（计算机软件与理论专业论文）基于ontology的领域知识获取和分析.pdf

毒寨郎奄学靛疆圭磷究嫩学垃论支 摘要 摘要 随着信息技术的迅猛发展，人类社会藏雀从工业社会向知识社会转变，社会的经济形 态瓷褥获工壁经漭淘知识经济转鍪。在知谈事圭会孛，金效，家庭蠢个久鼹鳋谈鬟裳麸董窝 质的角度都将有较大程度的掇高。因此，掇供高效便捷的知识服务成为知识社会的个重 要的战略任务。 瑟羲，在入王餐麓领域，越惹多懿磷究者采鬟零髂论作为礴究王其。本棼谂簇藩予 哲举研究的范畴，指的是一个精确的概念化规范，涉及领域概念以及概念间的关系，其最 重要的两个特点就是重用性和共享性。 嚣琵，本文采瘸奉傣论露为疆究太巍穰知谖经理貔王爨。 在不同领域的不同应用中。本体的具体定义是不一榉的。在基于本体的知识获取研究 中，采用了建立本体的策略，分别在三个屡次上建立本体，即概念本体、元本体、越本体， 这三拿屡次数零舔蕴藏领域稚珏 零传库。菇一方覆，本体楚硬耩臻定义豹，穰塞然辘可班 利用本体进行知识获取。本文介绍了基于本体的半自动9 羽识获取方法。此方法分成四个步 骤：首先建立各个领域的知识本体，在此基础上整理文本知识。形式化后的文本知识须进 行编译帮检查方缒存入知识纛。最螽爰予知浚分褥工爨送行翔识求精。 作为知识分析的重要手段，知识联通这新的概念被提出来，其目的就是建立可互通 的知识网络，实现知识的可操作牲，满足知识求精的需求。同时，知识联通也能发现知识 痒懿矛露知识、残余知识，检验籍谖疼耱籀骞毪帮完整後，觚恧挺离知谖库静蹑豢。 关键字：本体论知识获敬知识分轿知识联遥 煎塞坚皇堂堕堡圭缝塑生堂垒堡奎 垒! ! 竺苎! a b s t r a c t w i t ht h ea d v a n c eo f i n f o r m a t i o nt e c h n o l o g ya n db i o l o g i ct e c h n o l o g y , t h eh u m a ns o c i e t yh a s b e e ns t r i d i n gf o r w a r d sk n o w l e d g es o c i e t yf r o mi n d u s t r i a ls o c i e t y , a n dt h ee c o n o m ym o d eh a s b e e nt r a n s f o r m i n gi n t ok n o w l e d g ee c o n o m y t h ed e m a n d so fk n o w l e d g ef o re n t e r p r i s e ，f a m i l y , a n dp e o p l eh a v eb e e ni n c r e a s i n gr a p i d l y 。弧姆a l le x p e c tt oa t t a i nm o l ea v a i l a b l ek n o w l e d g e 。s o p r o v i d i n gk n o w l e d g es e r v i c eo f h i g hq u a l i t yi su r g e n t 。 i nr e c e n ty e a r s ，t h eo n t o l o g i e s ，e x p l i c i tf o r m a ls p e c i f i c a t i o no ft h ec o n c e p t si nt h ed o m a i n a n dr e l a t i o n sa m o n gt h e m ，i sn o to n b t h er e s e a r c ht o p i co fp h i t o s o p h y , b u ta l s ot h es t u d yr e a l m o fa r t i f i c i a li n t e l l i g e n c e t h ea b i l i t yo fr e u s i n ga n ds h a r i n gi st h ei m p o r t a n tc h a r a c t e r i s t i co f o n t o l o g y s o ，w ea p p l yt h eo n t o l o g yt or e s e a r c hf o rt h ev e 科l a r g ek n o w l e d g ep r o c e s s i n g 。 