（管理科学与工程专业论文）协同商务中基于语义网技术的知识共享机制.pdf

论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除 了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的 研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均己在论文中作了明确的声明 并表示了谢意。 作者签名：垄望壅 论文使用授权声明 本人完全了解复旦大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅：学校可以公布论文的全部或部分内 容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此 规定。 作者签名塑冀导师签名埘日期型：生_ j ： 复旦大学硕士学位论文 协同商务中基十语义蜘技术的知识共享机制 摘要 在市场竞争日趋激烈的时代，企业所处的商业环境正发生着巨大的变化。协 同商务作为一种新型商务模式，已经越来越受到企业界和学术界的关注。协同商 务的“协同”是建立在双向的信息和知识交流基础上的，然而，协同商务中的知 识共享是一种跨组织的知识共享，与传统的单个组织内部的知识交流相比，协同 商务环境下知识共享要复杂的多。单个组织( 或部门) 中的知识表示通常容易实 现一致性，做到每个人对于共同的概念使用完全一样的定义。但协同商务中动态 合作的企业对知识的表达肯定各不一样，同时企业间应用系统的千差万别也造成 了知识流动的困难。因此，协同商务中的知识共享要求一个对外开放、反应敏捷、 安全可靠、易于实现语义交换的机制。 本文首先对相关的研究进行了综述，包括协同商务的发展和协同商务中的知 识管理研究、知识的定义、分类和知识的表示方法以及语义网相关技术。随后在 深入研究协同商务中知识共享的特点和障碍的基础上，提出了一个基于语义网技 术的知识共享系统框架，并对框架的功能模块作了详细的介绍。 随后，本文从语法、整合分散知识和语义三个层面探讨了框架中解决协同商 务中跨组织知识共享障碍的相关技术，包括知识表示机制、知识查询机制和跨组 织知识共享的语义处理。首先基于协同商务中知识的分类和特点，提出了一种扩 展o w l 的知识表示机制，使得不同的组织和不同的知识管理系统知识表示和存 储在形式上具备一致性，统一了跨组织知识共享和交流的语法基础；其次，提出 了一种知识查询语言并介绍了查询整合分散知识的处理流程。在协同商务中，知 识分散在各个协同伙伴，通过知识查询语言，用户可以方便的表示自己的知识需 求，而不用关心知识的存储位置，系统通过分析用户的需求，自动实现分散在各 处的知识的获取和整合处理，并把整合后的知识返回给知识需求者；最后，通过 引入本体论( o n t o l o g y ) 和本体映射技术，本文介绍了消除跨组织知识共享语义 不一致的解决方案。 文章的最后还通过钢铁物流行业的案例，对跨组织知识共享的实现流程进行 了模拟，并对本文的研究成果和不足进行了总结和展望。 关键字：协同商务，知识共享，知识表示，知识查询，语义网，本体论，r d f ( r e s o u r c e d e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) ，o w l ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g e ) 中图分类号：f 4 0 6 ，c 9 3 1 6 复旦大学硕士学位论文 协同商务中基十语义网技术的知识共享机制 a b s t r a e t i nt h el n o d c r nb u s i n e s ss o c i e t y , c o m p e t i t i o n sb e t w c c nc o m p a n i e sb e c o m em o l ea n d m o t cf i e r c e t om e e tw i t ht h e s ec h a l l e n g e s , al l c wb u s i n e s sm o d e l ，c o l l a b o r a t i v e c o m m c r c c ( c c o m m e r c ef o rs h o r t ) e m e r g e sw i t ht h et i d eo ft l a et i m e s c c o m m e r c e i sa ni n t e r - o r g a n i z a t i o n a lc o l l a b o r a t i o nt h a tr e q u i r e sac l o s eu n d e r s t a n d i n ga n d k n o w l e d g es h a r i n ga m o n ge n t e r p r i s e s i - - i o w e y , e l r , c o m p a r e dw i t ht r a d i t i o n a l k n o w l e d g es h a r i