jena操作本體簡(jiǎn)單的多，在許多方面，Protégé OWL API對同樣功能的實(shí)現要比基于Jena API的實(shí)現更加簡(jiǎn)潔易懂。
[1] SPARQL Query Language for RDF. W3C Recommendation 15 January 2008. http://www.w3.org/TR/rdf-sparql-query/
[2] V. Batagelj. Analysis of large networks - islands. Presented at Dagstuhl seminar 03361: Algorithmic Aspects of Large and Complex Networks, August/September 2003.
[3] http://jena.sourceforge.net/
[4] http://owlapi.sourceforge.net/
[5] Natalya F and Deborah L. Ontology Development101: A Guide to Creating Your First Ontology.Technical report KSL-01-05 Knowledge system laboratory, Stanford University, CA 2001:1-25.
[6] Protégé-OWL API. http://protege.stanford.edu/plugins/owl/api/index.html
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