（计算机应用技术专业论文）基于owl的知识管理技术研究.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 知识管理技术是知识工程理论和互联网技术的结合，随着互联网的普及和 快速发展，个人、组织、软件系统之间的交流与协作越来越重要。面对知识的 海洋，如何组织、管理和维护海量信息，实现知识的共享，并为用户提供有效 的服务也就成为一项重要而迫切的研究课题。 语义w e b 是下一代互联网的发展趋势，语义w e b 的目的不仅要使人机交 流更加有效，而且要提高机器之间交流的广度和效率。本体对领域知识的形式 化规范描述，是不同实体间交流( 人人交流、人机交流、机机交流) 的标准， 为语义w e b 下知识管理的实现，提供了一个技术和理论上的依据，语义w c b 的出现对本体提出了新的、更广泛的需求，也提供了一个建立真正全球化的、 统一的、标准化的本体环境的途径。 本体得到了广泛的应用和研究。但是，当前本体的研究还停留在本体概念 集的构建、描述、本体的开发工具以及本体的应用等方面，缺乏有效的本体维 护和评价研究。本体维护是本体生命延续的保证，无论在本体的创建阶段，还 是在本体的应用阶段，都需要对本体进行维护。本文从本体的维护出发，将知 识管理与o w l 相结合，对基于o w l 的知识管理技术展开研究。 首先，分析了知识管理和本体技术的研究现状，通过对一系列的知识管理 方法和本体技术进行研究，找出语义w e b 下，运用本体技术进行知识管理的模 式和方法；其次，对系统实现的关键技术o w l 、t r o t 6 9 e 和j e n a 进行了学习研 究；以通信领域为背景，进行领域分析，获取领域中重要的类、属性、关系， 构建了一个本体原型；最后，从各个方面分析了本体变化的客观性，指出了本 体维护的必要性，以本体构建和维护为中心，提出了本文基于o w l 的知识管 理系统框架，具有知识获取、知识表示、知识存储、知识查询和知识保护等基 本功能，分为用户权限层、本体操作层、本体应用层、本体中间件层、知识存 储层和系统管理层；从系统的用户需求出发，确定了知识管理系统本体维护的 主体和本体维护的方法，设计了系统主要韵功能模块，对本体维护和本体浏览 功能加以实现。 。 关键词：知识管理；o w l ；本体构建；车笔维护 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t k n o w l e d g em a n a g e m e n ti st h ec o m b i n a t i o no fk n o w l e d g ee n g i n e e r i n gt h e o r y a n di n t e m e tt e c h n o l o g y w i t ht h ei n t e r a c tt e c h n o l o g y sr a p i dd e v e l o p m e n ta n d w o r l d w i d ea p p l i c a t i o n ，i ti sg e t t i n gm o r ea n dm o r ei m p o r t a n tt oc o o p e r a t ea m o n g o r g a n i z a t i o n , p e o p l ea n dc o m p u t e r m a n a g i n gu n a c c o u n t a b l ei n f o r m a t i o n , r e a l i z i n g k n o w l e d g es h a r i n ga n dp r o v i d i n ge f f e c t i v es e r v i c ei sa nu r g e n tt a s k s e m a n t i cw e bi st h et r e n do fn e x tg e n e r a t i o ni n t e r n c t t h eg o a lo fi ti sn o to n l y r e a l i z i n ge f f e c t i v ec o m m u n i c a t i o n , b u ta l s op r o m o t i n gt h es c o p ea n de f f i c i e n c yo f c o m m u n i c a t i o n a st h es t a n d a r df o r d i f f e r e n te n t i t i e sc o m m u n i c a t i o n ( p e r s o nt o p e r s o n , c o m p u t e rt op e r s o n , c o m p u t e r t oc o m p u t e r ) ，o n t o l o g y f o r m a l l ya n de x a c t l y d e s c r i b e st h ed o m a i nk n o w l e d g ea n dp r o v i d e sar e f e r e n c ef o rt h es