n gi n 觚o r g a n i z a t i o n , t h ec r o s s - f u n c t i o n0 rc s 州m t e f l ，r i s h a r i n g m e c h a n i s mi nt h ec - c o m m e r c ee n v i r o n m e n tb e c o m e sm o l ec o m p l e x , a sw e l la sm o r e v a l u e - a d d e d d i f f e r e n tk n o w l e d g er v - - p r c s e n t a t i o nf o r m a ta n d 咖s 勰w e l la s d i f f e r e n tk n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e mi n c r e a s et h ed i f l i e u l t yo f k n o w l e d g es h a r i n g a c r o 鼬o i g 缸i i z a l i o l l i nt h i ss t u d y , w ep r o p o s e das o l u t i o nt h a t 啪o v e r c o m et h eo b s t a c l e sw h e ns h a r i n g k n o w l e d g ei nc - c o m m e r c e f i r s t , w er e v i e w e dr e l a t e ds t u d i e si nc c o m m e r c e ， k n o w l e d g em a n a g e m e n ta n ds e m a n t i cw e bf i e l d b a s e d0 1 1o l t l l rr e v i e wa n ds t u d yo f t h ee l a a r a e t e ra n do b s t a c l e so fk n o w l e d g es h a l 吨i nc c o m m e r c e , w ei n t r o d u c e dt h e f r a m e w o r ko fk n o w l e d g es h a r i n gs y s t e mi nc - c o m m e r c e t h e n , w ei n t a - o d u e e dt h e k e yt e e l m o l o g i e s1 , v c ：a d o p ti nt h ek n o w l e d g es h a r i n gs y s t e mt oo v e l c o m et h eo b s t a c l e s t h e s et e c h n o l o g i e si n c l u d e s ：ak n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nm e c h a n i s mb ye x t e n d i n g o w l , k n o w l e d g eq u e r yl a n g u a g e ，k n o w l e d g eq u e r yp r o c e s sa n do n t o l o g ym a p p i n g t e c h n o l o g y t h ek n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nm e c h a n i s mw ep r o p o s e di sb a s e d0 1 3 o u r c l a s s i f i c a t i o na n d a n a l y s i s o ft h e k n o w l e d g e i n c - c o m m e r c e ；i tc a nh e l p c - c o m m e r c em e m b e r sh a v eau n i f o r mr e p r e s e n t a t i o nf o r m a ti nt h es y n t a xl e v e l t h e k n o w l e d g eq u e r yl a n g u a g ep r o v i d e st l a ec - c o m m e r c em e m b e r sw i t hac o n v e n i e n t w a yt oe x p l e s $ t h e i rk n o w l e d g er e q u i r e m e n t t h ek n o w l e d g eq u e r yp r o c e s sd e s c r i b e s h o wt h es y s t e mq u e r ya n di n t e g r a t es c a