（计算机软件与理论专业论文）语义web中知识服务的研究.pdf

摘要 w w w 是人类有史以来构建的最大的信息库，其中唧和h i i - r p 创建一个全球范围 内可访问的信息空间，在这个空间中，每个对象都有全球唯一的名字与数据库技术相 比，w e b 技术放弃全局一致性的约束，在保持局部信息一致性的基础上促使信息空间向 全球性发展。随着信息资源共享越来越迫切的需求，随着w w w 逐渐成为信息共享的支 撑平台，以语义w e b 为代表的语义技术，以其严格的逻辑理论基础和标准化的技术路线， 正逐渐成为未来w e b 信息系统的一项支撑技术 语义w e b 基本出发点是：将机器可读的信息加入w e b 页面，采用本体( o n t o l o g y ) 技 术精确定义w e b 资源中所共享的词汇，利用知识表示技术实现w 曲资源的自动推理，并 应用a g e n t 技术来协同处理w 醣中的信息语义w e b 中的知识服务就是研究如何在开放 的、大规模的w e b 语义互联环境中，有效地共享、组织、管理和融合分布的语义资源，建 立动态的、跨平台的、面向社区的交互模式，提供按需服务以支持协同工作、问题求解 和决策支持。本文主要研究了知识服务的两个关键问题：服务动态性的建模和资源的规 范组织主要包括： 1 扩展了d d l 逻辑系统用逻辑的方法明确地描述了环境与服务之间的交互的内涵 语义，填补基于语义内容的推理和基于服务的过程推理之间的鸿沟，达到两者内在 的、一致的、无缝的结合d d l 结合了描述逻辑和动作理论，支持对服务过程方面 的建模和推理定义了一组动作构造器，运用这些构造器可以在原子动作的基础上 组成复杂的动作i 并着重讨论了d d l 的动作一致性，提出了基于t a b l e a u 动作一致 性检测算法，以及可执行性和投影两个基本动作推理。d d l 逻辑系统是建立在描述 逻辑基础之上。利用描述逻辑的框架更好地体现了服务的描述和执行，并为服务提 供了知识共享的基础，促进服务之间的互操作性d d l 能为w e b 服务的应用特别是 在语义w 出中的应用提供逻辑基础。 2 提出了基于逻辑程序设计的d d l 动作表示和推理支持深入分析了动作和世界模 型之间的交互体现转移系统的特征，逻辑程序与描述逻辑在表达方面的交集以及 它在表示转移系统时所展现的独特优势基于此，提出了一种d d l 逻辑系统与逻辑 程序设计的转换方法，将动作的描述转换成逻辑程序，将动作的语义和推理转换成 逻辑程序设计中的应答集计算该转换能够以语义一致的方式将服务过程推理建 立在本体和规则之上，并利用逻辑程序设计的非单调性和过程性解决动作领域的 框架问题和推理问题。从而为采用逻辑程序设计的理论和工具支持d d l 的应用提 供了理论基础 3 提出了基于区间的知识模型并设计查询语言服务的执行会产生关于环境变化的、 具有时间戳的历史信息深入分析了时序e r 膜型和时序描述逻辑在历史信息建模 语义w e b 中知识服务的研究 方面的优点和不足。我们定义了一个基于区间的知识模型。在表达能力和形式化语 义之间找到一个好的平衡点用于对历史信息的建模。该模型由时序知识模式、时序 完整性约束和时序解释结构三部分时序知识模式吸取了时序e 剐奠型的表达特点， 从显示和隐式两个方面来描述时序信息的知识结构，包括时序概念、时序属性、时 序关系和转移关系。时序完整性约束由一组规则组成，描述了时序信息应满足的性 质。能丰富模式的表达能力时序解释结构吸取了时序描述逻辑的特点，定义了模 型的形式化语义在时序知识模式之上设计了3 种时序结构：时序的布尔表达式、 时序选择和时序投影，并定义基于这些结构的高级查询语言，为时序数据的操作提 供了一种有效的途径。 4 设计了面向服务和本体驱动的知识管理模型在主体网格平台所关联的w e b 资源空 间之上，建立语义空间和知识空间，形成一个动态的、可扩展的层次互联环境。支 持有效的w e b 资源获取、发布、共享和管理等。在资源空问之上，网格本体服务支 持本体的引入，在局部资源之上形成语义空间。语义空间屏蔽局部数据在结构上的 不同，支持基于语义的数据访问，为资源的有效发现提供基础针对多个语义空间 之间的无序。网格本体协调服务支持语义资源的管理，在语义空间之上形成知识空 间。知识空间屏蔽局部资源在语义上的异质性，构建物理上分离但语义上集中虚拟 团体，并支持基于多本体的分布查询结合面向服务和基于本体的知识管理的特 点，该模型能在分布的、数据密集的环境中实现基于内容的查询 最后，讨论了基于多主体的知识服务环境在多主体系统之上实现面向服务和本体驱动 的知识管理k m s p h e r e ，在语义层，s a 主体通过本体以及本体和数据集之间的映射对局 部数据进行管理在知识层，通过本体问的映射，多个s a 主体组织以领域相关的方式组 成v i i v c 结构，从而构成一个动态的、可扩展的a g e n t 网格在服务层。讨论了服务或动 作表示的3 个抽象层次与主体的愿望和意图的结合，并实现了基于主体的服务组合原型 系统 关键词：语义w e b 。