e m a n t i c k n o w l e d g em a n a g e m e n t t h es e m a n t i cw e bb r i n g su pn e wa n d 嘶d er e q u i r e m e n t st o o n t o l o g y a tt h es a m et i m e , i tp r o v i d e sap l a t f o r mf o rg l o b a l i z e d ，u n i v e r s a la n d s t a n d a r d i z e do n t o l o g ya p p l i c a t i o n t h e r ea l em o r ea n dm o r or e s e a r c h e sa n da p p l i c a t i o n so no n t o l o g y h o w e v e r , r e s e a r c h e r sm o s t l yf o c u so nc o n c e p t sb u i l d i n g , d e s c r i p t i o na n dd e s i g no ft o o l s t h e r e i sm u c hl e s sr e s e a r c ho nt h em a i n t e n a n c eo fo n t o l o g y m a i n t e n a n c ei st h eg u a r a n t e e o ft h eo n t o l o g ys u r v i v i n g , i ti sv e r yn e c e s s a r yt om a i n t a i nt h eo n t o l o g yn o to n l yi n t h es t a g eo fb u i l d i n g , b u ta l s oi nt h es t a g eo fo n t o l o g ya p p l i c a t i o n t h i st h e s i s e m b a r k so nt h eo n t o l o g ym a i n t e n a n c e ，c o m b i n e sk n o w l e d g em a n a g e m e n tw i t ho w l o n t o l o g ya n dc o n d u c t ss o m er e s e a r c ho no w l - b a s e dk n o w l e d g em a n a g e m e n t t e c h n o l o g yi ns e m a n t i cw e b f i r s t l y , t h i s t h e s i sa n a l y z e st h ec u r r e n tr e s e a r c hs i t u a t i o no fk n o w l e d g e m a n a g e m e n t a n do n t o l o g y t e c h n o l o g y b yc o n d u c t i n ga n a l y s i s o nk n o w l e d g e m a n a g e m e n tm e t h o d sa n d o n t o l o g yt e c h n o l o g i e s ，t h ep a t t e r n sa n dm e t h o d sf o r c a r r y i n go u to n t o l o g y - b a z e dk n o w l e d g em a n a g e m e n t i ns e m a n t i cw e ba r ep r e s e n t e d t h e n ，t h i st h e s i sc o n d u c t st h er e s e a r c ho nt h ek e yt e c h n o l o g i e ss u c h 勰p r o t 6 9 6a n d j e n a t a k i n gm o b i l ec o m m u n i c a t i o n 嬲b a c k g r o u n d , d o m a i na n a l y s i si sc a r r i e do u t ； 武汉理工大学硕士学位论文 t h ek e yc l a s s e s ，p r o p e r t i e s ，r e l a t i o n sa n di n d i v i d u a l sa l ee l i c i t e d ；a no n t o l o g y p r o t o t y p ei sb u i l du p f i n a l l y , t h i st h e s i sp r e s e n t saf r a m e w o r kf o rk n o w l e d g e m a n a g e m e n ts y s t e m t h