本体构建编辑工具

3.2　本体构建编辑工具——Protégé

经过近10年的发展，本体编辑工具已经比较成熟，目前存在Ontolingua、Webonto等数种有影响力的本体编辑工具。在这些工具中，被使用最广泛、最受关注的是斯坦福大学医学情报研究组开发的本体构建编辑工具——Protégé（http://protege.stanford.edu）。该工具采用Java编写，可以免费下载，其界面与普通的Windows应用程序风格一致，由于其开放性和兼容性备受瞩目，成为目前本体编辑的首选工具^［11^］。

3.2.1　Protégé特点分析

Protégé有很多其他编辑工具所不具备的优点：

（1）是一个开放资源，允许用户二次开发，目前拥有最多的注册用户；

（2）不断有新版本推出，不断增加新功能，目前已经推出3.2版本；

（3）系统的可扩展性好，支持下载安装或者自行开发插件，拓展Protégé的功能；

（4）能够以多种方式存储本体，包括多种数据库格式和纯文本格式；

（5）支持多种本体表示语言输出，包括XML、RDFS、OWL等；

（6）界面简单友好，易于用户学习和操作；

（7）拥有众多的可视化插件供用户选择，概念关系一目了然；

（8）支持中文编码。

当然，Protégé在设计上也存在着一定程度的不足：

（1）一次只能打开一个本体：有些大型本体的编辑需要参考和引用已经存在的本体，这样的方式会影响大型本体的工作效率；

（2）不支持协同开发：目前的Protégé只有客户端，没有服务器端，不支持协同开发。尤其是大型本体的开发，需要多人的合作，大大影响本体的编辑效率；

（3）不能进行批量处理：在输入实例的过程中，不能以文本的形式将同类型的内容一次性导入，输入比较繁琐；

（4）运行速度比较慢，编辑效率不高，启动需要占用大量的内存资源；

（5）部分图形化显示工具不支持中文本体的显示，如OWLViz。

3.2.2　Protégé使用方法

Protégé工具有三个主要功能标签（Tab）：类（Class）、属性（Property）、实例（Instance），主要是定义类和类结构，属性和属性值约束，类之间的关系和关系的属性等。使用Protégé编辑本体只需要经过简单的操作即可实现，本节以古农书实验本体为例阐述Protégé的使用。

（1）建立本体项目

给古农书本体建立project文件，类似软件项目开发中的项目文件，对古农书本体进行全面管理，同时需要给要建立的本体选择描述语言。目前的Protégé有XML、RDF以及OWL三种语言供用户选择。

（2）建立类别

为古农书本体建立类别，主要是根据对古农书领域的分面分析，给出古农书领域的概念模型，在Protégé中可以对类进行设置，如不相交类。经过概念分析，设置了如下类别：农书类、版本类、人物类、知识元类、研究论著类、时间类以及地点类等。

（3）设置属性

为古农书本体设置属性，主要是定义类之间的语义关系，以OWL语言为例，其中的属性有Object属性、Datatype属性和Annotation属性。其中最主要的是Object属性和Datatype属性，前者用来描述两个类之间的语义关系，定义属性的定义域（domain）和值域（range），如写作（Write）属性连接人物和农书类、研究论著类；后者用来描述类本身的特点，如时间类型、字符串类型、整形等，可用来定义日期、年龄等，类似程序设计中的变量类型。

（4）添加实例

为已经设置好的类添加实例概念。例如农书类的实例可能为齐民要术、农政全书；时间类的实例可能为宋代、元代等；地点类的实例可能为汉中地区、关中地区、长江流域等。

以上是最基本的设置，在OWL语言中，还可以为本体设置更多的语义关系约束，如把属性设置为：

（1）翻转属性（Inverse Property）

如果P1被声明为P2的翻转属性，那么如果X通过P1关联到Y，那么Y通过P1关联到X。如果hasChild是hasParent的翻转属性，Deborah hasParent Louise，那么我们就能够推理出Louise hasChild Deborah。

（2）传递属性（TransitiveProperty）

如果（x，y）是传递属性P的一个实例，（y，z）也是传递属性P的一个实例，那么（x，z）是传递属性P的一个实例。如果ancestor被声明为传递的，（Sara，Louise）是他的一个实例，（Louise，Deborah）也是他的一个实例，那我们就能够推理出（Sara，Deborah）是他的一个实例。

（3）对称属性（SymmetricProperty）

如果（x，y）是对称属性P的一个实例，那么（y，x）也是它的一个实例。被声明为对称的属性不能有任意的domain和range。Friend可以被说成是一个对称属性，如果Frank是Deborah的Friend，那我们可以推断出Deborah是Frank的Friend。

为属性添加约束（Restrictions），包括：

（1）allValuesFrom约束

该约束将一个属性的取值和一个class相关。也就是说，如果一个class的实例通过这个属性和另外一个individual相关，那么后一个individual则能够被认为是该约束类的一个实例。

Class Person有一个属性hasOffspring，该属性被约束在allValuesFrom上取值为Person类。这就是说如果Person的一个实例Louise通过属性hasOffspring和另一个individual Deborah相关，从这一点我们能推断出Deborah是Person的一个实例。这种约束允许hasOffspring属性被其他class使用，例如被class Cat使用，从而做出相应的约束。

（2）someValuesFrom约束

和上面类似，该约束也将一个属性的取值和一个class相关。只不过此时要求该属性的取值至少有一个是该class类型的。