本体理论研究背景现状和应用

本体理论研究背景现状和应用

本体理论研究背景现状和应用

1 背景和现状

1.1 下一代互联网---语义网

1.2本体论的概念

1.3 语义网中的本体

.2 研究现状

1 背景和现状

1.1 下一代互联网---语义网

Internet上几乎有我们所需要的任何信息，但我们往往很难从这些海量的信息中得到我们所需要的．目前网上的信息搜索技术主要是采用关键字匹配的方式进行的，考虑的只是字面上的匹配，还不能对语义进行处理，这样返回给用户的查询结果要么是大量的无关内容，要么是什么也查不到．例如，假设一个用户希望搜索引擎为他找出所有海边的大学,因此他输入查询条件”university near the beach”搜索引擎首先通过相应的关键词处理技术得到关键词.例如“university，near, beach”,然后用这三个关键词与建立了索引的各个网页进行匹配，如果某个网页含有这些关键词,那么就认为符合用户的查询要求：最后利用rank技术对满足条件的所有网页根据匹配的权重进行排序，提供给用户．通过这种关键词匹配的方法，计算机既不理解用户的意图，也不理解网页的语义，只是简单的搜索加匹配，没有任何智能．最后用户得到的是大量的包含”university”，”near'’，”beach”这些词的网页．要得到“海滩边的大学”，用户得自己判断,甚至需要访问相应的网页，而其中真正符合条件的可能非常之少．假设有一所大学：UCLA大学的主页上提到了它邻近太平洋(near the Pacific Ocean),但是并没有提到它在海边．那么，搜索引擎无法找出UCLA这样实际上满足查询条件的大学，因为它无法理解”near the Pacific Ocean'’的语义,造成这种情况的原因是计算机无法理解信息的真正意义．一方面计算机直接处理自然语言在处理质量和速度上都还有很长的一段路要走：另一方面，目前的网页是设

计给人看的，它们是用自然语言加简单的显示标记(HTML的标记)表示的，没有对所要表达的语义进行描述和标记；XML在HTML的基础上提供了语法上的互操作性，但仍然不能进行语义上的互操作．

“语义互联网”‘Semantic Web)的提出就是为了实现Web上信息语义的互操作性这一目标。“Semantic Web"这个概念最初由“Web之父”Tim Berners．Lee 于1998年提出，并在他的《Weaving the Web》一书中进一步阐述．Tim Berners．Lee 等人给Semantic Web下的定义是：Semantic web不是一个独立的Web,而是目前Web的一个扩充．在Semantic Web中-信息被赋予了定义良好的意义，使计算机和人可以更好地协作。它被称为“二次信息革命”，“下一代的Internet”，因为它将使Internet上无数的信息资源真正地变为知识，使计算机能智能地自动地处理和交换Web上的信息，从而为人类提供智能、准确的服务。它的基本思想是引入人工智能中的知识表示方法以及ontology技术(ontology是指某一领域中大家公认的一些术语’概念及其相互之间的关系)，通过定义ontology和知识标记来描述网页所包含的语义，以及相互之间的语义关系，从而使得计算机能够理解网页的语义，并进行相应的语义操作．我们可以假设语义互联网用这样的方法来处理前面的例子：UCLA大学的主页用某种知识标记语言表示出它邻近Pacific Ocean这一事实，并标明Pacific Ocean是一个Ocean例如：

Pacific Ocean<／Geology：Ocean>．

该主页同时标明它所提到的概念或术语是基于一个地理的ontology：Geology J 而这个ontology用特定的ontology标记语言定义了一套关于地理知识的术语，术语之间的关系以及一些简单的推理规则．例如：

这个ontology中有这样一条规则：Ocean(x)-->hasBeaches(x)。搜索引擎可以解析这个网页，装载这个ontology，推理出UCLA大学是邻近海滩的，从而将这个满足查询的页面返回给用户．

1.2本体论的概念

本体论(ontology)是哲学概念，它是研究存在的本质的哲学问题。但近几十年里，这个词被应用到计算机界，并在人工智能、计算机语言以及数据库理论中扮演着越来越重要的作用。

然而，到目前为止，对于本体论，还没有统一的定义和固定的应用领域。斯坦福大学的 Gruber给出的定义得到了许多同行的认可，即本体论是对概念化的精确描述（Gruber，1995），本体论用于描述事物的本质。

在实现上，本体论是概念化的详细说明，一个ontology往往就是一个正式的词汇表，其核心作用就在于定义某一领域或领域内专业词汇的还以及他们之间的关系。这一系列的基本概念如同构成一座大厦的基石，为交流各方提供了一个统一的认识。在这一系列概念的支持下，知识的搜索、积累和共享的效率将大大提高，真正意义上的知识重用和共享也成为可能。

本体论可以分为四种类型：领域、通用、应用和表示。领域本体包含着特定类型领域（如电子、机械、医药、教学）等的相关知识，或者是某个学科、某门课程中的相关知识；通用本体则覆盖了若干个领域，通常也称为核心本体；应用本体包含特定领域建模所需的全部知识；表示本体不只局限于某个特定的领域，还提供了用于描述事物的实体，如“框架本体”，其中定义了框架、槽的概念。

可见，本体论的建立具有一定的层次性，在教学领域而言，如果说某门课程中的概念、术语及其关系看成是特定的应用本体，那么所有课程中的共同的概念和特征则具有一定的通用性。

Ontology 这个哲学范畴，被人工智能界赋予了新的定义，从而被引入信息科学中。然而信息科学界对 Ontology 的理解也是逐步发展才走向成熟的。1991 年 Neches 等人最早给出 Ontology 在信息科学中的定义：“给出构成相关领域词汇的基本术语和关系，以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延规则的定义。”后来在信息系统、知识系统等领域，随着越来越多的人研究 Ontology，产生了不同的定义。1993 年 Gruber 定义 Ontology 为“概念模型的明确的规范说明”。1997 年 Borst 进一步完善为“共享概念模型的形式化规范说明”。Studer 等人对上述两个定义进行了深入研究，认为 Ontology 是共享概念模型的明确的形式化规范说明，这也是目前对 Ontology 概念的统一看法。

Studer等人的Ontology 定义包含四层含义：概念模型(Conceptualization)、明确(Explicit)、形式化(Formal)和共享(Share)。“概念模型”是指通过抽象出客观世界中一些现象(Phenomenon)的相关概念而得到