知识表示，本体，描述逻辑，动态描述逻辑，逻辑程序设计，应答集 语义，知识模型，知识模式，完整性约束，虚拟组织 a b s t r a e t w w w j 8 t i l e l a r g e s t r e p o s i t o r y o f i n f o r m a t i o n t h a t h u m a n b e i n g s h a v e 唧n l a d t ，t b e u r i a n d 髓pc o n s t r u c tag l o b a l l ya c c e s s i b l ei n f o r m a t i o ns p a c e , i nw l a i e l ae v e r yo b j e c th a si t so w nu n i q u e 咖e c o m p a r e dw i t ht h ed a t a b a s et e c h n o l o g yw h i c he o n s t r 出t sd a t as e t sw i t hg l o b a le o n s i s t , e n c y , t h ew e bt , e e h n o l o g yf a c i l i t i e st h ei n f o r m a t i o ns p a e eb e e o m i a gu n i v e r s a lb yo n l ym a t u 蛾l o c a l c o n s i s t e n c y w i t ht h ei n c r e a s i n gd e m a n do f 糟脚8 h 咖w w w i sg r a d t u d l yb e c o m i n gbm a p - p o r t i n gp l l f f o r mo f i n f o r m a t i o n8 h l l r i n g a n dt h es e m a n t i cw e b ，b a s e do nl o o t 8a n ds p e c i f i c a t i o n s ， w i l lh a v e & l e a d i n gr o l ei nf u t u r ew e bi n f o r m a t i o ns y s t e m s 髓抡s e m a n t i c w r e b i b t o a d d 8 m a c h i a e - r e a d a b l e m e a a i a g t 力w e b p a g e s u 柏o n t o l o g i e s f o r 8 p r e - d d e f i n i t i o no fs h l l l t e dt e r m si nw 如r o u r c e 8 m a k e 鹏o fk n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o nt , e e l m o l o g ， f o ra u t o m a t , e dr e o n t l l go fw 曲r e f l o l l r c e 8 a n da p p l yc o o p e r a t i v ea g e n tt e c h n o l o g y 妇i n f o r m a t i o n p 】8 8 j n go nt h ew b k n o w l e d g es 盯们c ei nt h es e m a n t i cw e bs t u d i e sh o wt o 曲脚暗，o r g a n i z e ， m 跚l a g ea n dm e r g ew e b 瑚删嘲i na 丑0 1 1a n ds e a l a b l e8 e m a n t i e - i n t e r e o n n e e t i o ne n v i r o n m e n t , t op r o v i d e8d y a a m i e ，e r o e s - p l a t f o r ma n dv i r t u a le o m m u a i t yo r i e n t e di n t e r a c t i o np a t t e r m 。a n d 沿 d u dk n o w l e d g es e r v i e e 8t os u p p o r tc o o p e r a t i v ew o r l a n g ，p r o b l e ms o l v i n ga n dd e c i s i o ns u p p o r t t h i st h e s i sm a i n l yf o e u o , nt w ok e yp r o b l e m sj nk n o w l e d g es e l 3 c j o e pl 也t h ea e r v i f t y , , i e s m o d e l l i n g 删f o r m a ln 冀o l o r g a n i z a t i o n i nt h i sd i s s e r t a t i