em a i nc o m p o n e i l t si nt h ef r a m e w o r k ，s u c ha sk n o w l e d g e e l i c i t a t i o n , k n o w l e d g ee x p r e s s i o n , k n o w l e d g es t o r i n g , k n o w l e d g eq u e r y i n g , a l e d i s c u s s e d t h ef r a m e w o r kc o n s i s t so fs i xl a y e r s ：u s e ri d e n t i f y i n gl a y e r , o n t o l o g y m o d i f i c a t i o nl a y e r , o n t o l o g ya p p l i c a t i o nl a y e r , o n t o l o g ym i d d l e w a r el a y e r , s t o r a g e l a y e ra n ds y s t e ma d m i n i s t r a t i o nl a y e r t h i st h e s i ss t a r t st h er e s e a r c hf r o mt h e r e q u i r e m e n t so fs y s t e mu i s ，d e t e m d n e st h es u b j e c t sa n dt h em e a n so fm a i n t e n a n c e , d e s i g n st h em a i nf u n c t i o n sa n dr e a l i z e st h ef u n c t i o n so fo n t o l o g ym a i n t e n a n c ea n d o n t o l o g yb r o w s i n g k e y w o r d s ：k n o w l e d g em a n a g e m e n t ；o w l ；o n t o l o g yb u i l d i n g ；o n t o l o g y m a i n t e n a n c e ； i l i 独创性声明 本人声明，所呈交的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。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名：望i 豳日期礁磊馏! 羔皿 关于论文使用授权的说明 本人完全了解武汉理工大学有关保留、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内容， 可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论支。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 研究生签名：赵l 熟导师签名：日期洒唼衄i i l 武汉理工大学硕士学位论文 1 1 课题研究现状 第1 章引言 信息资源数字化、信息传递网络化和信息加工计算机化，信息量的急剧增 加，已造成万维网严重的信息超载，人们存取信息如此简单，但是人们急切需 要的信息常常被实际不需要的信息垃圾淹没掉，“信息淹没，知识饥荒”的巨大 鸿沟已经出现。人们对知识的研究越来越广泛，把知识作为信息的别类进行研 究的计划、项目、研讨会越来越多，关于知识的论文、报告随处可见。早期的 知识研究包括：面向知识的系统、文献管理系统、自然语言处理系统、人工智 能等；现在知识的研究主要集中在语义网、概念本体、信息检索方法等方面。 1 9 9 8 年国外知识管理概念和思想引入我国，出现了一批知识管理的专家和 学者，如董小英、左美云、王德禄，他们对国外知识管理著作进行翻译、介绍 和引进的同时，出版了一些专著，如李华伟等人的 知识管理的理论和实践， 王德禄的知识管理的r r 实现，对知识管理理论和实践在我国的发展起到了 重大的推动作用；同年成立的中国知识管理网是全球最权威的中文知识管理行 业网站，在中国知识管理的发展中发挥了重要的作用，它致力于对国外先进的 知识管理理论和案例的翻译以及国内研究者知识管理论述的介绍，为知识管理 研究者提供了知识交流和共享的平台【i 】。 知识管理系统的核心是知识库，它是经过合理组织的关于某一特定领域的 陈述性知识和过程性知识的集合，知识管理系统利用知识库的知识表示、知识 存储以及知识推理机制，实现不同实体( 人、机器、系统) 间的交互以及知识 共享。 知识表示是知识库对一个具体或是抽象领域中包含的知识的定义、表示和 组织，是对现实世界的建模。知识表示的研究是知识管理系统研究中的重要问 题，知识表示的研究源于2 0 世纪5 0 年代，7 0 年代成为研究热点。到目前为止 人们提出了许多有影响力的知识表示方法：谓词演算、语义网络、框架、概念 图、本体论方法等。语义网络、框架、概念图等知识表示方法统称为非逻辑的 知识表示方法，也称为关系表示方法。