t t e r e dk n o w l e d g ea n dr e t u r nt h ei n t e g r a t e d k n o w l c a g et ok n o w l e d g ed e m a n d e r w ea l s os t u d i e dh o wt ou o n t o l o g ym a p p i n g t e c h n o l o g yt os o l v et h es e m a n t i cc o n f l i c t sb e t w e e nd i f f e r e n tc c o m m e r c em e m b e r s a tt h ee n do ft h ep i p e r w ea l s oc o n d u c ts i m u l a t i o no fk n o w l e d g e s h a r i n gp r o c e s si n s t e a li n d u s t r yi no u i p r o t o t y p es y s t e m k e yw o r d s ：c o l l a b o r a t i v ec o m m e r c e , k n o w l e d g e s h a r i n g ，k n o w l e d g e r e p r e s e n t a t i o n , k n o w l e d g eq u e r y ，ls e m a n t i cw e b ，o n t o l o g y , r d f ( r e s o u r c e d e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) , o w l ( w e bo n t o l o g yl a n g u a g e 2 复旦大学颈士学位论文 协同商务中基十语义扣i 技术的知识共享机制 第一章引言 1 1 研究背景 协同商务( c o l l a b o r a t i v ec o m m e r c e ，简称c - c o m m e r c e ) 的概念最早由g a r t n e r g r o u p 在1 9 9 8 年8 月提出，其核心理念是通过充分利用w e b 技术，增强企业之间在 产品设计、制造资源、销售、市场、服务和客户等方面全方位协作的能力，共同 快速提供客户满意的产品和服务，从而增强企业的竞争力。现代商业环境中客户 需求的多变和市场竞争的加剧，迫使企业通过与其他企业的广泛合作，从大规模 生产模式转向以客户为中心、关注客户真实需求的大规模定制模式1 1 1 。 协同商务的“协同”是建立在双向的信息和知识交流基础上的。它强调从产 品的设计研发、生产制造、产品交货、财务控制，甚至到最终的成效评估等都是 通过信息共享平台来沟通实现的1 2 1 。其实质是对电子商务、供应管理等理论的扩 展和延伸，但是，与电子商务注重交易不同，协同商务的核心是各有关企业协同 完成共同的目标，需要进行全面的合作，而合作的基础是互相了解，是相关知识 的共享。只有通过各方的知识共享，才能实现企业的协同创新，共同创造出更加 优秀的产品和服务，因而，协同商务又被称为基于信息和知识共享的第三代电子 集市【3 】 然而，协同商务中的知识共享是一种跨组织的知识共享，与传统的单个组织 内部的知识交流相比，协同商务环境下知识共享要复杂的多。单个组织( 或部门) 中的知识表示通常容易实现一致性，做到每个人对于共同的概念使用完全一样的 定义但协同商务中动态合作的企业对知识的表达肯定各不一样，同时企业间应 用系统的千差万别也造成了知识流动的困难。因此，协同商务中的知识共享要求 一个对外开放、反应敏捷、安全可靠、易于实现语义交换的机制。 语义网被称为“第二代w e b ”，是指w e b 上的能够被机器处理的相互联系 在一起的信息网格( m e s ho fi n f o r m a t i o n ) ，可以把它看成w 3 v w 上的一种有效 的数据和知识表示方式【7 j 。r d f ( 资源描述框架) 和o n t o l o g y ( 本体论) 是语 义网的两大关键技术，r d f 是对w e b 上的资源进行描述的通用框架，“将使理 解信息的含意不再是人类才能做的事情，计算机也同样可以做到”。o n t o l o g y 是 对概念系统的描述。在知识共享中，o n t o l o g y 是对一个企业或一个团体所使用 术语的概念和关系的描述。语义网作为信息共享与检索、知识管理、电子商务 以及涉及w e b 的其它领域的支撑技术，受到了各国政府、组织机构、各大公司 和众多研究人员的广泛重视，并投入了大量的人力、物力与财力进行开发研究。 复旦大学颈士学位论文 协同商务中基于语义同技术的知识共享机制 万维网联合体( w 3 c ) 、美国国防高级研究项目署( d a r p a ) 、以及欧盟等都 有大规模的语义网研发项目，并出台了一系列相关建议、框架和标准。 