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Especificação Técnica da Estrutura da Ontologia

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Visão Geral

Esta especificação descreve a estrutura e o formato das ontologias dentro do sistema TrustGraph. As ontologias fornecem modelos de conhecimento formais que definem classes, propriedades e relacionamentos, suportando capacidades de raciocínio e inferência. O sistema usa um formato de configuração inspirado em OWL que representa amplamente os conceitos OWL/RDFS, ao mesmo tempo que é otimizado para os requisitos do TrustGraph.

Convenção de Nomenclatura: Este projeto usa kebab-case para todos os identificadores (chaves de configuração, pontos finais de API, nomes de módulos, etc.) em vez de snake_case.

Objetivos

Gerenciamento de Classes e Propriedades: Definir classes semelhantes a OWL com propriedades, domínios, intervalos e restrições de tipo. Suporte Semântico Rico: Habilitar propriedades abrangentes RDFS/OWL, incluindo rótulos, suporte multilíngue e restrições formais. Suporte a Múltiplas Ontologias: Permitir que várias ontologias coexistam e interoperem. Validação e Raciocínio: Garantir que as ontologias estejam em conformidade com padrões semelhantes a OWL, com verificação de consistência e suporte de inferência. Compatibilidade com Padrões: Suportar importação/exportação em formatos padrão (Turtle, RDF/XML, OWL/XML) mantendo a otimização interna.

Contexto

O TrustGraph armazena ontologias como itens de configuração em um sistema flexível de chave-valor. Embora o formato seja inspirado em OWL (Web Ontology Language), ele é otimizado para casos de uso específicos do TrustGraph e não adere estritamente a todas as especificações do OWL.

As ontologias no TrustGraph permitem: Definição de tipos de objetos formais e suas propriedades. Especificação de domínios, intervalos e restrições de tipo de propriedade. Raciocínio e inferência lógica. Relacionamentos complexos e restrições de cardinalidade. Suporte multilíngue para internacionalização.

Estrutura da Ontologia

Armazenamento de Configuração

As ontologias são armazenadas como itens de configuração com o seguinte padrão: Tipo: ontology Chave: Identificador de ontologia exclusivo (por exemplo, natural-world, domain-model) Valor: Ontologia completa em formato JSON.

Estrutura JSON

O formato JSON da ontologia consiste em quatro seções principais:

1. Metadados

Contém informações administrativas e descritivas sobre a ontologia:

{
  "metadata": {
    "name": "The natural world",
    "description": "Ontology covering the natural order",
    "version": "1.0.0",
    "created": "2025-09-20T12:07:37.068Z",
    "modified": "2025-09-20T12:12:20.725Z",
    "creator": "current-user",
    "namespace": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world",
    "imports": ["http://www.w3.org/2002/07/owl#"]
  }
}

Campos: name: Nome legível para humanos da ontologia description: Breve descrição do propósito da ontologia version: Número de versão semântico created: Carimbo de data/hora ISO 8601 de criação modified: Carimbo de data/hora ISO 8601 da última modificação creator: Identificador do usuário/sistema que criou namespace: URI base para elementos da ontologia imports: Array de URIs de ontologias importadas

2. Classes

Define os tipos de objeto e seus relacionamentos hierárquicos:

{
  "classes": {
    "animal": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#animal",
      "type": "owl:Class",
      "rdfs:label": [{"value": "Animal", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "An animal",
      "rdfs:subClassOf": "lifeform",
      "owl:equivalentClass": ["creature"],
      "owl:disjointWith": ["plant"],
      "dcterms:identifier": "ANI-001"
    }
  }
}

Propriedades Suportadas: uri: URI completo da classe type: Sempre "owl:Class" rdfs:label: Array de rótulos com informações de idioma rdfs:comment: Descrição da classe rdfs:subClassOf: Identificador da classe pai (herança simples) owl:equivalentClass: Array de identificadores de classes equivalentes owl:disjointWith: Array de identificadores de classes disjuntas dcterms:identifier: Identificador de referência externa opcional

3. Propriedades de Objeto

Propriedades que conectam instâncias a outras instâncias:

{
  "objectProperties": {
    "has-parent": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#has-parent",
      "type": "owl:ObjectProperty",
      "rdfs:label": [{"value": "has parent", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "Links an animal to its parent",
      "rdfs:domain": "animal",
      "rdfs:range": "animal",
      "owl:inverseOf": "parent-of",
      "owl:functionalProperty": false
    }
  }
}

Propriedades Suportadas: uri: URI completo da propriedade type: Sempre "owl:ObjectProperty" rdfs:label: Array de rótulos com informações de idioma rdfs:comment: Descrição da propriedade rdfs:domain: Identificador da classe que possui esta propriedade rdfs:range: Identificador da classe para valores de propriedade owl:inverseOf: Identificador da propriedade inversa owl:functionalProperty: Booleano indicando no máximo um valor owl:inverseFunctionalProperty: Booleano para propriedades de identificação única