o n , 1w i l ld e l 3 e r i b ef o u rc o n t r i b u t i o n s m a d et ot t f i e l do fk n o w l e d g es e r v i e ei nt h e8 e m a m i ew e b ： 1 i m p r o v et h ed d i , f o r m a l i s m i nd d l i i f o r m a lm e a i n g 地a s s i g n e dt ot h ei n t , e r a e t i o nb e i t w e e d i 1 1 - v i c e 6a n dt h ee n v i r o n m e n t t h u sd d i b r i d g e st h e 弘pb e t w e e nt h es t a t i cr e a s o n i n g o i l 僦“疵a n dt h ed y a a , m i er z o n i n go 啦5 臼泌i n 越i l a h e r e l 】t c o 丑暑j 吲眦a n ds 蛐l e s sw a y a saf o r m a l i s m , d d i , c o m b i n e 8d e s c r i p t i o nl o g l e 8a n da c t i o nf o r m a l i s m st os u p p o r ts l v i e e m o d e l l i n ga n dr e a s o n j 】a g w ed e f i n eas e to fa c t i o nc o d l l t r u c t o o n w h i c hc o m p l e xa c t i o n sc 蛐 b ec o n b t , n l c t e d w ea l s od i s e t mt h ee o m i s t m e yo f a c t i o n , l _ r o p o e e8t - b l e a u x - b a da l g o r i t h m f o ra e t ；i o r lc o n s i s t e n c yc h e c k i n g , 衄dd e f i n ea c t i o ne x e e u t a b i l i t ya n dp r o j e c t i o n b 8 s e do d d e - s e r i p l ；i o ni , o g i e 8 ，d d le n n b l e sab e t t e rv i e wo ff l e l t v i c ed e r i p t i o na n dp e r f o r m , z ，f a e i l i t , a t 目 i n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e nf l l b l - v i c e l lb yp r o v i d i n gt h e mw i t hs h a r e dk n o w l e d g e 。a n dp r o v i d e 8a l o g i c b lf o u n d a t i o nf o rb 钟v i a p p l i c a t i o n s e s p o ns e m a n t i cw 如 2 p r o l x l o g i cp r o g r a m m i n gb a s e da e $ 1 0 nr e p r e s e l l t a t i o na n dr e a s o n i n gs u p p o r t b a s e d 矗 t h o r 6 a g l aa n a l y s i so fa c t i o na n dt h ew o r l dm o d e l ，t h ei n t , e r a e t i o nb e t w a nt h e me m b o d i e st h o k e yf e a t u r eo f8t r a n s i t i o ns y s t e m s i n c el o g i cp r o g r a mi s 蛆e f f i c i e n tw a yf o rt h et r a n s i t i o n s y s t e m s ，ar e o n i n gs u p p o r tf o rd d r , i sg i v e nb yt r a m l a t i n ga c t i o n si n t ol o g i cp r o g r a m s ， a n dt h t t s , t h e 芏e 姻o n j n gt a s k si t , d d l r c a nb et r 越玛如口n e di n t oc o m p u t i n g 螂瓣s e to fl o g i c p r