[论文解读] OWLAx: A Protege Plugin to Support Ontology Axiomatization through Diagramming

Md Kamruzzaman Sarker, Adila Alfa Krisnadhi+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 29, 2018

Semantic Web and Ontologies参考文献 1被引用 16

一句话总结

OWLAx 是一个 Protégé 插件，使本体工程师能够通过可视化方式设计类图，并从这些图中自动生成候选 OWL 公理，从而减少手动编写公理的工作量和出错率。它通过可视化界面系统地推导领域/范围限制、存在性和功能性约束以及不相交性公理，生成的公理采用 Manchester 语法，便于集成到现有本体中。

ABSTRACT

Once the conceptual overview, in terms of a somewhat informal class diagram, has been designed in the course of engineering an ontology, the process of adding many of the appropriate logical axioms is mostly a routine task. We provide a Protege plugin which supports this task, together with a visual user interface, based on established methods for ontology design pattern modeling.

研究动机与目标

• 减少在本体开发过程中手动编写常规 OWL 公理时的繁琐工作和出错率。
• 支持本体工程师从领域专家讨论中产生的非正式类图中系统地推导逻辑公理。
• 在 Protégé 内提供一个可视化、交互式的界面，用于创建和优化概念类图。
• 通过最小化手动干预，促进将生成的候选公理集成到现有本体中。
• 通过可视化制图和自动化公理生成，支持本体设计模式的建模。

提出的方法

• 该插件提供一个可视化画布，使用节点（类、数据类型、个体、字面量）和边（对象属性、数据属性、rdf:type、rdfs:subClassOf）绘制类图。
• 它强制实施一组受限的有效节点-边-节点配置，以反映非正式本体设计中的常见建模模式。
• 对于图中的每条关系，插件会生成 Manchester 语法的候选公理，包括领域和范围限制、存在性和功能性约束以及类不相交性。
• 生成的公理以对话框形式呈现，用户可选择并使用“集成”命令将其加入当前活动本体。
• 该插件使用 OWL API 和 mxGraph 实现，支持将图保存并重新加载为带 XML 注释的 PNG 格式。
• 用户可通过上下文菜单或设置自定义图元素的视觉属性（颜色、大小、字体）。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何利用可视化建模技术来简化本体模块的公理化过程？
• RQ2 在无需完整 OWL 专业知识的情况下，可以从可视化类图中系统推导出哪些类型的候选公理？
• RQ3 可视化插件在本体开发过程中，能在多大程度上减少生成常规 OWL 公理时的错误和工作量？
• RQ4 该插件在通过图示表示支持本体设计模式建模方面的有效性如何？
• RQ5 将基于图示的公理生成集成到 Protégé 环境中的可用性和实际影响如何？

主要发现

• 该插件成功地从可视化类图中为常见的 OWL 构造（如领域和范围限制、存在性和功能性约束、类不相交性）生成候选公理。
• 它支持领域和范围限制的无范围和有范围两种变体，允许用户根据专家对语义意图的验证进行选择。
• 该插件支持将现有本体中的公理集成到候选公理列表中，从而在基于图的公理生成过程中保留已有工作成果。
• 可视化界面允许用户自定义节点和边的外观，提升了建模过程中的清晰度和可用性。
• 该插件消除了创建类图和编写公理时需要使用独立工具的必要，从而简化了本体开发工作流。
• 该插件具有可扩展性，并为未来增强设计，包括支持模块化本体和本体设计模式。