语义Web关键技术浅述

科 黑江 技信息 — 龙— — —源自信 息产 业 Ｉ ｌ ｌ
语义 Ｗｅ ｂ关键 技术浅述
卢 珊
（ 辽宁省交通高等专科学校 ， 辽宁 沈阳 １０ ０ ） １０ ０
摘 要： 当前语义 Ｗｅ ｂ的研 究总体上还处于起步阶段 ， 主要集中在本体层及其以下各层 ， Ｍ 、 ｎｏ ｇ Ｒ Ｆ作为实现语义 Ｗｅ Ｘ Ｌ Ｏ ｔｏｙ和 Ｄ ｌ ｂ所依赖的技术 ， 是 语 义 Ｗｅ ｂ的关键 。本 文首 先介 绍 了语 义 Ｗｅ ， 而能过 其层 次 结构 对三 大关键 技 术进 行 了分析说 明。 ｂ进
关 键词 ： 义 Ｗｅ ； 体 ； Ｄ 语 ｂ本 ＲＦ
以是更广的范围） 不同主体（ 代理 、 人、 机器等 ） 语义 Ｗｅ ｂ研究的主要 目的是使网络 中信息 之间进行交流（ 对话 、 互操作 、 共享等 ） 的一种 具有语义，因而其研究的重点就是如何把信息表 语义基础 ， 即由本体提供 明确定义的词汇表 ， 示为计算机能 够理解和处理的形式， Ｘ Ｌ Ｒ Ｆ 描述概念和概念之间的关系 ， 而 Ｍ 、Ｄ 作为使用者之间 和 Ｏ ｔ ｏ 用于表示信息 的结构 、内容及语义基 达成的共识。因此，本体的用途包括交流、 ｎｌ ｏｇ ｙ 共 础， 是语义 Ｗｅ 实现必不可少的三大关键技术 。 ｂ 享、 互操作 、 重用等。 １语义 Ｗｅ 概 念 ｂ 在基于本体的实际应用 中，构建本体是 Ｗｅ 是互联网上最重要的应用 ， ｂ 为解决网络 基本任务 ， 本体构建是一个 旨在研究有关构 出于对特定问 上 资源 语义缺 乏 的不足 ， 互联 网之 父 ” ｊ 建本体的方法和方法学的领域。 “ 一Ｔｍ ＢｍｅｓＬｅ 出 了语义 Ｗｅ ｅ ｒ ｅ提 — ｂ的概念 。语 义 Ｗｅｒ 题域和具体工程需求的考虑， ｂ１ 构造本体的过程 并非是全新的 Ｗｅ ， ｂ 而是对现有 Ｗｅ ｂ的扩展。语 各不相同［ 近年来 ， ６ １ 。 本体逐渐成为计算机领域 图 ｌ语 义 Ｗｅ ｂ的层 次结 构 图 它是一份正式定义名词之间 义Ｗｂ ｅ 研究的主要 目的是扩展 当前的 Ｗｅ ， ｂ使得 的一个研究焦点 ， 网络中信息都是具有语义 ， 便于人和计算机之间 关系的文档或文件 。 一般 Ｗ ｂ ｅ 上的本体包括 以作为构件其他层的基础 。它并不是所有知识表 的交互与合作。因而其研究的侧重点就是如何把 分类和一套推理规则。 分类， 用于定义对象的类别 示问题的最终解决方案，而仅是一种可扩展的核 信息表示为计算机能够理解和处理的形式 ，即带 及其之间的关系；推理规则，则提供进一步的功 心语言。Ｒ Ｆ ） Ｄ （ 的命名空间和具体化机制使得不 Ｓ 有 语义 。 