o g r a m s t h et r s n , s f o r m a t i o r , c 蛆m p p o r tt h e 目奠v i p r o e e r e o l a n go no n t o l o g i e 8a n d r t t l e 8 ，r e b o l v et i l ef r a m ep r o b l e mb yu t i l i z i n gn o n n l o n o t o n i e i t ys a dp r o c e d u r a la t t a e h m e n t 8o f l o g i cp r o g r a m m i n g , a n dg i v eaf o r m a lb a s i sf o r 酬r e a s o n i n go ns e m a n t i cw e bb yr e u s i n g a l r e a d ya v a i l a b l ea l g o r i t l x t ma n de n g i a e 8o nl o g i cp r o g r a m s 语史w e b 中知识服务的研究 3 p r o l x a ni n t e r v a l - b a s e dk n o w l e d g em o d e l 陋dq u e r yl a n g u a g ef o rt e m p o r a li n f o r m a t i o n i l b t t a l l y , t h ep e r f o r m a - e eo fi 嫩 v i e e f lw i l lg e n e r a t et i m e s t a m p e dh i s t , o r i e a li n f o r m a t i o na b o t t l ； t h ec h a n g eo ft h ee n v i r o n m e n t a 危四bt h o r o u g ha n a l y s i so ft h ep r o bm a dc o n 8o ft e m p o r a l e rm o d e l 8a n dt e m p o r a ld e s c r i p t i o nl o g i c 8 w ep r o l j o a l li n t e r v a l - b a “lk n o w l e d g em o d e l f o rt i m e - v a r y i a gd a t am o d e l l i n gi no r d e _ rt ok e e pab e t t e rb a l a n c eb e l t w e e nf o r m a ls e m i n a r i e s a n de x p r e s s i v i 填t h em o d e li se o m p o 喊lo fat e m p o r a lk n o w l e d g es c h e m a ，t e m p o r a li n t e g r i t y 伽s t r a j t ba n da ni n t e r p r e t a t i o ns r u e t t t r e b yr e f e r r i n gt ot e m p o r a le rm o d e l s 8g r o u po f 中啷8 i v et e m p o r a le o n j 哟t u e t , si nt h e8 e l a a aa f 蟹d e f i n e dt oc a p t u r et h et e m p o r a lf e l l t l l l 1 瞎o f c o n c e p t 8 ，a t t r i l m t e 8a n dr e l a i o m h i p 6 ；bg r o u po f r u l e 8 o , r e id e f i n e dt oe n r i c h 叩暇坦s i 订锣o f t h e 8 e h e m a ；b yr e f e r r i n gt ot e m p o r a ld e s c r i p t i o nl o g i c s ，af o r m a lm e a n j 丑gi sg i v e nt ot h om o d e l v i an i n t e r p r e t a t i o nw i t hm o d e l - t h e o r e t i c a ls e m m l t i e s ah i g h - l e v e lq t l e r yl a n g a n g ei 8d e f i n e d w i t ht e m p o r a lb o o l e a ne x p r e j o n ，t e m p o r a ls e l e e t i o r , a n dt e m p o r a lp r o j e c t i o n ，w