t 酶c o n t e n to f o n t o l o g yd e p e n d so nd i f f e r e n ta p p t 泌a t i o n s ，i t c o n s i s t so ft h r e e l a y e r s ：c o n c e p to n t o l o g y , m e t ao n t o l o g ya n ds u p e ro n t o l o g y t h e s eo n t o l o g i e sa r ei n t e g r a t e di n t o l i b r a r yo fk n o w l e d g eo n t o l o g y o nt h eo t h e rh a n d ，o m o l o g yi se x p l i c i t l yd e f i n e ds ot h a tt h e k n o w l e d g ea c q u i r e m e n tc a nb ea c c o m p l i s h e d 。t h ep a p e ri l l u s t r a t e ss e m i - a u t o m a t i ck n o w l e d g e a c q u i r e m e n ta p p r o a c hw i t hf o u rs t e p sb a s e do no n t o l o g y ：f i r s tb u i l d i n gu pd o m a i n s p e c i f i c o n t o l o g y , t h e nr e a r r a n g i n gt h et e x tk n o w l e d g ea c c o r d i n gt oc o r r e s p o n d i n go n t o l o g y , t h i r d c o m p i l i n ga n dc h e c k i n gf o r m a lk n o w l e d g e , f i n a l l yr e f i n i n gk n o w l e d g eb yk n o w l e d g ea n a l y s i s t o o l s a sam e a no fk n o w l e d g ea n a l y s i s ，an e wc o n c e p t k n o w l e d g ei n t e r c o n n e c t i v i t yi sf i r s t l y a p p e a r e d ；t h u st h ek n o w l e d g eo p e r a b i l i t yc a nb er e a l i z e da n dk n o w l e d g er e f i n e m e n tc a nb e a c h i e v e d m o r e o v e r , t h ec o n t r a d i c t i v ea n dr e d u n d a n tk n o w l e d g ec a nb ef o u n d k n o w l e d g e i n t e r c o n n e c t i v i t ya l s oc a nc h e c kc o n s i s t e n c ya n dc o m p l e t e n e s so fk n o w l e d g eb a s e i naw o r d ， k n o w l e d g ei n r e r c o r m e c t i v i t yh e l p st oe n h a n c et h eq u a t i t yo f t h ek n o w l e d g eb a s e 。 k e y w o r d s ：o n t o l o g yk n o w l e d g ea c q u i s i t i o nk n o w l e d g ea n a l y s i s k n o w l e d g ei n t e r c o n n e c t n i t y l l 南京鄄魄学院学位论文独创性声明 驴 7 6 5 2 1 6 本人声鳃簧墨交静学位论文是我个人在等舞指导下避群韵凝究 工传及敬褥的疆突成果。