온톨로지 (Ontology, 온톨로지)

온톨로지 (규칙·개념)                      지식 그래프 (실제 사실)
──────────────────────                    ──────────────────────
Person 이라는 개념이 있다                  김철수는 Person 이다
Company 라는 개념이 있다                   네이버는 Company 이다
worksAt 은 Person → Company 관계다        김철수 worksAt 네이버
Employee 는 Person 의 하위 개념이다
사람은 최대 1개의 생년월일을 가진다

영업팀 DB:   customer = 계약서에 서명한 회사
마케팅 DB:   customer = 뉴스레터 구독자 개인
재무 DB:     client   = 청구서를 받는 법인

TBox (온톨로지)
  ┌──────────┐   subClassOf   ┌──────────┐
  │ Employee │ ─────────────> │  Person  │
  └──────────┘                └──────────┘
                     worksAt
  Person ─────────────────────────> Organization
────────────────────────────────────────────────── 경계
ABox (지식 그래프)
  ex:kimcs ── rdf:type ──> Employee
  ex:kimcs ── worksAt ───> ex:naver

┌──────────────────────────────────┐
│ OWL   : 논리 제약, 동치, 역관계,   │  "부모의 부모는 조상이다"
│         카디널리티, 전이성          │  "hasParent의 역은 hasChild"
├──────────────────────────────────┤
│ RDFS  : 클래스 계층, 속성 계층,    │  "Employee는 Person의 하위"
│         domain, range             │  "worksAt의 주어는 Person"
├──────────────────────────────────┤
│ RDF   : 트리플, URI                │  "김철수 worksAt 네이버"
└──────────────────────────────────┘

@prefix ex: <http://example.org/> .

ex:kimcs  ex:worksAt  ex:naver .
ex:kimcs  a           ex:Employee .

@prefix ex:   <http://example.org/> .
@prefix rdf:  <http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .

ex:Person        a rdfs:Class .
ex:Employee      a rdfs:Class ;
                 rdfs:subClassOf ex:Person .
ex:Organization  a rdfs:Class .
ex:Company       rdfs:subClassOf ex:Organization .

ex:worksAt       a rdf:Property ;
                 rdfs:domain ex:Person ;          # 주어는 Person
                 rdfs:range  ex:Organization ;    # 목적어는 Organization
                 rdfs:label  "근무한다"@ko .

PREFIX ex:   <http://example.org/>
PREFIX rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#>

# 네이버에서 일하는 사람의 이름
SELECT ?name WHERE {
  ?person ex:worksAt ex:naver ;
          ex:name    ?name .
}

# Person의 모든 하위 클래스에 속한 인스턴스 (Employee, Manager, ...)
SELECT ?x ?cls WHERE {
  ?x   a ?cls .
  ?cls rdfs:subClassOf* ex:Person .       # * = 0번 이상 따라감
}

# 직원이 2명 이상인 회사
SELECT ?company (COUNT(?p) AS ?cnt) WHERE {
  ?p ex:worksAt ?company .
  ?company a ex:Company .
}
GROUP BY ?company
HAVING (COUNT(?p) >= 2)

from rdflib import Graph

g = Graph()
g.parse("company.ttl", format="turtle")

q = """
PREFIX ex: <http://example.org/>
SELECT ?name WHERE { ?p ex:worksAt ex:naver ; ex:name ?name . }
"""
for row in g.query(q):
    print(row.name)

저장한 사실 (ABox)                       온톨로지 규칙 (TBox)
───────────────────                      ────────────────────────────────
김철수  a  Employee                      Employee subClassOf Person
김철수  worksAt  알파테크                 worksAt range Organization
알파테크  subsidiaryOf  베타랩스          subsidiaryOf 은 Transitive
베타랩스  subsidiaryOf  감마홀딩스        acquired inverseOf acquiredBy
베타랩스  acquired  알파테크

추론기가 도출한 사실
───────────────────────────────────────────────────────────────
김철수     a  Person                 ← Employee ⊂ Person
알파테크   a  Organization           ← worksAt의 range
알파테크   subsidiaryOf  감마홀딩스   ← subsidiaryOf 전이성
알파테크   acquiredBy  베타랩스       ← acquired의 역관계

from rdflib import Graph
import owlrl

g = Graph()
g.parse(data="""
@prefix ex: <http://example.org/> .
@prefix owl: <http://www.w3.org/2002/07/owl#> .
@prefix rdfs: <http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#> .
ex:subsidiaryOf a owl:TransitiveProperty .
ex:Employee rdfs:subClassOf ex:Person .
ex:kimcs a ex:Employee .
ex:alpha ex:subsidiaryOf ex:beta .
ex:beta  ex:subsidiaryOf ex:gamma .
""", format="turtle")

owlrl.DeductiveClosure(owlrl.OWLRL_Semantics).expand(g)   # 추론 결과를 g에 추가

from rdflib import URIRef
EX = "http://example.org/"
assert (URIRef(EX + "alpha"), URIRef(EX + "subsidiaryOf"), URIRef(EX + "gamma")) in g

Person disjointWith Organization
김철수 a Person
김철수 a Organization       ← 잘못된 추출
→ 추론기: 불일치(inconsistent) 보고

@prefix sh:  <http://www.w3.org/ns/shacl#> .
@prefix ex:  <http://example.org/> .
@prefix xsd: <http://www.w3.org/2001/XMLSchema#> .

ex:PersonShape a sh:NodeShape ;
    sh:targetClass ex:Person ;
    sh:property [
        sh:path ex:name ;
        sh:minCount 1 ;          # 이름 필수
        sh:datatype xsd:string ;
    ] ;
    sh:property [
        sh:path ex:worksAt ;
        sh:class ex:Organization ;   # 목적어는 반드시 Organization (닫힌 세계식 검증)
    ] .

<script type="application/ld+json">
{
  "@context": "https://schema.org",
  "@type": "Restaurant",
  "name": "판교 국수집",
  "address": { "@type": "PostalAddress", "addressLocality": "성남시" },
  "servesCuisine": "Korean"
}
</script>

바이러스성 폐렴
  ├─ is a ──────────> 폐렴
  ├─ is a ──────────> 바이러스 감염
  ├─ finding site ──> 폐 구조
  └─ causative agent ─> 바이러스