由于语义网是新一代w w w ，其核心描述语言和框架，如x m l 、r d f 、 o w l ( o n t o l o g yw e bl a n g u a g e ) 、o i l ( o n t o l o g yi n f e r e n c el a y e r ) ，都是世界性 的标准和规范，非常适合协同商务中参与企业的全球化和动态性，协同商务中 各企业可以通过标准的w e b 本体描述语言( o w l ) 来组织描述各种知识；利用语 义网中的本体论( o n t o l o g y ) 能够比较方便地实现对具有不同企业背景的知识的 转化和交流；通过综合利用语义网相关技术可以自动高效地完成坍同商务中基 于语义的知识搜索、知识交流和知识利用。 因此，研究如何把语义网及其相关技术应用于协同商务环境下的知识共享， 并通过相应的技术手段和管理措施完善协同商务环境下的知识共享机制，将能够 极大的帮助协同商务中各成员及时准确的沟通，促进协同商务中的全面合作和创 新，推进协同商务的研究和应用。 1 2 研究任务和研究思路 本文是国家自然科学基金项目“协同商务中基于语义网技术的知识共享机制 研究”( 编号：7 0 4 7 1 0 1 1 ) 和上海市自然科学基金项目“供应链协作中的知识融 合技术研究”( 编号：0 5 z r l 4 0 1 9 ) 的组成部分。 本文的研究任务是在详细分析协同商务环境下知识共享的特点和相关语义 网技术的基础上，提出一种基于语义网技术的，适合协同商务跨组织环境下知识 共享的框架，在该框架的基础上对跨组织环境下知识的共享机制作深入的研究。 研究的重点包括：协同商务中基于语义网技术的知识共享框架、跨组织环境中知 识的表示机制、跨组织环境下知识的查询整合机制以及语义处理机制。同时还需 要探讨基于语义网技术的跨组织知识共享系统实现技术，作为构建协同商务中知 识共享系统的基础。 根据研究任务，本文的研究思路如下： 4 复旦大学颈士学位论文协同商务中基于语义嘲技术的知识共享机制 ：) 面一。卤 图1 1 研究思路 1 3 文章结构 整篇论文分为九章： 第一章是引言，总领全文，介绍本文的研究背景和研究任务。 第二章是相关研究工作概述，包括协同商务及协同商务中的知识管理、知识 以及知识表示以及语义网技术的发展。 第三章基于对协同商务中知识共享需求及障碍的分析，提出提出基于语义网 技术的知识共享框架，并介绍了其主要的功能模块。 第四到第七章是介绍协同商务中知识共享系统赖以实现的关键技术：知识表 示机制、知识查询语言、知识查询的处理流程以及跨组织知识共享的语义处理。 第八章是系统试验平台开发环境和开发过程的介绍。并通过原型系统上的一 个知识共享示例对系统及其技术进行了可行性论证。 最后第九章是全文的研究总结和对下一步研究工作的展望。 5 复旦大学硕士学位论文协同商务中基十语义嘲技术的知识共享机制 第二章相关研究综述和基础理论 2 1 协同商务中的知识管理研究 协同商务( c o l l a b o r a t i v ec o m m e r c e , 简称c - c o m m e r c e ) 的概念最早由g a r t n e r g 唧在1 9 9 8 年8 月提出嗍，其核心理念是通过充分利用w e b 技术，增强企业之间 在产品设计、制造资源、销售、市场、服务和客户等方面全方位协作的能力，共 同快速提供客户满意的产品和服务，从而增强企业的竞争力现代商业环境中客 户需求的多变和市场竞争的加剧，迫使企业通过与其他企业的广泛合作，从大规 模生产模式转向以客户为中心、关注客户真实需求的大规模定制模式 协同商务是指通过充分利用数字技术，增强企业间在产品规划、设计、开发、 管理和研究以及服务和电子商务应用创新等方面的全方位合作的能力1 9 9 9 年， o a r u 懈o r o u p 提出了协同商务的概念，认为协同商务是新一代的商务模式，是电 子商务发展的趋势。2 0 0 0 年，其他很多著名的国际咨询公司如摩根斯坦利【9 】、 i d c 1 0 l 以及普华永道1 l 等也纷纷发表了关于协同商务的研究报告。随后s a p 推出 有关协同商务的解决方案m y s a p 咖，i b m ，o r a c l e ，l i p 等也推出都有类似的解 决方案。越来越多的公司意识到协同商务的重要性。德勤咨询在2 0 0 2 年对3 0 0 家 领导公司的调研显示，利用协同贸易网络，企业处理交易的效率可以提高7 0 【1 2 】。 随着国际竞争的日益加剧，产品的生命周期越来越短，产品多样化和个性化 的需求越来越高，这都迫使企业通过与其他企业的广泛合作，从大规模生产模式 转向以客户为中心、关注客户真实需求的大规模定制模式。协同商务理念就是通 过充分利用w 曲技术，增强企业与企业之间在产品设计、制造资源、销售、市场、 服务和客户等方面的全方位协作能力，通过企业之间的协作共同快速提供客户满 意的产品和服务，从而增强企业的应变能力和竞争能力。因此o a r m e rg r o u p 和i d c 都预测未来的大多数b 2 b 电子商务都将会利用协同商务这种模式l 纠o l ，认为协同 商务是电子商务发展过程中一个新的突破。如d e k k o 群是一个有1 2 家独立企业组 成的一个联盟，通过实施了一个基于i n t e m e t 的应用平台，客户和供应商基于一 组同样的产品数据开展工作，通过加强协作网络来保证产品的质量【l 习。 