尽我麓翔，除了文孛特剐热懿标注释致谢豹 地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的磷究成果，也不包 念为获得鬻东鑫瑟电学院城其窕教臀捉橡憋学饿或涯书露蠖罔趱的材 料。与我一间工作的同志对本研究所做的任何贡献均岂在论文中作了 鳃确的说明搏表示了谢意。 溪突囊餐名：基麓： 南京邮电学院学位论文使用授校声唆 窝寨郾邀学院、中篷辩学技术信息研究辨、潼豢豳懿馆骞投裸懿 本人所送交学位论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或萁 襁复制手段绦存论文。本人电子文档的内容靼纸威论文的内罂相一 数。除在保密期内的僳密论文外，允许论文被餐阅和僭阕，可戳公布 ( 包括刊登) 论文的全郝或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权 鬻京邮电攀院研究生帮办理。 研究生签名：导燃签名：飘期； 舞塞鳎电学l 瓣臻熨擞学垃论文 凳一肇弓l 言 第一章引言 1 。1 论文背景 近年来，随蒋电信业务运鬻支撑系统建设的逐步深入，有关电信的领域知识的工程应 磊越趣受裂夔涎久士懿耋甏。大量魏电稼效务管理系统震要电痿簸务瓣领域翔浚篱支 持，电信领域知识获取及知识滏示一直是十分必要而且嶷有相当难度的。我们迫切地需要 建立一个真正意义上的电信知识库，尤其在豳内，建立一个完善的电储知识库是从攀电信 锈壤磷究久受掇兔关注懿溺瑟。 知识获取和袭达的困难首先在于知识本身的广袤性、模糊性、不确定性、不完全性、 不透明性等。以往知识获取的途径主要是面向专家的，幽知识工程师通过与专家进行交谈 获露专韭懿浚。这在专家系统鹣建立过纛巾楚篷较葵鼙稳，毽是瑟巍专家静知识获联懿方 法存在以下的困难。 ( 1 ) 知识工程师要学习- r 几乎全新的领域知识； ( 2 ) 翔谈工程雾饕要寻技一位或多位曩鸯丰富知识瓣镶域专家，缳爱许多专家将健们 的荣救知识视为秘密而不愿公诸于众； ( 3 ) 知识工程师要尽可能多的从专家脑子里挖出知识，但不是姆一位专家都是名 努瓣老雾器； ( 4 ) 专家所提供的知识往往是比较粗的，而且常含有个人偏见甚至错误。知识工程 师必须对这些糨材料进行筛选、测试和重新组织； ( 5 ) 繇谖每经验不嗣，经验并不慧楚褥表示熬，宗销楚模糊豹鞠不一致静。专家往 往- 呶难于解释经骏，知识工程师更难理解宦们： ( 6 ) 领域知识与常识之阆没有清晰的界限，常识怒a # 形式的，笼限的，连续的以及 无鲶苓在鹃，赧谈工程掭缀难翔定应该获取耀鳖常识； ( 7 ) 知识获鞭不是一蹴而就的，它需骤知识工程师在很长一段时间内才能完成； 正如前述，知识获取的途径主要有龋釉，一种是鬻淘专家的，一静是嚣向对敷的。 蘩统计9 0 鞋士豹知谖胃获瓢文本中获取，掰戳我 f j 采瘸疆向对象豹纛接跌文本戴数攥库 获墩知识。 另外，本体论的应用受到越j 轻越多的重视，在很多豹有名的知识系统中，如美国d 。l e n a t 教授领导磷翻静犬鳌豹常识鲡浚库系统c y c ，p r i n c e t o n 大学b e r k e l e y 分校研制斡语言知 堕塞塑皇兰堕堡主堑壅生兰焦垒塞 笙二里! ! 耋 识库w o r d n e t 等，本体论都有不同程度的应用。本体论( o n t o l o g y ) 属于哲学的一个范畴， 2 0 世纪被定义为研究实体存在性和实体存在的本质等方面的通用理论。一方面，本体论研 究深层次上的知识，把知识工程研究中的知识向更深入和更本质的方向推进；另一方面， 本体论的研究独立于任何语言，因此本体论将会为不同系统之间知识的共享和互操作提供 手段。知识工程中的本体较为简单的定义是：本体论是被共享的概念化的一个形式的说明， 它是一个形式理论。 基于以上这些，本论文在处理电信领域知识的时候，引入了本体论的观点，建立了基 于本体论的电信领域知识获取和分析的方法。从电信领域的概念和关系、属性集出发，建 立一个便于理解和分析的电信领域知识结构，并支持满足一致陛的电信领域知识库的开 发。 1 2 知识工程中的本体论研究 本体论( o n t o l o g y ) 原为一个哲学概念，在2 0 世纪的分析哲学中，本体论是研究实 体存在性和实体存在的本质等方面的一般理论。计算机知识工程领域与哲学领域对本体论 的研究在本质上有千丝万缕的联系。知识工程的研究目标是挖掘和抽取人类知识，用特定 形式表示这些知识，使之成为计算机可操作的对象，从而使计算机具有一定的人类智能。 