l a i e hp r o v i d e 8 ne f f e c t i v ew a yf o rt e m p o r 8 ld a t a m a n i p u l a t i o n 4 d e s i g n8m o d e lf o rs e r v i e e - o t i e n t , e dm a do n t o l o g y - d r i v e nk n o w l e d g em m m g 鲫悯t b ym 出地 t h es e m a n t i cs p a c e sa n dt h ek n o w l e d g e 研目o nw e br e s o u r c e s , t h i sm o d di sp i d 】p e dt o e x p l o r ei m p o r t a n ta s r , e e t 8o f 白删c e o r i e n t e da n do n t o l o g y - d r i w ak n o w l e d g em a n a g e m e n to l o t h eg 耐i nt h er e t i el a y e r ，鲥do n t o l o g y8 e r v i l * bi n t r o d u c ed o m a i no n t o l o g i e s , b u i l d o t a t , o - d a t t lm a p p i n g s ，a n df o r ms e m a n t i c8 p a e 0 1 1l o c a lt e s o l l l t e t h e m m 岫c 印蝴h i d e t h el a e t e r o g e n e i t i e sa m o n gl o c a ld a a kl r a p p o r t8 e m a n t i e - b a 剿ld a t aq u e r y , a n dt h u sp r o v i d e ab a s i sf o rr e f l o l l r c t ec i s c o v 娜oi nt h ek n o w l e d g ee r p a e , 掣i do n t o l o g ym e d i a l ；i o n6 e r v i c r e o r g a n i z et h e s e8 e m a l a t i c 瓤m 嘟，m e d i a t et h e 蚴缸t kh e t e r o g e n e i t ya m o n gt h e m , b n df o r m av i r t u a lg r o u pi nw h i e l at h em e m b e r 8k n o we a e l ao c h e rc o r r e c t l yb 柏e do no n t o l o g ym 雄巾i n 髓 t h i sm o d e lc 8 1 1 1e o m t r u e t & d y n m i ea n ds e a l a b l e8 e 衄t i o - i l 垃e n x 田丑e c 她e n v i r o m e t l t h e l p p e o p l ea e q t t i r e , p u b l i s h f l h 1 t a n dl l l a 1 l a g e v i l r i o i l i bw e bd 隧耵u r 嘲 b m e d t h ea b o v e 瑚e a r e l aw o r k s 啪d 珀c 1 1 8 st h ei s s t t 豳o fam u l t i - a g e mk n o w l e d g e8 朗、r j c e 句，0 r o n m e n t i nt h e8 e m e t i cl a y e r ，a e m a i l t i e 拟ma g e n t 8i n t r o d t t e ed o m a i no n t o l o g i e 8a n dm 婶 l o c a l 脚嘲b yt h eo l a t , o l o g y - t , o - d 如m a p p i 婚1 nt h el m o w l e d g el a y 暇，g a t , e w a ya g e n t 8b u i l d o n t o l o g ym a p p i n g st ob 】姆t h es e m a n t i cg a 硼b e t w e e no n t o l o g i 糟，e o m a e e ts e m a n t i cs p a e a n d r e o r g a , t l i z et h e m v i - i v c 1 nt i l es e r v i c el a y e s w ed i 8 c u 皤曲晤t h r e e 矗b ：r a c tl e v e l 8o f 翻它，j l 嘲o