协同商务是跨组织的协同，它需要协作伙伴进行全面的合作，而合作的基础 就是相互了解，就是知识的共享。很多学者对这一点作过阐述，如n a y a k 等1 1 6 】 认为，一个协同的环境为电子商务提供了一个基于互联网的基础框架，是动态电 子商务成功的关键因素。t h u r a i s i n g h a m 等a 1 1 9 】研究了协同商务的模式和基础架 构，并讨论了知识管理在协同商务中的重要性。h o l s a p p l ea n ds i n g h1 2 0 1 则把协同 6 复旦大学硕士学位论文 协同商务中基十语义孵技术的知识共享机制 商务看作是基于这知识的电子商务。c h e r t , z h a n ga n dz h o u1 2 l l 讨论了协同商务中 流程管理的重要性，并提出了一种基于协同商务的流程管理方法，用于解决错误 的把r r 能力和业务流程重组联系起来的观点。在国内，相关研究也很多，如杜娟 和张李义例从企业管理实践角度出发，对比企业内部知识管理与协同商务中的知 识管理的，提出了协同商务知识管理的四条原则，即共享原则、知识的保密公 开一共享关系原则、协调原则和开放性原则，并根据这些原则研究了企业在协同 商务中的知识管理相关措施。王玉瞄】提出了从技术和管理两个纬度出发，更好 的进行协同商务中的知识管理。技术上，通过构建协同商务平台，将企业分散存 在或被隔离的知识进行整合，使它们在同一管理和调配下进行优化，从而发挥知 识的最大价值；在管理上，企业要营造有助于知识共享的文化机制、有效的学习 机制以及良好的信任机制，促使知识的转移和流动，从而增强企业的竞争力。 近来，随着对协同商务研究的深入，研究人员越来越关注协同商务系统的开 发。如h w a g y o o ，w o o j o n g 和h e 宅s e o k 2 3 j 提出一种规则驱动的组件开发理论用于 帮助开发协同商务系统。作者提出了很多开发协同系统的原则。然而，作者的研 究主要集中在开发阶段，没有考虑系统的环境因素和功能模块。李奕和张向先刚 研究了基于协同商务的知识管理系统的特征和架构，但是作者仍从企业信息系统 角度出发，侧重为单个企业提供一个融合知识管理和协同商务的信息管理应用平 台。 虽然以前的研究证实了协同商务是一种优于电子商务的商务模式，也有很多 研究涉及到协同商务环境下的知识管理，但是，他们都没有提出一种在动态的、 跨组织的协同环境下，管理和共享知识的可行方案。本文将基于前人的研究，全 面分析协同商务环境下知识共享的需求和特点，在此基础上提出一个基于现代信 息技术的知识共享框架。随后，本文对框架中主要的知识共享流程作了分析。最 后，本文基于已开发的原型系统对知识共享的流程作了的模拟。 2 2 知识表示相关理论 2 2 1 知识的定义 对知识的认识是研究和管理知识的前提。在知识管理领域数据和信息是两个 容易和知识混淆的概念。许多研究知识管理的文献2 9 】对这三个概念作过区分。 本文首先通过对数据、信息和知识三个概念的对比来了解什么是知识。 ( 一) 数据 一般认为，数据是没有任何判断、背景内容，对事件进行描述的客观事实。 7 复旦大学硕士学位论文 协同商务中基于语义网技术的知识共享机制 离开了背景内容，对数字的理解可能就会千差万别。例如在描述“光华楼分两个 主楼”这样一个事实时，“光华楼”、“两个”、“主楼”都是数据，孤立地看待其 中的任何一个都没有意义的。 ( 二) 信息 按照德鲁克的说法，信息是赋予相关性与内容的数据。与数据不同，信息是 有意义和理解得如在不同的情境中，孤立的看待数据“光华楼”、“两个”和“主 楼”中的任何一个，都会有不同的解释，但是把三者联系起来就构成了一条有用 的信息“光华楼有两个主楼”。 ( 三) 知识 信息按照使用者的要求经过进一步的组织和融合生成背景信息，个体吸收背 景信息加入个人经验、价值观和信念后转化为知识，这个过程受个人背景信息和 专业知识的影响。知识是用来指导人们的决策行为的，也有学者从这个角度来区 分信息和知识脚】，认为只有当知识用来指导人们的某种行为时，才称之为知识， 否则知识仍然处于信息状态。 知识本身是不可触摸的，对知识的理解与应用的目的和使用者本身的专业背 景密切相关，在协同商务跨组织的环境下，很多情况下，对于一个企业来说是数 据或信息的东西，对于另一个企业可能就是知识。由于知识与数据、信息密不可 分，本文借鉴王众托院士在2 0 0 7 年“国家自然科学基金重点项目企业( 组织) 知识管理若干基础科学问题研究中期检查暨知识管理学术研讨会”上的说法： 知识、信息和数据就像一个连续的光谱，没有严格的界限。本文的研究重点是跨 组织的知识交流和共享，因而不对三者作严格的区分，文章中使用的“知识”这 一概念是一个广义的概念，是指协同伙伴需要的、可以用某种方式表示出来的知 识和信息。 2 2 2 知识的分类 对知识进行分类是为了更好的组织和管理知识，没有分类的知识就如同一盘 散沙，谈不上使用。分类不合理，标准不统一也会限制信息的流通，容易形成知 识孤岛网。如同对知识的理解一样，不同的学者处于不同的研究目的，对知识 采用不同的维度作了区分，常见的有以下几种： ( - - ) 按照知识的外显程度 按照知识的外显程度或者说是否可以显式的表示，知识可以分为显性知识 ( e x p l i c i tk n o w l e d g e ) 和隐性知识( t a c i tk n o w l e d g e ) p 0 - 3 4 。