这类方法基于心理学家和语言学家对人 武汉理工大学硕士学位论文 类理解、记忆和执行任务过程的实验研究成果之上，使用这类方法建立的知识 库一般是一个描述世界的全局性的静态的图结构，这些知识表示方法都不能兼 顾表示能力与推理能力，不能表达机器可理解的语义信息，因而基于这类知识 表示方法的应用系统相互间差异较大，几乎无法进行交互，无法提高实体间的 交互性，无法实现知识共享【2 j 。 本体是共享概念模型的明确的形式化说明，通过捕获相关领域的知识，确 定了该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇和 词汇间相互关系的明确定义，提供对该领域知识的共同理解，兼顾表示能力与 推理能力，为不同系统、不同用户间的互操作提供支持。将本体技术应用于知 识库的构建，清晰地描述领域知识中的概念及其关系，能够为不同实体之间的 交流，提供语法或者语义上的标准，并有助于提高系统可重用性、可靠性及知 识获取能力，本体论知识表示方法是目前知识研究者普遍采用及信任的方法。 语义w e b 是互联网未来的发展趋势，从知识管理的角度来看，语义w 曲 将是一个巨大的、分布式的知识库，在这个知识库中，所有的资源是良好定义 的，并且计算机可处理。由于信息有了清晰明确的含义并为计算机所理解，那 么就可以在理解的基础上进行推理，从而可以推理出新的知识。而知识的清晰 表达，必须有一个坚实的语义基础，本体是语义w e b 上知识表达的重要途径。 在这种背景下w 3 c 正式推出o w l 。与传统的非逻辑知识表示方法相比，o w l 是基于描述逻辑的本体表示语言，为知识的语义表达和推理提供了重要的基础。 另一方面，o w l 又是一种标记语言，建立x m l 、r d f 及r d f s 基础之上，语 法简便，较容易理解，可操作性好。 尽管颁布不久，o w l 已受到了广泛的关注，不少机构已开发出o w l 本体 的开发工具及面向应用的a p i ，其中最有代表性的是p r o t 6 9 6 和j e n a 。但是o w l 从推出到现在才短短的几年，无论在理论研究方面还是开发方面都还存在着许 多不足，离真正的系统实用还有一定距离；同时，由于多种本体语言的存在， o w l 还没有被广泛应用，虽然已经出现了很多针对于x m l 的开发、维护和操 作工具，但是专门针对于o w l 的却不是很多，已有的工具效率也不是很高， 很多软件厂商对o w l 持观望的态度，等待o w l 的稳定和成熟。如何利用o w l 构建真正合理有效的本体，并将其应用到特定的应用领域，仍需继续深入探索 和研究。x m l 从1 9 9 9 年的提出到现在的广泛应用经历了一个发展周期。可预 见的是，o w l 也将会像x m l 一样，随着o w l 开发工具的逐步成熟，基于o w l 2 武汉理工大学硕士学位论文 的应用也将逐渐地普及。 本体的应用研究日益壮大，自从2 0 世纪9 0 年代以来，大量的研究成果问 世。但是在本体构造方面，还没有形成一套完整的理论体系和方法学。当前本 体的研究还停留在本体的理论基础、本体构造方法及技术、本体概念集的构建、 描述以及本体的开发工具、基于本体的知识推理、本体的具体应用等方面，缺 乏有效的本体维护和评价研究；基于本体的应用系统大部分是用于研究的系统 原型，相互之间的关联性并不明显，并没有考虑本体维护的问题；在本体的研 究和应用中，人们假定本体作为领域概念模型是稳定的，相关的应用也能够基 于本体稳定地运行。实际上，在语义w e b 环境中，领域知识是不断变化的【引， 作为其概念架构的本体也需要与领域的改变相适应，进行及时的调整，才能更 好地展现本体对领域知识的表达能力。因此，如何适应人、环境、系统等各种 因素的变化，在基于本体的知识管理系统中实施o w l 本体的维护，必将成为 一个新的研究热点。 1 2 课题研究意义 语义w e b 是未来互联网的发展趋势，语义w e b 的研究和应用对未来技术和 经济的长期发展有极其重要的意义。本体论在语义w e b 中发挥了强大的作用， 特别在知识组织、知识表示、知识检索等方面体现出了优势。在国际上，o w l 语言成为w 3 c 推荐的本体描述语言，基于o w l 本体的语义w e b 已成为研究 热点，国内科研人员也于近几年开展宣传或进行研究。在这种背景下，选择这 样的研究课题，既可以与国际研究水平同步发展，又可以研究o w l 本体在知 识管理中的应用方法，具有重要的理论研究和实践意义。 本体技术应用于知识管理系统可以提高系统的可重用性，但是本体技术还 是一个不成熟的技术，本体的创建没有统一方法论的指导，本体应用于知识管 理的新技术在不断的出现，而基于本体技术的知识管理系统开发却没有统一的 模式和方法，研究基于本体的知识管理系统的开发具有重要的意义。 本体在知识管理系统中起到至关重要的作用，它通过定义精确的共享术语， 提供某一特定领域可重用的知识。领域知识和术语的准确、及时获取是本体构 建的关键，但是领域知识和术语的复杂性、多样性、动态性和增长性，决定了 本体随着时间的推移而不断发生变化。尤其，基于本体的知识管理系统处于更 3 武汉理工大学硕士学位论文 加开放、动态的语义w e b 中，领域的调整、任务的增加、概念模型的修改、应 用程序的修改、商业策略的变化、用户的需求变化，使得领域知识在不断地改 变，本体需要根据领域知识的改变做相应的调整。