能， 完成语义 Ｗｅ ｂ的关键 目标即“ 机器可理解 ” 同领域的用户 ，通过扩展核心 的定义和语义 ， 。 以 语义 Ｗｅ ｂ的建设分成三个步骤 ：通过标记 本体的最终 目标是“ 精确地表示那些隐含（ 或不明 Ｒ Ｆｓ的形式定义 自己的标准 ， Ｄ （】 包括不同命名空 语言（ Ｘ ） 如 ＭＬ定义一套术语， Ｒ Ｆ对其进行基 确的 信息” 用 Ｄ ） 。 间之间的映射 、 版本升级或者本体公理的定义等。 本的语义描述 ， 形成某个领域的本体， 这样不断地 在语义 Ｗｅ ｂ中．本体具有非常重要的地位 ， 可见 ， 在语义 Ｗｅ ｂ中 Ｒ ＦＳ对资源进行描述 ， Ｄ （） 是 ｂ 在网络中建设很多本体； 然后编制软件 ， 能够根据 是解决语义层次上 ｗｅ 信息共享和交换 的基础 。 语义 Ｗ ｂ ｅ 的基本构建模块， 是诸多本体语言中用 本体之间的关系进行推理； 最后基于推理软件建 语义 ｗｅ 中 ， ｂ 本体的构建是语义表达和应用的关 于描述 网络资源并为其赋予语义的基础。 设应 用 。 键， 只有正确构建本体 ， 才能对本体进行基于概念 结 语 语义 ｗｅ ｂ需要一个多层 次的技术框架 ， 以 或推理的查询。 如何正确构建领域本体， 从而基于 尽管语义 Ｗｅ ｂ是在 Ｘ ＭＬ基础上并未完全成 帮助建立合理的信息层次结构， Ｗｅ 上的信息 本体构建规则进行逻辑推理，是近年来语义 Ｗｅ 熟的技术 ， 当前 Ｗｅ 使 ｂ ｂ 但 ｂ已经到了向语义化发展 的 结构良好且有序。 ｅ ｒ Ｌｅ Ｂｍｅｓｅ 描绘了语义 Ｗｅ — ｂ的 领域的一个重要的研究和应用方向。 个转折点 ， ＭＬ提供 了通用的表示语法 ， Ｄ Ｘ ＲＦ 层次关系 １如图 １ 示 ） ２ １ （ 所 ，它 主 要 基 于 Ｘ ＭＬ和 ２３ － ＲＤＦ 提供了语义上描述知识的数据模型和一组基本 的 Ｉ Ｆ Ｒ ＦＳｈｍ ，并在此之上构建本体和逻辑 ｛ 、 Ｄ ｃｅ ａ Ｄ 为了知识共享和表示本体需要某种本体语言 描述原语 ， ｎ ｌ ｙ更是作为语义 Ｗｅ 体系 中的 Ｏｔｏ ｏｇ ｂ 推理规则， 以完成基于语义的知识表示和推理， 从 来对概念化进行描述 ， 本体通常以基于逻辑的语 核心起到了关键的作用。这三个关键技术为语义 而能够为计算机所理解和处理。 言来表示 ，因此可在类 、属性和关系之间做出详 Ｗｅ ｂ的实现提供 了技术基础。 ２语义 Ｗｅ 三大关键技术 ｂ 细、 、 准确 一致且完备的区别 。现阶段也有许多语 参 考 文献 语 义 Ｗｅ ｂ主要 基 于 Ｘ Ｌ和 Ｒ ＦＲ Ｆ ， Ｍ Ｄ ／Ｄ Ｓ 并 言可用于表示本体 ， Ｍ Ｘ Ｌ提供 了一种结构化文档 【Ｗｏｌ １ ｒ Ｗｉ Ｗｅ Ｃ ｎｏｔ ｍ ］ ｄ ｄ ｅ ｂ ｏｓｒｕ ．