r a c t i 0 1 1 8 ，t h ed e s i r e sa n di n t e n t i o i l 8o fa g e n t , s ，a n dt h ec o m b i n a t i o no ft h e mi nf l e l v i c ee o m l x * i t i o m 0 1 18 m u l t i - a g e n te n v i r o n m e n t 1 l k e y _ , o r d s ：s e m a j a t i ew e b ，k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o r , ，o n t o l o g i e s ，d e p r i o r il o g i c s ，d y l l l l m i c d e i p l ；i o j al o g i c s ，l o g i cp r o g r a m i n g , a n 嘟s e ts e m a m i e s , k a o w l e d g em o d e l ，k n o w l 刮i g e s e l a e m a , i n t e g r i t yc o n s t r 8 i n t ，v i r t u a lo r g a n i z a t i o l l 声明 我声明本论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做 的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 作者签名：良习 日期：歹妒石j 一 关于论文使用授权的说明 本人授权中国科学院计算技术研究所可以保留并向国家有关部门或机 构送交本论文的复印件和电子文档，允许本论文被查阅和借阅，可以将本 论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 其它复制手段保存、汇编本论文。 作者签名爿河导师签名：) 疆植 日期：a 彳6 5 一、“u 一、 j 第一章绪论 1 1 引言 w w w 是人类有史以来构建的最大的信息库，其中u r i 和i - i t t p 创建一个全球范围 内可访问的信息空间。在这个空间中，每个对象都有全球唯一的名字与数据库技术相 比，w e b 技术放弃全局一致性的约束，在保持局部信息一致性的基础上促使信息空间向 全球性发展，消除了信息的获取、传送、存储和处理之间的孤岛现象。成为了众多信息 系统的基础。 w e b 中信息的急剧增加导致了信息过载- - - - w e b 中的信息找寻犹如在一个巨大的 可滚动屏幕上查看内容非常详细的、并以非常小的字体展示的信息。 产生信息过载的主要原因是网页上文本、图形、图像等都是供人们阅读的， 而i n t e m e t 和计算机只是作为一种简单的中介工具尽管网页中含有一些链接和特殊的 信息使得计算机能定位相应的页面并以特定的方式显示文档，但网页中没有提供任何信 息帮助机器理解网页的内容，因此计算机分辨不出个人主页和天气预报的区别，没有办 法智能地理解网页内容并进行操作语义w 曲的提出就是为了解决该问题，为网页扩展 计算机可处理的语义信息 1 2 语义w b b 万维网的创始人t i mb e m e r s - l e e 在2 0 0 0 年提出了语义w e b 的概念和体系结构。 什么是“语义。? 简单地说，语义w 如中。语义”的核心就是知识共享，包括计算机 与计算机、人与计算机之间的共享在计算机与计算机，人与计算机之间以无偏差的方 式传递的信息，就是语义传统的w e b 资源中的语义信息或领域知识以机器难以处理的 自由文本的方式存在，资源间的语义关系是以一种隐含的方式存在，这些语义信息由于 缺乏明确的描述而丢失。如果能明确表达w e b 资源语义，并把资源之间的关系冠以某种 特殊的含义，在这种情况下，信息以语义良定义形式存在，则将大大提高资源的共享能 力这也就是语义w 曲的研究动机 1 2 1 语义w 曲的层次模型 语义w e b 的层次模型( 亦称协议栈) ，如图1 1 1 所示其中， 1 u n i c o d e 和u r i 层：是语义w e b 的最底层u n i c o d e 可以定义国际化、通用化的字符 集，以避免不同类型字符集之间由于编码不同而造成的存储、传递和使用上的混 乱，同时也可以实现多国语言的混合存储和使用在语义w e b 中，无论是网络中的 1 h p - _ - _ n w 3 埘c c 哪o m n ，o 丘i c 衄，p 砷- m 酬岫- & m 栅甜c w e b ，3 t b t m l 2 舀义w e b 中知识服务的研究 图1 1 ：语w e b 的系统结构 一个w e b 页面还是现实中的一个人。任何可以被描述的事物都可以称之为资源。每 一个资源都可以用u m 唯一标识和定位。 2 x m l + n s 层：x m l 是整个体系结构的基础x m l 是一种允许自定义标记的通用 结构化描述语言，目前成为描述w e b 文档和数据的标准命名空间( n a m es p a c e ) 为x m l 文档中的结构化标记的定义和使用提供了上下文机制，一方面为文档中的 每一个标记都( 隐含地) 指明了特定的含义。