因此，本体的发展是一个动 态的过程，在这个过程中对本体的维护进行研究非常重要。 由于知识管理系统以本体为核心，知识管理系统中的其他部分也必然与本 体相互关联，本体的变化必然引起系统其他部件的变化，甚至可能是整个系统 的变化，知识管理系统中本体的维护至关重要。 本体的构建关乎本体技术的应用，虽然出现了很多本体构建工具和本体构 建方法学，但是本体的维护管理却没有一个完善的方法和工具，在知识管理系 统中实现本体的维护，对于本体技术的应用发展有重要的意义；本体浏览技术 是实现语义w e b 的关键技术，本体浏览功能是语义w e b 中必须提供的重要的 查询功能，在知识管理中实施本体浏览的研究，不仅为本体的维护提供验证的 入口，同时也为构建基于下一代语义w e b 技术的知识管理提供重要的技术支 持。 1 3 课题研究内容 本课题以o w l 为基础，研究了本体构建的技术，分析了本体维护的原 因，提出了一个基于o w l 的知识管理系统框架，目前主要进行了如下的研究 工作： 1 ) 课题相关理论知识的研究。深入地学习并研究了本体以及知识管理相关 的理论知识和研究现状，如本体的概念，本体在知识管理中的作用，本体的应 用等，总结了o w l 本体应用于知识管理的优势。 2 ) 构建知识管理系统的关键技术研究。对本课题涉及到的技术进行研究学 习，分析了o w l 的语法和应用，研究了p r o t 6 9 6 本体构建的方法，最后对j c n a 中提供的各种接口类、方法、实例程序进行学习，并用于系统功能的开发。 3 ) o w l 本体的构建。针对g s m 网络资源方面的知识进行学习研究，分析 了g s m 网络资源中的关键概念、属性、关系，并在此基础上构建了一个o w l 原型本体。 4 ) 基于本体的知识管理框架的研究。从知识获取、知识表示、知识存储、 知识查询和知识保护等方面，提出了本课题的知识管理框架。从本体生命周期、 4 武汉理工大学硕士学位论文 知识管理系统所处的环境、知识的特性等方面分析了本体变化的原因，研究了 w e b 交互式本体维护的实现方法。利用构建的本体原型，在知识管理原型系统 上进行发布，给出了本体维护各个功能的算法，并加以实现和验证。 1 4 创新点 本文以本体的创建和维护为核心，研究了基于o w l 的知识管理技术，有 以下创新点： 1 ) 分析基于o w l 的知识管理系统的关键技术，提出了基于o w l 的知识 管理系统框架；以g s m 网络资源作为本体构建的背景，分析g s m 资源的概念、 属性、关系，构建了一个本体原型，并在此基础上进行知识管理原型系统的实 施。 2 ) 通过分析各种本体构建方法学，以领域知识的变动增长性为出发点，以 实现本体的准确构建和维护为目的，以知识工程师对领域知识掌握的准确度和 及时性为切入点，将w e b 网页交互式维护方法应用于本体的构建和维护 1 5 论文结构 本文分为六章： 第l 章对本课题的应用研究现状做了简要的介绍，阐述了本文的研究意义， 同时简要说明了本文研究的主要内容以及创新点。 第2 章概述了本课题研究涉及的主要理论，主要包括知识、知识管理、本 体等方面的基础理论知识，为课题的研究提供了理论上的依据。 第3 章研究了实现o w l 知识管理框架的关键技术，包括o w l 语言、p r o t 6 9 6 和j e n a 语义开发包，为系统的实现提供技术支持。 第4 章研究o w l 领域本体的构建。对g s m 通信网络资源进行介绍，并对 该领域进行了概念建模，实施了本体原型的构建。 第5 章分析了系统的需求，设计了关键用例，论述了基于o w l 的知识管 理系统的功能，设计了本课题的知识管理框架，对本体维护的算法和关键代码 进行了说明。 第6 章对本课题的研究进行了总结，对下一步工作进行了展望。 5 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章知识管理技术概述 2 1 知识相关概念 2 1 1 知识 人们在认知过程，存在着如下的认知过程链：事实一数据一信息_ 知识一 智慧，信息和知识存在于人类认知过程链的不同层次，尽管它们有时以同样的 形式出现，现实中非常容易被混淆，有时会造成使用的混乱，但在本质上存在 差异，首先必须弄清楚数据、信息、知识之间的区别。 数据一般被认为是离散的、客观的事实，并且能够用语言、图表进行表现， 用来描述与具体对象和状况相关的事实。 信息是通过将数据分类、计算、校正和浓缩后的，以可检索的形式储存的 最终产品，也就是数据必须经过加工处理才能够成为信息。 知识，就是人们在改造客观世界的实践中所获得的基本概念、认识、经验 和规律，它是人类进行智能活动的基础。从计算机科学的观点来看，知识是信 息综合处理的结果，在综合过程中，信息通过相互比较，结合成有意义的链接， 知识描述的是对象和状况集合中的关系。 数据、信息、知识之间是一种从低级到高级的层次关系，数据经过分析变 为信息，信息综合变为知识。信息提供我们客观的描述，而知识提供我们主观 的解释，知识与信息的区别可以用两个英文单词来区别：信息回答的是“w h a t 的问题，而知识回答的是“h o wt o ”的问题。尽管知识有信息的特性，但它不是 信息，它是让信息产生意义的过程，没有背景、文化、时间的维度，知识只不 过就是信息，然而，比它依赖的客观信息而言，知识更多关注的是人们如何解 释信息的经验、偏见、运用的法则和价值标准。 