Ｗ３ Ｓｍ ｎｉ ｉ Ｃ ｅ ａｔ ｃ 在此基础上构建本体和逻辑推理规则 ，以完成基 的表层语法 ， 但没有对这些文档的含义施加任何 Ｗｅ ｃｖｔ［ＢＯ ］ ２０ — ０ － １［ １— — ６ ｂ Ａ ｔ ｉ Ｅ ／ Ｌ．ｆ １ ５ ０） ０ ０ ６ １］ ｉｙ ０ ２ ． ＲＦ 是 ３ 于语义的知识表示和推理，从 而能够为计算机所 语义约束 。资源描述框架０Ｄ ） Ｗ Ｃ推荐的一 ｈ ｔ ： ｗ ｗ３ｏ ｇ２ Ｏｌｓ ／ ｔ ／ ｗｗ． ． ／ Ｏ ／ｗ ． ｐ／ ｒ 理解 和处 理 。 义 Ｗｅ 语 ｂ的实 现依 赖于 三大 关键 技 种信息描述方式，为本体对象提供一些常见的模 ［Ｄ ｎ ｒｋｅ，．．ｕａ Ｒ ｓｕｃ Ｄ ｓｒ ｔｎ ２ ａ Ｂｉ ｌ ＲＶＧ ｈ． ｅｏｒ ］ ｃ ｙ ｅ ｅｃｐｉ ｉ ｏ 术 ：ＭＬ Ｏ ｔｏｙ和 Ｒ Ｆ Ｘ 、ｎ ｌ ｏｇ Ｄ ，用于表示信息的结 型限制 ，为描述 Ｗｅ ｂ资源而开发的 Ｒ Ｆ允许在 Ｆａ ｅ ｏｋＥ ／Ｌ．（００ ３ ２） ０ ０ ６ １１ ｔ ： Ｄ ｒｍ ｗ ｒ［ＢＯ ］ ２０ － － ７［ １－ －６．ｈｐ ２ ｔ 构、 内容及语义。 Ｘ ＭＬ的基础上以一种标准化 、 互操作的方式对数 ／ ｗ． ３ ｏｇ Ｔ ／ Ｏ Ｏ Ｃ ｒ ｆ ｓ ｈ ｍａ ２ ０ ０ ２ ． ／ ｗｗ ｗ ．ｒ ／ Ｒ ２ Ｏ ／ Ｒ－ ｄ － ｃ ｅ － ０ ０ ３ ７ ２１ ． ＸＭＬ 据语义进行定义。它的数据模型与语义网络形式 ［］ ３Ｊ ．Ｈｅｉ ｎ Ｊ Ｈ ｎｌｒ Ａ ｏ ｒｉ ｆ ｈ ｒｎ ｄ ． ｅｄ ． ｐｒａｔ ｔ ａ ｅ ｔ ｏ ｅ Ｘ （ ｘｅｓ ｌ Ｍａ ｕ ａｇａｅ即可扩展 等价，其 目 ＭＬ Ｅｔｎｉ ｅ ｒ ｐ Ｌｎｕｇ ， ｂ ｋ 的主要是为元数据在网络上的各种应 ｓｍａｔ ｗ ｂ ｎ ａｔ ｎ 【． ＩＥ Ｉｔｌ ｅｔ ｅ ｎｉ ｅ ｉ ｃｉ ｃ ｏ Ｊ Ｅ Ｅ ｎ ｌｇｎ 】 ｅｉ 标记语言） 可以让信息提供者根据需要 ， 行定义 用提供一个基础结构 。使应用程序之间能够在网 Ｓｓ ｍｓ ０１ ６２ ４ ４ ． 自 ｙｔ ，２０ ，１（：３－ ６ ｅ ） 标记及属性名， 从而使 ＸＭ Ｌ文件的结构可以复杂 络上交换元数据 ， 以实现 网络资源的自动化处理 。 ［］Ｅ Ｎ Ｒ Ｌ Ｅ ，Ｅ Ｄ Ｅ Ｊ Ａ ＳＬ ０ｅ ４Ｂ Ｒ Ｅ Ｓ— Ｅ ＴＨ Ｎ Ｌ Ｒ ， Ｓ ＩＡ ， Ｌ ｔ 到任意程度。它具有 良 好的数据存储格式和可扩 在 Ｒ Ｆ的基础上 ，Ｄ （ 用来建立类模型 、 Ｄ Ｒ ＦＳ ） 属性 ａ．