Foundations of Semantic Web Technologies

Table of contents for

Pascal Hitzler, Markus Krötzsch, Sebastian Rudolph

Foundations of Semantic Web Technologies Chapman & Hall/CRC, 2009, ISBN 9781420090505

For more information, see http://www.semantic-web-book.org

Contents

1 The 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

I

Quest for Semantics Building Models . . . . . . Calculating with Knowledge Exchanging Information . . Semanic Web Technologies Further Reading . . . . . .

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Resource Description Language RDF

2 Simple Ontologies in RDF and RDF Schema 2.1 Introduction to RDF . . . . . . . . . . . . . 2.2 Syntax for RDF . . . . . . . . . . . . . . . . 2.3 Advanced Features . . . . . . . . . . . . . . . 2.4 Simple Ontologies in RDF Schema . . . . . . 2.5 Encoding of Special Datastructures . . . . . 2.6 An Example . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.7 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.8 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.9 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . 3 RDF Formal Semantics 3.1 Why Semantics? . . . . . . . . . . . . . . 3.2 Model-Theoretic Semantics for RDF(S) . 3.3 Syntactic Reasoning with Deduction Rules 3.4 The Semantic Limits of RDF(S) . . . . . 3.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7 Further Reading . . . . . . . . . . . . . .

II

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17 . . . . . . . . .

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19 20 25 37 46 57 65 67 69 70

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73 73 74 90 104 106 107 108

Web Ontology Language OWL

4 Ontologies in OWL 4.1 OWL Syntax and Intuitive Semantics 4.2 OWL Species . . . . . . . . . . . . . . 4.3 The Forthcoming OWL 2 Standard . 4.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . 4.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . .

1 2 5 8 11 15

109 . . . . .

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111 112 138 141 153 156

4.6

Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 OWL Formal Semantics 5.1 Description Logics . . . . . . . . . . 5.2 Model-Theoretic Semantics of OWL 5.3 Automated Reasoning with OWL . 5.4 Summary . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Further Reading . . . . . . . . . . .

III

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Rules and Queries

157 159 159 171 182 208 208 210

211

6 Ontologies and Rules 6.1 What Is a Rule? . . . . . . . . . . . . . 6.2 Datalog as a First-Order Rule Language 6.3 Combining Rules with OWL DL . . . . 6.4 Rule Interchange Format RIF . . . . . 6.5 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.6 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . . . 6.7 Further Reading . . . . . . . . . . . . .

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213 214 217 223 238 256 257 258

7 Query Languages 7.1 SPARQL: Query Language for RDF 7.2 Conjunctive Queries for OWL DL . 7.3 Summary . . . . . . . . . . . . . . . 7.4 Exercises . . . . . . . . . . . . . . . 7.5 Further Reading . . . . . . . . . . .

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261 262 292 300 301 303

IV

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Beyond Foundations

305

8 Ontology Engineering 8.1 Requirement Analysis . . . . . . . . . . . . . . . 8.2 Ontology Creation – Where Is Your Knowledge? 8.3 Quality Assurance of Ontologies . . . . . . . . . 8.4 Modular Ontologies: Divide and Conquer . . . . 8.5 Software Tools . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.6 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8.7 Further Reading . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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307 308 309 317 326 327 333 333

9 Applications 9.1 Web Data Exchange and Syndication 9.2 Semantic Wikis . . . . . . . . . . . 9.3 Semantic Portals . . . . . . . . . . . 9.4 Semantic Metadata in Data Formats 9.5 Semantic Web in Life Sciences . . . 9.6 Ontologies for Standardizations . .

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335 336 341 344 345 345 347

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9.7 9.8 9.9 9.10

V

RIF Applications . . . . . . . . . Toward Future Applications . . . Summary . . . . . . . . . . . . . . Further Reading . . . . . . . . . .

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Appendices

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351

A Extensible Markup Language A.1 XML in a Nutshell . . . . . A.2 Syntax of XML . . . . . . A.3 XML Schema . . . . . . . .

XML . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

353 353 355 356

Theory Basic Notions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Set Operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Relations and Functions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

363 363 364 365

C Logic C.1 Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.2 Semantics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C.3 Proof Theory . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

367 367 368 373

D Solutions to the Exercises D.1 Solutions for Chapter 2 D.2 Solutions for Chapter 3 D.3 Solutions for Chapter 4 D.4 Solutions for Chapter 5 D.5 Solutions for Chapter 6 D.6 Solutions for Chapter 7

375 375 378 381 384 389 393

B Set B.1 B.2 B.3

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References

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Index

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