人们已经日益感觉到，在社会发展过程中，最重要的不是数据本身。“到了 7 0 年代和9 0 年代，我们意识到光有数据是不行的，关键是这些数据是在哪些 情况下被使用。到现在，我们认为应该管理的是知识。知识就等于有意义的信 息 4 1 。 6 武汉理工大学硕士学位论文 知识根据其可视性，可以分为显性知识和隐性知识。所谓显性知识( e x p l i c i t k n o w l e d g e 或c o d i f i e dk n o w l e d g e ) 指的是已经被解释、记录或编成文档的知识。 而隐性知识【5 ( t a c i tk n o w l e d g e 或i m p l i c i tk n o w l e d g e ) ，指未表达或难于表达的知 识，是个人在多年的工作中积累的专业知识和经验，有些可能永远也不会被记 录下来。比如一个厨师掌握大量菜肴制作的诀窍，使得菜肴更加的美味，而这 些知识只有在他去教别人或者将这些诀窍出版成册的时候，才可以被大家利用。 隐性知识是主观的和个人的，但在某种程度上可以被分享，传授知识的过程对 其他人是很有帮助的，对于企业成功地完成一项工作也有很重要的价值，因为 当企业内的隐性知识还没有转变成显性知识时，其他的企业可能已经利用了这 些知识而获得了竞争上的优势，所以，能否将隐性知识转化为显性知识，对一 个企业的发展来说是至关重要的。 随着互联网进入语义w e b 的阶段，隐性知识和显性知识的划分又增加了新 的内容和标准。语义w e b 注重人与计算机之间的交互，目标是使计算机具有人 的智力，实现机器处理的自动化。对于计算机来说，在其中定义、存储并可以 检索到的知识是显性知识，而需要推理检索的是隐性知识，本体提供了一种人 与计算机间交流的标准，目标就是将人所掌握的隐性知识转换成计算机可以理 解的显性知识，为利用人的智力实现机器处理自动化，提供了理论和技术上的 支持。 2 1 2 知识管理 l a r r yp r u s a k 是m m 知识管理研究院的院长，他是知识管理的创始人之一， 率先提出知识管理的说法，至于究竟什么是知识管理，目前还没有形成一个能 为大家广泛认可的定义。来自不同领域的学者从多个角度对知识管理进行了探 索，研究的着眼点不同，对知识管理的理解也有差异： 被誉为“知识管理之父”的瑞典学着s v e i b y 认为，知识资产评估方面的工作 是知识管理的核心【6 1 。他在2 0 世纪8 0 年代研究知识产品的企业管理问题，进 而系统地研究了企业的知识资本及计量问题，开创了知识资本会计的研究和实 践工作。 美国生产力和质量中心认为，知识管理应该是组织的一种有意识采取的战 略，它保证能够在最需要的时间将最需要的知识传送给最需要的人。这样可以 帮助人们共享信息，并进而将它通过不同的方式付诸实践，最终达到提高组织 业绩的目的 7 1 。 7 武汉理工大学硕士学位论文 乌家培教授从知识管理和信息管理的关系的角度出发认为“信息管理是知 识管理的基础，知识管理是信息管理的延伸和发展【跏。“对于知识管理的研究， 最宽的理解认为，知识管理就是知识时代的管理，最窄的理解则认为，知识管 理只是对知识资产或智力资本的管理。介于上述理解之间的认识，又有两种： 一种是对知识的管理，另一种是使用知识来管理。尽管理解不同，但是，对应 将知识作为一种重要的生产要素加以管理的认识却是相同的，对知识管理日趋 重要的认识也是一致的。” 邱均平、段宇峰从知识活动的各个环节及相关因素出发对知识管理进行了 定义，“对知识管理的概念可从狭义和广义角度理解：所谓狭义的知识管理主要 针对知识本身进行管理，包括对知识的创新、获取、加工、存储、传播和应用 的管理；广义上的知识管理不仅是对知识进行管理，还包括与知识有关的各种 资源和无形资产的管理，涉及知识组织、知识设施、知识资产、知识活动、知 识人员的全方位和全过程的管理【9 】。” a u t h u ra n d e r s e n 为知识管理下的定义【l 们，“知识管理乃是为了适应复杂化的 社会，以价值创造为目的的一种策略性主题”。用公式表示为：= ( p + k ) 。， 其中， k m ”代表k n o w l e d g em a n a g e m e n t , “p ”代表p e o p l e , “k ”代表k n o w l e d g e ， “s ”代表s h a r e ，“+ 代表t e c h n o l o g y 。知识管理可被表述为：人们利用技术进行 的知识共享活动。随着语义w e b 的发展，知识管理不仅要实现人与人之间的知 识共享，更要实现人与系统之间、系统与系统之间的共享。 大部分对于知识管理的定义，都是站在各自领域角度得出的观点，因此都 具有一定的局限性：比如计算机领域专家更注重知识管理的载体一知识，由于 知识隐藏在信息和数据之中，他们把知识的管理基于对数据和信息的管理方法 之上，而忽略了知识管理自身的特点和运行规律；人力资源专家则更注重对人 的管理，因为人是知识的掌握者，他们的目标是实现人员的有效管理，忽略知 识管理的技术性以及知识共享的集体性，由于人员的流动性，无法保证知识的 完整性和稳定性；财务及资产方面的人员，注重知识的价值特性，把知识当成 是资产来管理，认为维护好知识的产权就等于掌握了知识，忽略了知识的运动 特性。 