波兰尼首先提出了 隐性知识( t a c i tk n o w l e d g e ) 的概念，认为隐性知识是沉默的、心照不宜的、只能意 8 复旦大学顾士学位论文 协同商务中基十语义时技术的知识共享机制 会而不能言传的知识，来源于个体对外部世界的感知和理解，隐性知识的关键是 基于个体的内心留住( i n d w e l l i n g ) ，这种知识与认知个体是无法分离的，脱离了认 识主体隐性知识本身就消失了m 。显性知识则是指可以用系统的、形式化的语 言描述出来的知识。 ( 二) 经济合作发展组织( 0 e c d ) 的分类方法 经济合作发展组织( o e c d ) 从知识应用经济学的角度将知识分为如下四类 p 习： 1 k n o w - w h a t 知识，即关于事实与现象的知识，这种知识和通常所说的信息 类似，例如法律和医学等专业的领域知识 2 k n o w - w h y 知识，即关于科学理论与规律的知识。这类知识是产业进步与 创新发展的重要基础，例如实验室所产生的新技术与创新应用知识。 3 k n o w - h o w 知识，即关于技能和诀窍的知识。它可能与生产相关，也可能 与经济领域中的很多活动相关，例如专业技术工作者和知识工作者所必需的专业 能力与知识。 4 k n o w - w h o 知识，即关于人力资源、人际关系及管理方面的知识。比如关 于哪些人具有专业特长以及这些专家所具有的特殊社会关系之类的知识，这类知 识对于人们有效获取专家知识越来越重要。 ( - - ) 早期知识库系统领域的知识分类 在知识库领域，按照知识库中知识存储的方式不同，知识可以分为概念知识、 事实知识和规则知识三种【3 6 】； 1 概念知识：它给出知识的最基本的内容，它是知识中的最底层，例如：花、 红色、太阳、美丽等等 2 事实知识：由概念知识组成，它建立了概念知识问的联系，例如：花是红色 的、花是美丽的，它建立了花、红色、美丽间的联系 3 规则知识：它由事实知识组成，建立了事实知识间的逻辑联系，特别是因 果联系。例如：人有一双手，故能改造世界：花是红的，因此花是美丽的等等 上述三种知识建立了从概念，到事实，再到规则的层次构造关系。 ( 四) 按照知识的结构化程度 l i e b o w i t z 和b e e k m a n 等人按照知识的结构化程度把知识分为结构化知识和 非结构化知识p 卅。结构化知识是指能够以一种有序结构表现出来的知识，如原 子概念、存储在数据库中的关系以及以产生式表示出来的规则等等。这种类型的 知识结构良好，方便计算机处理。而非结构化的知识是指很难通过一定结构表现 出来的知识，一种典型的非结构化知识就是以文本形式存储的案例知识，这种类 型的知识，在没有结构化表示之前是不能被计算机处理的。 9 复旦大学硕士学位论文 协同商务中基于语义网技术的知识共享机制 此外，在知识管理领域，还有很多的知识分类方法，如简单知识与复杂知识 之分 3 9 1 ；私人知识与公共知识之分 4 0 l ；按照内容与作用分为：程序性的知识 ( p r o c e d u r a lk n o w l e d g e ) 、陈述性知识( d e c l a r a t i v ek n o w l e d g e ) 、情节性知识 ( e p i s o d i ck n o w l e d g e ) 、启发式知识( h e u r i s t i ck n o w l e d g e ) 和元知识 ( m e t a - k n o w l e d g e ) 【3 8 】等等。这些分类方法都是侧重于从理论上对知识进行分类 的，虽然有很好的理论基础和根基，有助于人们对知识的理解，但对于知识管理 的实践，尤其是基于知识系统的开发作用有限。 2 2 3 知识的表示方法 知识表示是一直是人工智能) 和基于知识的系统研究的一个中心课题。近 年来，随着知识工程的兴起和企业知识管理的研究使得知识表示的研究显得尤为 重要。如何表示和管理知识以便能被知识系统和知识的需求者最好地利用成为知 识工程的关键问题。 知识表示主要是选择合适的形式表示知识，即寻找知识与表示之间的映射。 知识表示的目的在于：通过知识的有效表示，使人工智能程序能利用这些知识做 出决策，制定计划，识别状况和对象，分析景物，获取结论等等；对于知识需求 者来说，知识表示的目的就是更方便知识的存储、查询、传递和使用。 目前，在人工智能和知识系统领域，主要的知识表示方法有二维数据表表示 方法( 矩阵表示法) 、产生式表示方法、框架表示方法、面向对象的表示方法、 语义网络表示方法、一阶谓词表示方法等1 4 1 , 4 2 1 。下面重点介绍几种比较常用的 表示方法，包括框架表示方法、面向对象的表示方法、语义网络表示方法和一阶 谓词逻辑表示方法。 ( 一) 框架表示方法 框架是由m m i n s k y 于1 9 7 5 年最早作为视觉感知( v i s u a lp e r c e p t i o n ) 、自然语 言对话和其它复杂行为的基础提出来的。