【owlready2】(16) RDFトリプルとWorldを扱う

５．RDFトリプルとWorldを扱う

Owlready2はすべてのRDFトリプルを蓄積するWorldオブジェクト(インスタンス)を持つ。owlready2は永続的記憶としてRDBのsqlite3を利用しており、このRDBの単位でWorldのインスタンスがある。Pythonでowlready2をインポートすれば、default_worldというデフォルトのWorldを扱える。

Worldでは直接にRDFトリプルを扱うことになる。そのためにRDFlibというパッケージをインポートする。またRDFlibを利用すればSPARQLというRDFグラフを検索するための検索言語(query language)を利用できる。

5.1 RDFトリプル

RDF(resource description framework)は、セマンティック・ウェブの概念に基づく、形式的なリソースの記述のためのグラフ(ネットワーク)モデルである。１つのエッジと両端のノードをもって、主語S、述語P、目的語Oとし、これが１つのRDFトリプルである。

例として、バクテリアオントロジーをPython+owlready2で読み込んで、グラフを表示させる。

>>> from owlready2 import *
>>> onto = get_ontology('bacteria.owl').load()
>>> onto.graph.dump()
<http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Ontology> .
<http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#has_shape> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#ObjectProperty> .
<http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#has_shape> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#FunctionalProperty> .
<http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#has_shape> <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#domain> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Bacterium> .
～～～

一番初めのRDFトリプルは、

http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owlはowl:Ontologyのrdfs:typeである。

ということである。

owlready2は、オントロジー記述の保持のために内部にsqlite3というRDB (relational database)を用いている。そのデータベースのことquadstore(クアッドストア)と呼ぶが、これはRDFトリプルにオントロジー(１つのグラフ構造)の情報を加えた４つ組(quad)をレコードとしてデータを管理・操作するためである。

従って、上の例では、このバクテリアオントロジーbacteria.owlがオントロジーである。またRDFトリプルをデータとするので、分岐のある階層的な構造については中間に無名のノードを利用することとなる。

5.2 RDFlibを使う

5.2.1 RDFトリプルを読む

RDFlibもオントロジーを扱うために、Pythonでインポートして利用できるパッケージである。RDFlibとowlready2はクアッドストアが異なるのだが、owlready2のas_rdflib_graph()メソッドにより、RDFlibで利用可能なクアッドストア／グラフにすることができる。

>>> from rdflib import *
>>> graph = default_world.as_rdblib_graph()

>>> graph.triples((URIRef('http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Staphylococcus'), None, None))
<generator object Graph.triples at 0x0000021E517D4370>
>>> list(graph.triples((URIRef('http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Staphylococcus'), None, None\)))
[(rdflib.term.URIRef('http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Staphylococcus'), rdflib.term.URIRef('http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type'), rdflib.term.URIRef('http://www.w3.org/2002/07/owl#Class')), 
(rdflib.term.URIRef('http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Staphylococcus'), rdflib.term.URIRef('http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subClassOf'), rdflib.term.URIRef('http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Coccus')), 
(rdflib.term.URIRef('http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Staphylococcus'), rdflib.term.URIRef('http://www.w3.org/2002/07/owl#equivalentClass'), rdflib.term.BNode('20'))]

上の例では、Staphylococcusを主語とするRDFを検索したものだ。RDFlibではIRIを表すためにURIRef([IRI文字列])とする。またBNode('番号')は無名ノード(空ノード、blank node)である。BNode('20')とは無名ノード_:20のことである。5.1節でとったRDFトリプルからこれに関係するものを取り出してみると、次であった。

_:25 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#rest> _:26 .
_:26 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#first> _:21 .
_:26 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#rest> _:27 .
_:27 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#first> _:22 .
_:27 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#rest> _:28 .
_:28 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#first> _:23 .
_:28 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#rest> _:29 .
_:29 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#first> _:24 .
_:29 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#rest> <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#nil> .
_:20 <http://www.w3.org/2002/07/owl#intersectionOf> _:25 .
_:20 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Class> .
_:21 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction> .
_:21 <http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#has_shape> .
_:21 <http://www.w3.org/2002/07/owl#someValuesFrom> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Round> .
_:22 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction> .
_:22 <http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#has_shape> .
_:22 <http://www.w3.org/2002/07/owl#allValuesFrom> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#Round> .
_:23 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction> .
_:23 <http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#has_grouping> .
_:23 <http://www.w3.org/2002/07/owl#someValuesFrom> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#InCluster> .
_:24 <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type> <http://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction> .
_:24 <http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty> <http://lesfleursdunormal.fr/static/_downloads/bacteria.owl#gram_positive> .

無名ノードを段付けと表現すれば、次のような階層構造となる。

Staphylococcus
  -(rdfs:type)-owl:Class
  -(rdfs:subClassOf)-#occus
  -(owl:equivalentClass)
    -(rdfs:type)-Class
    -(owl:intersectionOf)
      -(rdfs:rest)
        -(rdfs:first)
          -(rdfs:type)-owl:Restriction
          -(owl:onProperty)-has_shape
          -(owl:someValueFrom)-Round
        -(rdfs:rest)
          -(rdfs:first)
            -(rdfs:type)-owl:Restriction
            -(owl:onPropert)-has_shape
            -(owl:allValueFrom)-Round
          -(rdfs:rest)
            -(rdfs:first)
              -(rdfs:type)-owl:Restriction
              -(owl:onProperty)-has_grouping
              -(owl:someValueFrom)-InCluster
            -(rdfs:rest)
              -(rdfs:fist)
                -(rdfs:type)-owl:Restriction
                -(owl:onProperty)-gram_positive
              -(rdfs:rest)-rdfs:nil