首先，本体论研究实体的存在性和存在的本质把知识工程向更深入、更本质的方向推进。 其次，知识工程中的知识是泛指的，包括不同领域、不同性质，不同目的的知识。不同的 知识系统使用不同的知识表示方法和推理机制，这使褥他们之间的知识难r 进行共享与互 操作。而本体论的研究独立于任何语言，因此本体论将会为不同系统之间知识的共享与互 操作提供手段。 知识工程中的本体( o n t o l o g y ) 一般指工程上的人造物。简单来说，“本体可以定义 为被共享的概念化的一个形式的规格说明”知识工程中的本体反映了一种对事物( 或领 域) 的认识观。这种认识观归纳起来有三点： 第一，强调实体存在于与它关联的其他实体以及自身的变化之间： 第二，具体的实体与它们之间的关联一起构成具体的存在，对具体的存在进行总的概 括，产生抽象的存在； 第三，这些实体及其之间的关联形成事物( 或领域) 的一个概念化。概括来说，本体 强调实体存在和实体存在的形式，并且，实体存在的形式可以从实体存在的性 质，实体与其他实体之间的关系以及实体自身的时变性来考察。 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第一章引言 1 3 本文的主要研究工作 本文主要介绍了一种应用本体论进行领域知识获取和分析的方法，给出了领域本体的 表示和描述语言，从电信业务出发，建立了能够充分对电信业务进行描述的电信业务本体， 这个体系主要包括本体体系、类、概念、属性、关系和公理集，主要是用来对电信领域知 识进行获取，形成框架形式的电信业务知识库，而公理库用来对己知获取的知识进行分析， 从而确保知识的一致性，并用作知识的完整性分析。 没有经过知识处理的与知识分析的知识库只能是一个知识库雏型，知识联通作为知识 处理与知识分析的一个手段提出来，其目的就是知识求精。本文着重讨论了基于is - a 层 次结构的联通方法，并论证了该方法可以准确对两类知识进行联通。 基于本体论的知识获取和分析还处于初级阶段，发展前景很好。 窟塞堂皇璺蹩婴主婴塞兰堂堡堡塞 笙三黧查堡蕊塑堕燕塑 2 。1 本俸谂豹定义 第二章本体论的研究基础 概念纯( c 。n c e p t n a ii z a ti o n ) 释必酝谈形式诧袋逸的基璃，怒掰关心赣域中的对象、 掇念移英毡安抟，以及它弱之阕鲍关象。 定义2 1 檄念化：结构c = ( d ，r ，其中d 是一个领域( d o m a i n ) ，r 是建立在d h 魄 鬃台或稳应笑氖。 1 9 9 3 年，蒺强s t a n f o r d 大学戋瑟识聚统实验室( k n o w l e d g es y s t o m sl 。a b or a t o r y ) 豹 t o m g r u b e r 谯定义2 1 基础上，绘出了辫1 个在售怠辩学镁域广泛接受的o n t o l o g y 疆式 定义：“a no n t o l o g yi sa ne x p l i c i ts p e c i f i c a t i o no fac o n c e p t u a li z a ti o n ”。( ；r u b e “ 认巍：壤念纯怒麸装定鼗熬凌发对疑表遮载氆器掰遴行疑一释按豢瀚、麓 乏泌蕊察。每 个知识麾、麓予知识痒的绩惠系统以及蒸予熟谈共事骢蟹缝a g e n t 羚雨客一个概念伍魏壁 器，鬣照显式的或薏懑式静。本体论楚辩菜一穰念纯所做的一种驻式的解释说鞠。本体中 浆对象以及它翻之阕浆关羝蹙逶 篷镪浚淡达语蠢鳃试汇寒接连熬。疆馥，霉戳潦j 童定义 畿知识袭达的专门术语采定义一个本体，娃入可以毽麟麴术潺描逑镁域嫠器鲍实髂、对藩、 必系激及过程等，并通过形式亿瀚公璨港限制辩规范这些术语的髂释和谴蠲。溺此严格地 滋，本体蹩一个遥辑理论鹣漆述镶捂遮。 1 9 9 8 年，n i c o l ag u a r i n o 试图线穰说明誊体论鞫壤念他鼹卷之闽静差蹦，并强鼗为 藜础对6 r u b e r 韵定义骰撵炼和修订。程g u a r i n o 蛹论述中，概念纯的内涵成；白讨论瓣重 焘，是遴一疹理释蘩患系统中o n t o l o g y 耩念戆关键。 g u a r i n o 认为定义2 。l 瓣概念纯懿窕义存焱局黻，筏涉及了镁域1 ) 中簧遴鹣数学关系， 躐者说避外黧关系，鄱关系r 只摘述了憾界的“一个”特定状态，并不是全部状态。要让 邂义真正骞慧义，懿簧一耪标雍方法装承这秘关系静内在含义，这就是将冀寇义灸簸所 霄霹能瞧爨碧黎会上的薅数。