4. Propriedades de Tipo de Dado

Propriedades que conectam instâncias a valores literais:

{
  "datatypeProperties": {
    "number-of-legs": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#number-of-legs",
      "type": "owl:DatatypeProperty",
      "rdfs:label": [{"value": "number of legs", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "Count of number of legs of the animal",
      "rdfs:domain": "animal",
      "rdfs:range": "xsd:nonNegativeInteger",
      "owl:functionalProperty": true,
      "owl:minCardinality": 0,
      "owl:maxCardinality": 1
    }
  }
}

Propriedades Suportadas: uri: URI completo da propriedade type: Sempre "owl:DatatypeProperty" rdfs:label: Array de rótulos com marcação de idioma rdfs:comment: Descrição da propriedade rdfs:domain: Identificador da classe que possui esta propriedade rdfs:range: Tipo de dados XSD para os valores da propriedade owl:functionalProperty: Booleano indicando no máximo um valor owl:minCardinality: Número mínimo de valores (opcional) owl:maxCardinality: Número máximo de valores (opcional) owl:cardinality: Número exato de valores (opcional)

Tipos de Dados XSD Suportados

Os seguintes tipos de dados XML Schema são suportados para intervalos de propriedades:

xsd:string - Valores de texto xsd:integer - Números inteiros xsd:nonNegativeInteger - Inteiros não negativos xsd:float - Números de ponto flutuante xsd:double - Números de precisão dupla xsd:boolean - Valores verdadeiro/falso xsd:dateTime - Valores de data e hora xsd:date - Valores de data xsd:anyURI - Referências de URI

Suporte a Idiomas

Rótulos e comentários suportam vários idiomas usando o formato de etiqueta de idioma W3C:

{
  "rdfs:label": [
    {"value": "Animal", "lang": "en"},
    {"value": "Tier", "lang": "de"},
    {"value": "Animal", "lang": "es"}
  ]
}

Exemplo de Ontologia

Aqui está um exemplo completo de uma ontologia simples:

{
  "metadata": {
    "name": "The natural world",
    "description": "Ontology covering the natural order",
    "version": "1.0.0",
    "created": "2025-09-20T12:07:37.068Z",
    "modified": "2025-09-20T12:12:20.725Z",
    "creator": "current-user",
    "namespace": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world",
    "imports": ["http://www.w3.org/2002/07/owl#"]
  },
  "classes": {
    "lifeform": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#lifeform",
      "type": "owl:Class",
      "rdfs:label": [{"value": "Lifeform", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "A living thing"
    },
    "animal": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#animal",
      "type": "owl:Class",
      "rdfs:label": [{"value": "Animal", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "An animal",
      "rdfs:subClassOf": "lifeform"
    },
    "cat": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#cat",
      "type": "owl:Class",
      "rdfs:label": [{"value": "Cat", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "A cat",
      "rdfs:subClassOf": "animal"
    },
    "dog": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#dog",
      "type": "owl:Class",
      "rdfs:label": [{"value": "Dog", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "A dog",
      "rdfs:subClassOf": "animal",
      "owl:disjointWith": ["cat"]
    }
  },
  "objectProperties": {},
  "datatypeProperties": {
    "number-of-legs": {
      "uri": "http://trustgraph.ai/ontologies/natural-world#number-of-legs",
      "type": "owl:DatatypeProperty",
      "rdfs:label": [{"value": "number-of-legs", "lang": "en"}],
      "rdfs:comment": "Count of number of legs of the animal",
      "rdfs:range": "xsd:nonNegativeInteger",
      "rdfs:domain": "animal"
    }
  }
}

Regras de Validação

Validação Estrutural

1. Consistência de URIs: Todos os URIs devem seguir o padrão {namespace}#{identifier}
2. Hierarquia de Classes: Não pode haver herança circular em rdfs:subClassOf
3. Domínios/Intervalos de Propriedades: Deve referenciar classes existentes ou tipos XSD válidos
4. Classes Disjuntas: Não podem ser subclasses umas das outras
5. Propriedades Inversas: Devem ser bidirecionais se especificadas

Validação Semântica

1. Identificadores Únicos: Os identificadores de classe e propriedade devem ser únicos dentro de uma ontologia
2. Etiquetas de Idioma: Devem seguir o formato de etiqueta de idioma BCP 47
3. Restrições de Cardinalidade: minCardinality ≤ maxCardinality quando ambos são especificados
4. Propriedades Funcionais: Não podem ter maxCardinality > 1

Suporte a Formatos de Importação/Exportação

Embora o formato interno seja JSON, o sistema suporta a conversão para/de formatos de ontologia padrão:

Turtle (.ttl) - Serialização RDF compacta RDF/XML (.rdf, .owl) - Formato padrão W3C OWL/XML (.owx) - Formato XML específico para OWL JSON-LD (.jsonld) - JSON para Dados Vinculados

Referências

OWL 2 Web Ontology Language RDF Schema 1.1 XML Schema Datatypes BCP 47 Language Tags