心理学研究表明，在人类日常的思维及 问题求解活动中，当分析和解释新的情况时，常使用从过去经验中积累起来的知 识，这些知识规模较大而且以很好的组织形式存储在人类的记忆中。由于过去的 经验是由无数个具体事例、事件组成，人们无法把所有事例、事件的细节都一一 存储在脑中。对于一类典型的实体，如一个状况、一个概念、一个事件等、只能 以一个通用的数据结构形式予以存储。当新情况发生时，只要把新的数据加入这 些数据结构，就形成了一个具体的实体。这样的关于一个典型实体的通用数据结 构一般就称为一个框架( f r a m e ) ) 。在某种意义上可以认为框架是关系表示的推 广。框架有框架名、槽和约束条件三部分组成，每一部分都有其名和对一个的值， 1 0 复旦大学硬士学位论文协同商务中基于语义州技术的知识共享机制 其一般形式为： f l 啪寸匡架名 槽名l ：侧面名l i ：侧面值l i 侧面名1 2 ：侧面值1 2 侧面名l 。：侧面值1 。 槽名n ：侧面名n l ：侧面值n l 侧面名n 2 ：侧面值n 2 侧面名n p ：侧面值l l p 其中“框架名”为系统保留字，它的值是一个名字，用以标识该框架；槽是 s l o t 的译名，意思是指框架上可摆放信息的一个位置，槽名用以表示该槽的作用， 槽的值指明该槽当前的“值”；“约束”也是一个系统保留字，它的值是一串约束 条件，约束部分允许缺省，表示没有约束。 ( 二) 语义网络表示方法 语义网络( s e m a n t i c n e r o ) 最初由j & q u i l i a n 于1 9 6 8 年在他的博士论文 中作为人力联想记忆的一种显式心理模型提出来的。他将人的记忆模型化为一个 联系网，其中的结点用来表示实体、概念，而连接则表示概念之间的联系。1 9 7 2 年s i m m o u s 首先将语义网模型用于自然语言理解系统。目前，语义网在人工智能 领域得到广泛的应用，是一种灵活有效的知识表示方法。 按照语义网络的观点，知识库是对象( o b j e c t ) 及其关系( a s s o c i a t i o n ) 的 集合或者可以把知识库看作一个有向图，对知识库的修改通过插入，删除对象和 修改关系实现。( j o h nm y l o p o o u l o s l 9 8 0 ) 。一个最简单的语义网是以有向图表示 的如下三元组： ( 节点l ，弧，节点2 ) 其中节点用于表示事件、事务、概念或势态。弧用于表示两者之间的联系。 弧具有方向，在弧上可以添加标注或权重。图2 1 显示了一个基本网元，其中a ， b 代表两个节点，而弧免a b 则代表a ，b 之间的某种联系。 图2 1 语义网络基本单元 语义网络知识标识方法的b n f 描述为： ：= i m c r g e ( ，) 复旦大学顽士学位论文 协同商务中基于语义弼技术的知识共享机制 ：结点语义联系结点 ：= ( ，) ：= ： ：系统预定义的语义联系 i 其中，m 盯g e ( ) 是一个合并过程，它把括弧中的所有基本网元关联在一起， 其具体做法是把相同的结点合并为一个，从而构成一个语义网。 ( 三) 面向对象的知识表示方法 “面向对象”的是一种比较新的世界观和方法学，它力图自然的反映和描述 客观世界的本来面目。面向对象的知识表示，借鉴了面向对象技术中的对象、类、 继承、封装、多态和消息通讯等技术，将数据和操作封装在一个类尉象中。从 本质上讲，面向对象的表示方法是将多种单一的知识表示方法( 规则，框架和过 程) 按照面向对象的技术和原则组合成的一种混合知识表示相识( 知识表示综 述) 。 下面给出对象类的形式定义： c l a s s 类名) 【：( 超类名) 】 ( 实例变量表) 】 s t r u c t m e 】 e n d 【( 类名 】 其中： ：= ( 空 i ( 变量名 ： ，( 变量名) ：( 类名) ( 类名 ：= ( 系统预定义的类名) i 用户定义的类名) ( 对象静态结构描述) 描述该对象类的元素( 即对象实例) 的构成方式。 ( 对象操作方法定义) 给出该对象的元素可旅行的各种方法的定义，或给出 实现相应操作所需执行的一段程序代码。 限制条件) 描述该对象类的元素所应满足的限制条件，一般由一组包含实 例变量的谓词构成。它是一个任选项，当不出现时表示没有任何限制( 即恒真谓 词) 。 ( 四) 一阶逻辑表示方法 在知识的逻辑表示方法中，知识是借助于原子命题或由原子命题组合而成的 复旦大学硕士学位论文协同商务中基于语义嘲技术的知识共享帆制 合式命题表示的。总体上看，逻辑可以划分为经典逻辑和非经典逻辑两类，而经 典逻辑又包括命题逻辑和一阶谓词逻辑。在实际基于知识的系统中使用的只有一 阶谓词逻辑( f i r s to l d e rl o g i c , f o l ) ，例如人工智能语言p r o l o o 就是以它为基础 的。 谓词逻辑中，原子命题由一个谓词名p 和k 个由项( i t e m ) 组成的参量：i t e m i ， i t e m 2 ，o oo ? i t e m k ，即p ( i t e m ，i t e m 2 ，i t e m k ) 。其中项可以为常量、变量或 函数。函数与谓词的区别在于函数返回的不是真假值。例如函数p a r e n t ( m i k e ) 的返回值为j o h n ，还是论域中的值。