为魏，6 u a r i n o 蜉l 入“城空阕”d o m a i ns p a c e ) 鹣概念： 定义2 2 域空阍：结构( d ，w ) ，0 指菜领城，w 指这领域中所有可滟状态的巢 念，迄馥繇蠢霹戆道券。 又戳姥海藻磷定义了“概念关系”( c o n c e p t u a lr e l a t i o n ) ： 。 定义2 。3 ( n 亍概念关系：象函数p ”：w 一2 ”，从w 蛾射到d 上的所有n 元关 骶的集含。 童塞塑整兰墼壅主登塞兰鳖笙茎 然后对概念化做了重新定义： 定义2 4 檄念化：有序的三元组c 念美系黥集合。 第= 牵奉傩论躺研究基础 ( d ，w ，r ) ，其中r 是域空间( d ，w ) 上的概 可见，前面g r u b e r 采用的概念化( 定义2 。1 ) 一特定状态下的世界。于是，o u a r i n o 将结构 s t r u ct u r e ) 。 ，即结构( d ，r ) ，只是定义2 4 中菜 ( d ，r ) 另称为“世界结构”( w o r l d 在此基础上，为严格说明o n t o l o g y 的内涵，又做了以下定义： 定义2 5 预定世界结构( i n t e n d e dw o r l ds t r u c t u r e ) ：令概念化c = ( d ，w ，r ) ， 粼对饪一爵髭毯界箨，萁关予e 静“预定整赛络构”为 s 。= ( d ，r w c ，其咚i 足。= 反w ) b r 是r 中元素鲍( 撼对予妒的) 终廷的集 合。 而s c = s w c i 旷w ) 则表永了所肖关于c 的预定世界结构。 定义2 6 令l 为一逻辑语言，v 为其词汇集。l 的一个模型( m o d e l ) 定义为结构( s ， 1 ) ，其孛s = ( d ，r 为猿器缝褐， ：￥一蛰0 r 为一个辩释函数，褥d 懿元素捂糯 到v 的常量符号( c o n s t a n ts y m b o l s ) ，将r 的元素指配到v 的谓词符号( p r e d i c t t e s y m b o l s ) 。 竣上定义中，i 冀安表达了镬蠲谲汇集v 辩领域d 稻关系r 所进行豹箍述箴解释：v 中的常量符号( 如名词筹) 描述解释d ，而v 中的谓词符号( 如动词答) 则搂述解释r 。这 样，定义2 6 中l 的模型，即结构( s ，i ) ，其实魑对语言【j 的种特定的外延解释 ( e x t e n s i o n a li n t e r p r e t a t i o n ) 。 类似地，根据定义2 4 ，扩展宠义2 6 的内涵，给出以下定义： 定义2 7 令l 为一逻辑语言，v 为其词汇集，则定义l 的本体承约( 0 n t o l o g i c a l c o m m i t m e n t ) 沟 ( = e ，j ) 。其中c = 为l 韵本体承豹。称模 型( s ，i ) 兼容于k ； 如果： o s s q 对于每一个实例。，i ( d = j ( 0 ： 存在一个世界矿，对于每个谓词符号p ，i 将其映射成为j ( 曲的一个“可承 南京郯魄学院硕士磷究生学位论文 第二章奉体论靛舔巍基穑 ，即存在一个概念关系d ，使得j ( 脚= p 八p ( 曲= i 羽与k 兼容斡b 静所有模黧静集合歹i ( l ) 称惫l 关予k 酶“预懋模鳘”( i n t e n d e d m o d e l s ) 集合。 邋过上述定义硪以看出，本钵是为说鹳菜谱言词汇表瀚内在意义两设计豹一套逻辑公 理。绘定一个语畜l 和本俸承约k ，语言l 的本体就是罄于戳下目的丽设计的逻瓣公理 集合：其自身模型尽可能地接j 魔依照k 的由语言l 描述的所有预定模型。但事实上这样的 逻辑公理集合不容易找到，本体只能以一种阉接的方式详缁说明一个檄念化。 灏此在澄清本体、预定模黧和概念他的蒸础上得到下面的本体的定义： 愆义2 9 本体论是一个逻辑理论，用来说明一个正规( f o r m a l ) 词汇袭的预定含义。 嚣挠本体是谣富相关趣，瓤强念佬则是谬言芙关豹。认渣这一点瑟本搏集戒、融合窥 转换鄱非常重要。另乡 在上述定义中，概念化是比本体论( 仅限于倍感科学中) 更为广泛 的概念，前者更按近领域的事灾和哲学上的本体论。对于这一点，厝泶的文献又从本体 论由褥学到信息孝肆学转换静角痰给出了较好救解释说明，琏该说这对透期理瓣筵想辩学 中的零体论是有较大帮助的。 此外，w i1l e m 。s t u d e r ，b e n j a m i n s 和f e n s e 以及不问的研究团体根据自身需求对本 体绘嶷了不同豹释释襄定义，熬扶总体理论主说，基本没露超窭翦瑟鼹位学者绘出戆定义。 