另一方面将不同上下文中具有相同名 称的标记区分开来，以避免命名冲突 3 x m lq u e r y + x m ls c h e m a 层：x m ls c h e m a 为x m l 文档提供了语法结构上的约 束，最终确保x m l 文档的完整性与有效惶x m lq u e r y 提供了对x m l 文档的查询 机制 4 r d f r d fs c h e m a 层：r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 定义了一种描 述w 曲资源及其相互联系的简单模型，是语义w e b 实现的关键技术之一。也是 语义信息描述的有效手段r d fs c h e m a 为r d f 提供了类型定义机制 5 本体( o n t o l o g y ) 层：语义信息的交流必须以共同理解为前提，具有共同的语义空 间在语义w 幽的交互中，本体担当者语义互操作的重要角色 6 规则( r u l e q u e r y ) 层：用于加强0 n t o l o 盯的描述能力，特别是在属性方面的描述， 规则层还允许与具体应用相关的知识描述，即可以是个人知识而不一定被他人所 接受 7 逻辑( l o g i c ) 层：主要提供公理和推理规则，为智能推理提供基础 第一章绪论 3 8 证明( p r o o f ) 层；证明注重于提供认证机制，执行逻辑层产生的规则，并结合信任 层的应用机制来评判是否能够信赖给定的证明 9 信任( t r u s t ) 层：注重于提供信任机制，以保证用户代理a g e n t 在网上进行个性化 服务，使得彼此间的交互合作更安全可靠。 1 2 2 知识表示与语义w b b 知识表示技术是描述语义关系和进行推理的有效途径，它在语义w e b 中有着重要的 地位从某种意义上，语义w 如可以视为k i t + w e b 知识表示( k n o w l e d g er e p r e s e n t a t i o n ，k r ) 是人工智能的一个重要分枝，它吸取 来自逻辑( l o g i c ) ，本体( o n t o l o g y ) 和计算( c o m p u t a t i o n ) 领域的理论和技术，而成为 一门多领域交叉的学科 1 1 2 其中逻辑为k r 提供了形式化结构和推理规则，没有逻辑， 知识表示将会是模糊的，将无法提供准则判断冗余的、冲突的声明( s t a t e m e n t ) ；本体 定义了与应用领域相关的事物的类型，没有本体，知识表示中所使用的术语和符号将会 是非良定义的( i l l - d e f i n e d ) 、不清晰的( c o n f u s e d ) 、令人困惑的( c o n f u s i n g ) ；计算则支 持具体的应用并将k r 与纯粹的哲学区分开，没有计算模型，逻辑和本体都无法在计算 机程序中实现因此，知识表示就是应用逻辑和本体的方法和技术，为具体的应用领域 构造可计算的模型 滋上w e b 的外衣就能使得语义w 曲成功吗? 语义w e b 基本出发点是：将机器可 读的信息加入w - e b 页面，采用本体( o n t o l o g y ) 技术精确定义w e b 资源中所共享的词汇， 利用知识表示技术实现w 曲资源的自动推理，并应用a g e n t 技术来协同处理w 曲中的信 息 首先，本体是实现知识共享的重要途径本体的目标就是结构化领域知识，建立领 域相关的统一的术语，给出这些术语之间相互关系的明确定义，促进知识的共享和重 用本体表示强调信息的共享性，也就是说本体所表达的信息要为他人所充分接受它 所要表达的一般是共享知识，是一种约定和标准，而不是个人观点本体的关键特征是： 概念的层次性、特殊一般关系、部分整体关系 其次，k r 是实现w e b 资源推理的重要途径推理就是从已有的表达式中得到新的 表达式，从规范表达的数据中获得间接数据，这对许多系统( 例如数据检索) 都是需要 的，w 曲也不例外。 两且，k r 的方法比传统的数据模型更加接近于人对客观世界的认知模型，由于人 们对世界的认知模型在某种程度上体现出趋同性，所以基于知识的方法建立的资源描述 比传统的方法( 例如h t m l 、数据库等) 建立的资源描述更易于集成和共享 总之，k r 能提供明确的、规范化的方法描述信息资源的语义，提高w e b 资源的可共 享度，支持w e b 资源的自动发现、数据的直接交换和服务的无缝集成；缩短人的认知域 与计算机的处理域之间的距离，支持人们用直观的语义对信息资源在概念层次进行操 作 4 语义w e b 中知识服务的研究 但语义网不能取代现有的万维网主要原因是本体的描述能力有限，现在的万维网 的内容大部分不能用本体来描述但是通过应用a i 技术( 特别是知识表示方法) 就算我 们只能解决1 的问题，由于w e b 的普遍使用，也会给社会带来巨大的效益 1 3 语义w e b 的研究现状 本节主要介绍本体概念、语义w 曲的语义表达基本框架，即r d f ( s ) 和0 i 、v i 。