原子命题经过逻辑运算符。”( 否定) 、“ ” ( 与) 、“v ”( 或) 、“斗”( 蕴含) 、“付”( 等价) 连接构成合式命题，可以表示 复杂的知识。 一阶谓词逻辑通过引入变量、全称量词以及存在量词，使其可以表达一些普 遍性的知识。全称量词记为符号v ，表示：任一、全体；存在量词记为符号j ， 表示：存在、至少有一个。例如：表示所有学生都必须通过考试才能毕业，就可 以表示如下： 可x ( s t u d e n t ( x ) ap a s s e d ( x ) 寸g r a d u a t e ( x ) ) ( 五) 新的知识表示方法 除了传统的经典知识表示方法以外，随着知识表示能力要求的提高，研究人 员还不断的基于经典知识表示方法提出新的知识表示，以满足特定系统或特定领 域知识表示的要求。这些方法多是对经典知识表示方法的扩展或者修正。如 t a w i l l ，g r a y 和f i d t i a n 在他们的论文中提出一种在多种类信息服务器环境下交叉 模式语义知识的发现和表示方法1 4 3 1 。l i 和l a r a - r o s a n o 提出了一种用于表示药学、 工学等动态知识的适应性模糊p e t r i 网。s t c p h e n 和e l 锄a 等人2 0 0 4 年在美国人工 智能会议上讨论垃圾收集机器人的知识表示时提出面向任务的知识表示方法 1 4 5 1 。 国内对知识表示的研究也很多，如刘启和杨国纬提出了利用面向对象的技术 表示语义和常识的方法，他们认为可以将知网中的节点表示为类，同时将概念之 间、属性之间的语义关系转换为类之甸关系以及类的属性之间的关系m ；刘培 奇等人在对现有知识表示方法进行分析的基础之上提出了扩展产生式规则知识 表示方法 4 7 1 ；权志旺等人结合框架表示方法和关系数据库技术的探讨了实例知识 库的构建问题 4 8 1 ；贺玲等人提出的以语义网络( s e m a n t i c n e t w o r k ) 为基础的用 于内容检索的知识表示模型 4 9 1 等等。 从上面的综述中不难看出，一方面，经典的知识表示方式由于其强大的表达 能力和推理能力，以及完备的理论基础，在现在的知识表示领域中仍有不可替代 的作用。但是，面对一些新的现象和要求，也非常的有必要对经典知识表示的进 复旦大学硕士学位论文 协同商务中基十语义嘲技术的知识共享机制 行扩展以适应新环境中知识表示的要求，在本文所讨论的协同商务环境下，知识 的共享已经超出了单个组织和单个系统的范围，使用传统的知识表示无法完全满 足这种跨组织知识共享的需求，必须对其作必要的扩展，本文将在3 1 d , 节详细 的分析这种知识共享的特点，并在第四章介绍扩展后的知识表示机制。 2 3 语义网( s e m a n t i cw e b ) 相关技术 2 0 0 1 年，“w v v 啊2 _ 父”1 - 雌b e m e r s - l e e 提出了语义网( s c m a n d cw 曲) 的概 念。语义网被称为“第二代w e b ”，是指w e b 上的能够被机器处理的相互联系在 一起的信息网格( m e s ho f i n f o r m a t i o n ) ，可以把它看成w w w 上的一种有效的数 据和知识表示方式。为了实现语义w 耐言息服务的智能化与自动化的目标，语义 w 姗究者们开发了许多新技术并提出了一系列的技术标准。b e m e r s l 一直致 力于语义w 曲技术的研究，并一直关注语义w b b 技术的发展，提出了语义w e b 的 层次模型( 亦称协议栈) ，并得到了广大w 苦b 研究者的认同p o j 。该模型共由七个层 次组成，如图2 2 所示； 图2 2 语义w e b 的体系结构 其中，u n i c o d e 和u r 是整个语义w e b 的语法表示基础，u n i c o d e 提供了资源 编码，它支持世界上所有主要语言的文本字符；而u r i 用于标识资源，语义网中， 任何可以被描述的事务都可以称为资源，每个资源有一个唯一的u r 表示，不同 的资源拥有不同的u r 。第二层m 州阱州i s 主要提供了表示数据内容和结 构的语法，通过使用标准的格式语言将w e b 上资源和信息的表现形式、数据结构 和内容分离。第三到第五层是语义w e b 提供语义交互支持的核心，r d f r d f s 主 要针对语义上的互操作性提供了描述w e b 资源的数据模型及类型原语，o n t o l o g y 层是在r d f s 基础上定义的概念和关系抽象描述，用于描述应用领域的知识，从 而对各种资源之问的语义关系进行描述，揭示资源本身以及资源之间更为复杂和 复旦大学顾士学位论文 协同商务中基十语义时技术的知识共享机制 丰富的语义信息。而第五层主要定义逻辑描述原语，为更高层的逻辑推理提供语 义上的支持。第六和第七层主要是在下面各层提供的功能基础上进行逻辑推理、 证明等操作。第五层到第七层是在下面四层的基础上进行逻辑推理操作。这三层 位于语义w e b 体系结构的顶部，也是语义表达的高级要求，目前正处于研究的阶 段，也有一些简单的示范性应用系统正在建设中 在语义网络的体系结构中，核心层为血，r d f 和o n t o l o g y ，这三层用于表 示w b