因诧，在本文中我 f j 所使用的本体的定义主娶依照o r u b e r 帮g u a r ir i o 这两位学者的说法， 为我们形式化的研究本体的集成，共享以及系统应用提供个良好的熟础。 2 。2 本体麴构建规粼和评价标准 2 2 + 1 本体的梅建规划 本体建立还没有形成一个标准化的过程，不同的研究小组通常采用自己定义的服则、 设计标准和建立步骤。本文从概念和关系、属性集出发建立领域本体( d o m a i n s p e c i f i c o n t o l o g y ) 。在建立搴锌对，蠢戆基磋蔑弼鬃遵守： 本体必颓放映现实世界，本体中的概念也必须殿映现实世界； 由于领域知识是不断熙新发展的，阁为没有一种难确的方法w 以对领域知识避行 建模，嚣筵，最驽戆熬决方法藏惫麓子壅蘧竣诗本镩； 本体的歼发是一个薰簸的过程； s ose眦k妻m ” 谖 。洲 南京邮电学院碗士研究生学位论文第二章奉体论的研究基础 本体中的概念应该是对象( 物理对敷o r 逻辑对象) 和关系，它们很可能怒知识源文 零孛斡甸子瓣襄谴( 对象) o f 动词( 美系) ； 2 2 2 本体的评价标准 嚣兹营邋缺乏对本髂鹃严格魏评狯技术，虽然蔡整可戬通过参考各螽豹反溺领域豹文 献而得到有效验证，但许多应用中的商朦本体因无法获取所有领域的知识而不可能进行验 诞。构建一个本体的代价不在于创造霞向特定领域的形式语言，而在于系统开发出来以后 鼹本倭懿维护，因为绝瓣宠美懿奉俸蹩笼法傈涯或蹩不存在豹。 重用性和拭享性是本体的两个最基本的特征，因此，本体的评价要考虑这两个因素。 本体评价包括： ( 1 ) 瓣每个本俸酌定义秘公理酌评价。 ( i i ) 本体定义集合和公理集合必须是明确的。 ( t l i ) 本体之间的调用关系要明确。 浚上的本体评臻内容主要是孺来评狯本体定义是否正确。评价本体述袋遵循7 f o 1 g r u b e r 于1 9 9 5 年在 t o w o r d sp r i n c i p l e sf o ft h ed e s i g no t l ( ) n t o o g i e sl , s e df o r k n o w l e d g es h a r i n g 中提出的5 条原则： 弱确缓和客褒性( c o n c i s e n e s s ) ：部本钵波该用自然语言对所定义米潺给出疆确 的、客观的语义定义： 完全性( c o m p l e t e n e s s ) ：即所绘出的定义怒完整的，完全能够表达鼹掇述术语鲍 含义： 一致性( c o n s i s t e n c y ) ：即由术语得出的推论与术语本身的含义是不相容的，不 会产生矛盾： 最大蕈调可扩震饿( e x p a n d a b i l i t y ) ：部陶本体中添期涎用或是专盟的术语时， 不需骚修改其已有的内容； 敏感性( s e n s i t i v e n e s s ) ：即对待建模对象绘出尽可能少驰约束； 另辨，飘用户的角度出发，还要献本体簸可理解性、可用性、有效性来对本体进行评价。 7 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第三章领域本体的建立 第三章领域本体的建立 领域本体大体由如下5 种元素组成：类( c a t e g o r i e s ) 、槽( s l o t s ) 、公理( a x i o m s ) 、 类间关系( r e l a t i o n s h i p s ) 、实例( i n s t r a n c e s ) 。 ( 1 ) 领域本体中的类可称为概念类，是广义上的概念。一般认为，类是具有类似性质 的所有个体的抽象，这里的个体称为类的实例。 ( 2 ) 槽是类和实例的描述符，用以描述对象的一种属性，或是与其他对象的关系，并 由此分为两类：属性和关系。 ( 3 ) 公理用于表示一些永真式。在电信领域本体中，各元素都有特定的含义，元素之 间也存在着关联和约束。 ( 4 ) 类间关系有很多种，其中最重要的是继承关系( i s a ) ，或称“是子类”。通过继 承关系，本体中所有类形成一个有机结合的层次结构。在继承关系基础上还可以定义其他 的类问关系。 ( 5 ) 实例是类包含的基本元素，是本体中最为具体的对象。一个类的所有实例构成此 类的外延或称实例集。不同情况下，可以根据本体的描述粒度来决翩9 b 些对象是实例。 本章我们将详细的介绍了本体的表示和描述。