事实上，知识管理很难用一个明确的定义来划分，它既是一种管理方法， 也是一种行为：既是一种信息技术工具，也是一种思想理念。知识管理的目标 是确保知识的积累、获取、导航、开发、创新和保存，实现隐性知识和显性知 识的共享，其核心是促进知识创新并最大限度地激发智力资源。 武汉理工大学硕士学位论文 1 9 9 4 年，e m s t & 、r o t m g 咨询公司举办了首届知识管理大会，知识管理的概 念开始引起计算机领域人员的注意。但当时的知识管理还仅仅是沿用了以前的 基于数据库或文档管理的初级技术，仍没有脱离信息管理的阴影。到了1 9 9 5 年 随着因特网技术的进步、w e b 应用的普及，知识管理开始摆脱信息管理的束缚， 经历了一个腾飞期，w e b 使得知识管理的界面趋于统一，从而简化了知识管理 系统的开发。随后，搜索引擎、人工智能等技术相继被应用到知识管理。这样， 知识管理涉及的范畴扩散到了网络上的知识。近年来，随着因特网技术的进步、 x m l 语言的出现、语义w e b 技术的兴起以及本体论在计算机领域的应用，知 识管理技术呈现出许多新特征，现在已成为一个非常活跃的研究领域，并具有 广阔的应用前景。 2 1 3 知识管理系统 知识管理系统( k n o w l e d g em a n a g e m e n ts y s t e m ) 是一个具有知识库管理能力 和推理能力的软件系统，目标是支持知识管理、共享和重用。 随着知识工程的发展，k m s 的构建在技术上得到了知识工程强有力的支 持。1 9 7 7 年美国斯坦福大学计算机系教授费哥巴姆( f d g e n b a u m ) 在第五届国际 人工智能联合会议上，作了关于“人工智能的艺术”的讲演，提出“知识工程”这 一名称，指出“知识工程是以人们积极利用经验知识解决问题为前提，应用人工 智能的原理与方法，对那些需要专家知识才能解决的应用难题提供求解的手段。 恰当地运用专家知识的获取、表达和推理过程的构成与解释，是设计基于知识 的系统的重要技术问趔1 1 】o 通俗地讲，知识工程中最主要的专家系统是指把专 家具有的知识技术存储在计算机，以便普通用户利用。在知识工程中，计算机 所要处理的不再仅仅是数据，而是要对实际生活中有着更重要意义的“知识”进 行处理。 知识工程与传统的软件工程类似，其研究目标是将k m s 的构造从手工方 式发展为严格约束的工程方式，重点在构造和维护过程的控制，适当方法、语 言、工具的发展。目前已引起共识的是，k m s 的构造应该是一个模型构造和模 型转换的过程。一个k m s 应该具有以下功能： 1 ) 知识门户：提供知识的访问入口功能，建立一种使用户可以通过需要的 方法轻松访问知识、获得所需知识的环境。 2 ) 知识发现：提供可以很容易找到所需知识的知识发现功能，以便能够通 9 武汉理工大学硕士学位论文 过多种检索功能获得要找的知识( 文档、电子邮件、个人的技能等组织内存在的 知识) 。 3 ) 知识交流：通过对知识进行共享，提供有助于提高企业竞争力的知识交 流功能，提高业务效率。知识管理必须面对使用者分布范围广、知识信息更新 快、个人知识需要互补的情况，所以k m s 必须具备协同能力，才能通过知识 管理系统使用群体中个人的协同工作，集中优势知识，使整体能力比较完备。 4 ) 知识地图：提供对分散的知识进行集中分类的功能，提供可以帮助用户 轻松获得各分类知识的方法。 5 ) 知识库：提供知识的存储功能，并可以通过与存在的多种多样的知识相 衔接实现知识的交换。数据获取与导入是k m 中的一个难点，要实现k m s ，一 个功能较为完备的知识库是必须的。k m s 具备了知识库管理能力，才能使知识 由“隐性( 个人头脑中的知识和专业技能) 变成“显性 ( 知识库的数字信息) ，也就 是使知识可以脱离个人而具备专家性、综合性、完备性、系统性【1 2 1 。 知识获取、知识表示、知识利用是知识管理系统实现的三个关键问题。知 识采用什么形式表示，使计算机能对之进行处理，并以一种人类能理解的方式 将处理结果进行显示，这是首先要解决的关键，知识表示要具有层次化、模块 化、网络化，统称为知识的结构化；知识利用是指利用知识库中的知识进行推 理，从而得出结论的过程，推理涉及到知识库的搜索、目标的控制、模式匹配 的方法、推理的策略以及对不确定性知识的评价等方面；知识获取完成从知识 源抽取知识的功能，是通过向某一种知识表示语言的转换完成知识同化的功能 部件。 2 2 本体与知识库 传统知识库的开发仅仅针对具体的领域进行，开发中不重视共享，缺乏一 般性，难以被充分利用，即使在同一领域建立知识库，对于同一概念可能会产 生不同的理解，形成概念上的差异，难以共享利用已存在的知识库，使得知识 库的建立常常需从头开始，导致系统的开发极其困难和昂贵，知识共享成为知 识管理系统研究的主要问题。如果可以跨平台、跨系统的实现共享，将可以极 大地提高系统开发的效率。为了实现系统间有效的通信，解决不同应用背景的 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 系统建立者之间的理解差异，需要对知识表示进行有效的研究，以适当的方式 表示知识，才能使计算机具有人的智能。 