Ｔ ｅ ｅ ａｔ Ｗｅ ［．Ｓｉｎｆ Ａ ｒ ａ， １ ｈ ｓｍ ｎｃ ｉ ｂ Ｊ ｃｅｔ ｃ ｍｅｃｎ １ ｉ ｉ ｉ 展性、 高度结构化以及便于网络传输等优点 ， 再加 层次以及其他可从 Ｒ Ｆ Ｄ 模型 中引申出的基本模 ２０ ， ４５３ —３ ０ １ ８（） ４４ ． ２ ： 也就是说 Ｒ ＦＳ定义了一套简单的本体 ， ［ Ｇ Ｕ Ｅ Ｃ Ｒ Ｄ（ ） ５ Ｒ Ｂ Ｒ Ｆ Ｔ ．Ａ 上其特有的 Ｎ ｓ机制及 Ｘ ｃｅ ａ所支持 的多 型限制。 ＭＬ Ｓｈｍ Ａ ｐ ｏ ｃ ｔ ｐ ｒａ ｈ ｏ ］ 种数据类型与校验机制 ， 使其成为语义 Ｗｅ ｂ的关 可以控制 Ｒ Ｆ文档的一致性 Ｏ Ｄ 。 ＷＬ是对 Ｒ Ｆ和 Ｐｒ ｂｅ Ｏ ｏｏｉｓ ［． Ｋｎ ｗｌｄ ｅ Ａｃ ｕ ｓ ｉ ｎ Ｄ ｉｏ ｏ ａｌ ｔ ｎ ｌ ｅ Ｊ ｏ ｅ ｇ ｑ ｉ ｔ ， ｔ ｇ １ 键 技术 之一 。 Ｒ Ｆ 语义描述能力的一种补充 ， ＤＳ 添加了更多的用 ２０ ，２： ９ ２０ ０ ３ （）９ －２ ． ５ １ ２２ Ｏｎ ｏｏ ． ｔｌｇ ｙ 于描述属性 和类的词 汇， 是在 Ｒ Ｆ ） 的元数 ［袁金平 ， Ｄ （ 建立 Ｓ ６ 】 鲍爱华， 姚莉． 语义 Ｗｅ 技 术及其逻辑 ｂ Ｏｔｏ （ ｎｌ ｏ ｇ 本体或本体论） ｙ 是语义 Ｗ ｂ 据模型的基础上扩展的本体语言。 ｅ 体系 基础『． Ｊ 计算机工程 ， ０ ， （ ）１ — ９． ］ ２ ８ ３ ２ ：８ １ ０ ４４ ０ ６ 中的核心 本体是语义 Ｗｅ 。 ｂ的基础 ， 能描述 Ｗｅ ｂ 不论选择哪种正式的语言，还必须在语言的 ［ ．Ｊｆ Ｈ ｒｎ ｔ １ Ｒ ｑｉ ｍ ｎｓ ｏ ａ ｗ ｂ ７ ｅ ｅ ｉ ａ ］ ｅ ． ｅｕｒ ｅｔ ｒ ｅ ｅ ｆ 资源的概念及其相互关系， 使计算机对 ｗｅ 资源 易处理和表达性之间采取折中原则。因为 Ｒ Ｆ ） ｏｔｌ ｙｌｎ ａｅＪ Ｗ３ ｏｋｎ ｒｆ Ｏ １ ｂ Ｄ （ ｎ ｏ ａｇ ｇ【． Ｃ ｗ ｒｉ ｄａ， ８Ｊｕ Ｓ ｏｇ ｕ Ｊ ｇ ｔ ｙ 它已经十分接近最 ２ ０ ：４ ３ ． 无二义的自 动处理成为可能。 本体的定义有很多， 要应用于大量的网络资源中， ０ ２ ３ — ６ 其中最著名并被引用得最为广泛的定义是由 Ｇｕ 基本的表示 。 ｒ— 与常用的知识表示语言相比， Ｄ 有 ＲＦ ｂｒ ｅ 提出的，本体是概念模型的明确的规范说明” 自己的特性 ， “ 并不是一个最优的建模语言， 但它已 拥 可 本体作为某个领域 内（ 可以是特定领域的， 也可 经 成 为了一 种 事实标 准 ， 有足 够 的表 达能 力 ，
一 一
引言
。