并以电信领域知识为例，对电信业务本 体的建立进行了研究。 3 1 1 相关定义 3 1 本体的表示与描述 概念、属性和关系是电信领域本体中最基本的知识构成。在建立本体时，首先要确定 本体所涉及的范围，以确定该学科所包含的概念、属性和关系。下面给出相关定义 定义3 1 ：概念( c o n c e p t ) 是指客观事物在人脑中的反映，是事物本质的反映，是 对一类事物进行概括的表征。概括的说，概念是客观事物的名词性标识。“概念”所代表 的客观事物可能是具体的，也可能是抽象的。如：“电信业务”是一个概念，“小灵通”是 一个比“电信业务”更具体的概念，是“电信业务”的实例化。 定义3 2 ：属性( a t t r i b u t e ) 是描述某一特定概念类中实例的相关特性。从逻辑的 角度来说，属性就是反映概念性质的一元谓词。如：“协议”是“电信业务”的一个属性。 概念和属性之间并没有绝对的界限，“概念”的“属性”其实也是一个“概念”。每个概念 堕塞堂皇堂堕堡主婴塞兰兰垡堡壅 兰三里塑堡查堡竺堡皇 都对应于一个相应的属性集 a 1 ，a 2 ，a n 定义3 3 ：关系( r e l a t i o n ) 是反映多个概念内在联系的多元谓词。如：“导致”是 一个二元谓词，表示两个概念的因果关系。关系通常是用来表示一个命题或公理。 进一步研究领域知识的特点，我们还发现很多领域知识之间既有差异也有重叠，因此 在设计本体的时候，既要分清本领域独有的概念又要分清与其他领域所共有的概念以及这 些概念的属性、概念之间关系、属性之间的关系，从而找出本领域知识的规律。从这个角 度出发，我们把知识本体分三个层次定义，即概念本体、元本体、超本体。 图3 1 领域本体的组成 第一层主要是概念本体，是概念及其关系、属性集定义，即0r d , e 以 其中口 表示领域知识，f 表示领域概念，斤表示概念间的关系，爿表示概念属性。 第二层为元本体，是对概念之间、关系之间、属性之间以及概念、关系、属性三者之 间的关系及其规律的描述。 第三层为超本体，定义本体之间的关系及操作。超本体的解决办法很大程度上是数学 问题，目前暂不讨论。 9 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第三章领域本体的建立 3 1 2 本体的表示 銎3 。2 镢域奉蒋懿瀑次缕掘 要设诗突翔往比较焱酌本体，蓄先爱解决豹阏蹶是选择零钵的表示方法。西前，本体 的表示方法谢：基于逻辑的、基于框架的和基于w e b 页面的。其中基于逻辑的以一阶逻辑 为代表，基予框架的主袋有框架逻辑，基于w e b 页蟊的表示方法有：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 ) 繇l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 稻黼磷乙( y p e r t e x tn a r k a p l a n g u a g e ) 等等。其他的本体表示方法还有o i l ( o n t o l o g yi n t e r c h a n g el a y e r ) 它是由 o n t o k n o w l e d g ep r o j e c t 襁i b r o w 提鲢 的一种表示谣言，熔合了瑟鸯描述逻辑语义的框架 霜基于w e b 溪匿标准鹊 藉法( 鞠l 、r d f ) 。 框架逻辑的本体表示方法沿袭了面向对象的思想，具有很好的结构性，横块化程度很 高，而且从焱蕊上容易让人理解和接受。另一方露，框架逻辑还其夜丰富的落义逻辑，这 对予接理来说是必不可少麴。毽魏，强穗信领域本体设计孛，我 j 采用框架邋耩的本体表 示方法。如阉3 3 所示，这个表示形式避有不完善的地方，有待继续研究，使熊日臻完善。 1 0 南京邮电学院磷士研究生学位论文第三章领域本体鲍建立 熙3 3 本体的形式促表暴 曼塞塑皇堂堕堡圭黧塞生堂焦堕苎 3 1 3 本体的描述语言 第三章领域本体的建立 我们的本体描述语言就是一种框架诺言( f r a m el a n g u a g e ) ，吸收了( g e n e r i cf r a m e p r o t o e 0 1 ) 静设诗愚憋，主要是对类绘窭静蕹述。下瑟绘密描述语言沟其锩内容： 一类 类的文法如图3 4 所示。 图3 。4 类的文法 其中，“槽定义”定义类的予类和实例可以使用的槽，一部分糟有槽值，部分槽只 楚给岛说明，并不赋值；“类自身知识”是一释特殊的稽，箍有槽值，用来定义类本身其 蠢的熟识，这浆分的知识不鹱被类的子类鞠淼实铡继承。 