，以及 面向语义w e b 的、支持本体的基础软件；最后是语义w 曲服务 1 3 1 本体 本体论( o n t o l o g y ：o ；k 写) 原是哲学的分支，是指关于存在及其本质和规律的学 说。本体论在1 7 世纪初被提出，用于避免“形而上学( m e t a p h y s i c s ) ”中的一些二义性闯 题；1 8 世纪初被哲学界广泛采用；2 0 世纪分析哲学中的本体论正式成为研究实体存在性 和存在本质等方面的通用理论它与认识论( e p i s t e m o l o g y ) 相对，认识论研究人类知识 的本质和来源也就是说，本体论研究客观存在，认识论研究主观认知 而本体( o n t o l o g y , o 小写) 的含义是形成现象的根本实体( 常与”现象”相对) 在人 工智能领域，知识建模必须在知识库和两个子系统之间建立联系ta g e n t 行为( 问题求解 技能) 和环境( 问题存在的领域) 而长期以来，a i 研究者较为注重前一个子系统，而领 域知识的表达依赖于特定的任务这样做的好处是只需要考虑相关的领域知识但是 大规模的模型共享系统集成，知识获取和重用依赖于领域的知识结构分析与任务独 立( t a s k - i n d e p e n d e n t ) 的知识库( 本体) 的价值被发现，并受到广泛关注。2 0 世纪9 0 年 代初期，国际计算机界举行了多次关于本体的专题研讨会，本体成为包括知识工程，自 然语言处理和知识表示在内的诸多a i 研究团体的热门课题，其主要原因在于本体使人 与人，人与机器，机器与机器之问的交流建立在对领域共识的基础上本体在信息共享、 系统集成、基于知识的软件开发等方面具有重要的作用和广阔的应用前景 1 3 1 1 本体的定义 在计算机领域，人们对本体的认识和定义经历了一个不断深化的过程不同于哲学 中的本体论概念，计算机科学中的本体有自己特定的含义目前比较有代表性的定义如 表1 1 s t u d e r 等人的定义被广泛接受，其中i 概念模型( c o n c e p t u a l i z a t i o n ) 是通过抽象出 客观世界中一些现象( p h e n o m e n o n ) 的相关概念而得到的模型，其表示的含义独立于具 体的环境状态；显示( e x p l i c i t ) 表示概念及概念的约束都有明确的、显示的定义；形式 化( f o r m a l ) 表示本体是机器可读的；共享( s h a r e ) 表示本体中体现的是共同认可的知 识，反映的是领域中公认的概念集。它所针对的是团体而不是个体 本体的目标就是结构化领域知识，建立领域相关的统一的术语。给出这些术语之间 相互关系的明确定义，促进知识的共享和重用具体体现在以下几个方面1 1 1 4 , 第一章绪论 5 提出人时间 定义 1 9 9 1 n e c h e s 等【9 2 | 组成主题领域的词汇的基本术语和关系，以及用于组合术语和关系以 定义词汇的外延的规则 1 9 9 3 g r u b e r 6 1 l 概念模型的显示的规范说明 1 9 9 7 b o r s t 3 2 l 共享概念模型的形式化规范说明 1 9 9 8 s t u d e r 等 1 1 3 共享概念模型的显示的形式化规范说明 通讯( c o m m u n i c a t i o n ) ，主要为人与人之间或组织与组织之问的通讯提供共同的词 汇z 互操作( i n t e r - o p e r a b i l i t y ) ，在不同的建模方法、范式、语言和软件工具之间进行翻 译和映射，以实现不同系统之问的互操作和集成； 重用( r e - u s a b i l i t y ) ：本体是领域内重要实体、属性、过程及其相互关系的形式化描 述的基础。这种形式化描述可成为软件系统中可重用和共享的组件( c o m p o n e n t ) 当构造基于知识的系统时。用已有的本体作为起点和基础来指导知识的获取，可以 提高其速度和可靠性 可靠性( r e l i a b i l i t y ) t 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； 本体技术与其他a i 技术一样依赖于知识表示和推理技术，但它与通常的知识库系 统、专家系统和主体系统显著不同的是：本体更强调共享性也就是说本体所表达的内 容要为他人所充分接受，是共享知识，而不是带有个人观点的知识这种区分有点类似 于。知识”( k n o w l e d g e ) 和“相信”( b e l i e f ) 的区别一个知识命题是一个大家所接受的 客观描述，而一个相信命题是一个他人可能不接受的主观描述如“每个星期都有个星 期五是一个知识命题，我们很难想象会有人不同意这个论述，而“星期五是不吉利的” 则是一个相信命题前者为所有的人所接受。后者只为个人所接受。除此之外，还有约 定知识，如“星期五是每星期的第五天”是为许多人所接受，但一些人可能不接受，因为 他们会认为星期日是每星期的第一天，这只是约定的不同 1 , 3 1 2 本体的分类 根据不同方面( 如形式化