知识的表示就是对知识的一种描述，或者说是对知识的一组约定，一种计 算机可以接受的用于描述知识的数据结构。某种意义上讲，表示可视为数据结 构及其处理机制的综合。 不同领域的知识各有不同特点，每一种知识表示方法各有优缺点。在选择 知识表示法时，应从以下几个方面进行考虑：1 ) 充分表示领域知识，“对症下 药”；2 ) 有利于对知识的利用，对推理的适应性和对高效算法的支持性；3 ) 便 于对知识的组织和维护；钔便于理解和实现。 本体作为知识的表示机制，目标就是构造领域模型，即精确定义领域内的 概念及相互关系，减少或消除概念及术语的混乱，为知识通信、共享、互操作 提供基础。基于本体的知识表示机制在知识库中发挥了重要的作用： 1 ) 通过提供标注文档内容的语义信息，大大提高检索的效率和准确度。 2 1 本体提供一种组织架构对多个信息源进行信息集成，从而有利于数据、 知识和模型交换。 3 ) 通过对信息内容的约束确保一致性和正确性。 4 ) 创建可相互交换和可重用的模型库。 5 ) 支持从文档集中提取附加知识。 将本体概念引入知识管理，详细说明模型中涵盖的概念、实例、属性、关 系和公理等实体，建立领域本体，能够为人与计算机之间的通讯提供语法或者 语义上的标准，解决了知识共享中的一些问题，有效地促进了不同领域的研究 人员和组织间的交流，提高了系统的可重用性和可靠性。 2 2 1 本体简介 本体最初是一个哲学概念，用来表示物质的本质，后来被引入到人工智能 研究领域。本体定义的发展经历了一个过程，关于本体论概念比较一致的认识， 是s t a n f o r d 大学的g r u b c r 采用概念化的形式定义 d ，i p 结构，其中d 是领域， r 是d 中相关的关系集合。他把本体定义成“共享概念化的形式的、明确的规 范”，因此能够很好地表现出本体的本质特性。目前被广泛认可的定义是：共享 概念模型的明确的形式化规范说明。该定义主要包括四层含义i l 列： 1 ) 概念模型化( c o n c e p t u a l i z a t i o n ) ：抽象辨识客观世界中现象的相关概念， 武汉理工大学硕士学位论文 而得到的模型，独立于具体的环境状态： 2 ) 明确性( e x p l i c i t ) ：清晰地定义所有概念的类型和概念之间的约束。 3 ) 形式化( f o r m a l ) ：机器应该可以理解本体。 4 ) 共享( s h a r e ) ：本体体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认 的概念，反映了本体捕获认可知识的理念，它所针对的是团体而不是个体，不 是描述单个的某些人的知识，而是团体共同接受的知识。 尽管本体有很多不同的定义方式，但是从内涵上来看，不同研究者对于本 体的认识是统一的，都把本体当作是领域内部不同实体( 人、机器、软件系统等) 之间进行交流( 对话、互操作、共享等) 的一种语义基础，本体的目标是捕获相 关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的概念 词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些概念和概念之间相互关系的明确 定义，实现知识共享，即本体提供一种明确定义的知识。就语义w e b 要实现的 功能目标来说，本体提供的这种共识更主要的是为机器服务，机器并不能像人 类一样理解自然语言中表达的语义，目前的计算机也只能把文本看成字符串进 行处理。因此，在计算机领域讨论本体，就要讨论本体究竟是如何表达共识的， 也就是概念的形式化表达问题。 2 2 2 本体的目的 在知识管理系统中应用本体，一般来说有以下目的： 1 ) 有益于交流：本体对领域概念的清晰、明确描述，不仅有利于人与人之 间的交流，还为人与计算机之间的交流提供了基础。 2 ) 有益于系统间的交互：本体论被用作各种建模方法、图表、语言和软件 工具之间的统一的交换格式。 3 ) 有益于系统工程，尤其体现在下面几个方面： ( 1 ) 可重用性( r e u s a b i l i t y ) ：本体是对领域知识进行形式化编码的基础。而这 些形式化代码可以用于软件系统的重用或作为共享的组件。 ( 2 ) 知识获取( k n o w l e d g ea c q u i s i t i o n ) ：构造知识管理系统时，用已有的本体 作为起点和基础来指导知识的获取，可以提高工作速度和可靠性。 ( 3 ) 可靠性( r e l i a b i l i t y ) ：形式化的表达使得自动的一致性检查成为可能，从 而提高了软件的可靠性。 ( 4 ) 规格说g j j ( s p e c i f i c a t i o n ) ：本体可以协助知识管理系统进行需求识别和定 义规格说明。 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 2 2 3 本体的应用 本体在知识管理领域逐渐获得日益广泛的应用。目前，本体论主要应用于 知识管理的以下几个方面【l5 】： 1 ) 知识检索：本体的类、属性、关系、实例的结构性描述，有利于迅速准 确的从事实数据中获取信息，实现基于语义的检索。 2 ) 知识整合：通过本体所提供的领域知识的规范化描述，可以实现不同信 息源中知识的整合，方便数据、知识和模型的重用。 3