本体中类的描述有两种作用；第一，是类中包含知识，骥中的知识可以是关于类本身 的知识，也可以是类实铡的共性；第二，类对子类和实例的描述骰出的规定，限定子粪祁 实例能够使用的描述德( 邸撼) 下面给出一个类问关系的定义： 定义3 4 任意两个类c 1 和c 2 ，如莱任意个体x ，x 是g 的实例蕴含x 楚( 之的实例，那 么c l 和c 2 之间存在继承关系( i s - a ) ，记为c 1 继承c ：，或i s a ( q ，c ：) 。其中，q 称为c 。 静父类( s u p e r - c a t e g o r y ) ，g 称瓷c 2 韵予类( s u b c a t e g o r y ) 。 由定义甄，继承关系怒类上豹一令镶净，淡示三令含义。第一，g 霹戳霞臻g 中豹诿 览( 即q 中豹援性，关系，羼关鹌方法) ；筹二，c 邈锤c 2 巾瘊舂公理；楚三，蓉p 是g 孛 的概念，则p 必然是g 中的概念。 定义3 5 任意两个类c l 和g ，如果不存在个体x ，使得x 同时是q 和c 2 的实例，那么 称c l 和c 2 是相离的( d i s j o i n t ) ，训j d i s j o i n t ( g 。g ) 。注意：d i s j o i n t ( q ，g ) - 与d i s j o i n t 南京邮电学院硕士研究生学僦论文第兰章领域本体的建立 ( c 2 ，c 1 ) 是等价的。 二。穗 在擞述语蠢中，凝重要的就是关于横的定义，这是描述的中心，在图3 5 中给出了槽 寇义的疑体内容。 圈3 5 攒定义 槽依据性质可以分为四种类型。 属性稽，简称属性。属落为名谲，描述类或安侈菜方面的知识；属设槽又分为 毒尔爝性接和菲布容属搜楗。鸯尔属键搪对废予一元蘧词。 关系槽，简称关系。关系为动词，相当于二元或多元谓词，表示类、实例之间的 关系。 属关搪，篾拣属关。骥可以为参遽也霹必关悉妁横。 方法槽。简称方法。 楷值的类墅院较复杂，可以分为简单类型和熨合类鹜。 麓攀炎型寅：整数、实数、分数、数爨、毙铡数、譬拿睾串、对闻等。 复合类型有：整数数组、实数数组、分数数维、数量数组、比例数数组、字符串 数组、时间数组等。 予类、父类豹攒之间鸯一秘继荦_ 饔发鼹戆芙系，揍况铡举翅下： 1 子类仅继承父类的横名，并给出糟赋新值。如属性“又称”，在不同的类中其德一 般不同。 2 ，予类继承父类戆搪名和部分攘毽。麴属性“逶羯藏圉”，父类戆逶愆莛骥显然後捂 塑塞塑皇兰堕堡主塑壅皇堂垡堡奎 笙三童塑堡查堡! ! 垒苎 子类的适用范围。 3 予类完全继承父类的槽和槽值。如属性“代表业务”，某个业务类的代表业务显然 也是其父类的代表业务。 3 2 1 电信领域知识概述 3 2 电信领域本体概述 我们要确定电信领域本体的内容和范围。作为一个涉及面很广的学科，电信中的对象 十分丰富。 依据中国邮电百科全书( 电信卷) 电信领域的知识包括：电信网、电信业务、电 话通信、载波电话、数字通信、通信线路、光纤通信，无线电通信，微波通信、卫星通信、 移动通信、电报、数据通信、图像通信、通信电源、电信测量、信息论、信号处理、传输 理论、话务理论、以及电信技术基础等等。涉及电信的理论、技术、设备、业务、经营与 管理。 首先，电信是以通信为基础的，而通信又是一门非常专业的技术学科，从而电信与物 理、电子、计算机等相关学科都有天然而广泛的联系； 其次，电信又是面向市场客户的，具有许多社会学科的一般特点。比如有电信的管理、 网络规划、财务与融资、人力资源和市场营销等等； 3 2 2 电信业务本体 电信领域本体涉及的内容太多，以下我们仅以电信业务为例，介绍一下电信业务本体。 电信业务本体有两个特别重要的部分，一是本体体系，二是类。首先要给出电信业务本体 的体系，在对电信业务这个概念进行分类的时候，有很多方法，比如根据通信的原理，根 据有线和无线，根据运营商；这里，我们采用中华人民共和国电信条例所附的电信业 务分类目录，来建立本体体系。其本体形成的树结构如图所示：根结点为电信业务，电信 业务子结点为基础电信业务和增值电信业务；在其下子结点是两类电信业务：在各个两类 电信业务的子结点是具体的电信业务，如：固定通信业务，无线寻呼业务，信息服务业务 等等。 1 4 蓬窿整查兰夔矍杰鍪塞皇兰熊笙塞一羔譬遣墅魏璺塑!璧墨墨 錾3 ，6 彀蠹鳖务奉体体系 3 3 电稿领域本体的建立 豢上给溅了一审零舔谬缨熬疆述谬言彝一令毖较凳整戆瞧蕊效务本毒摹爨，绶壤这些， w 戳对蕺倍娩务本俸串豹爨进露糖述。下瑟圭要说鞴壤蕊鼗务戆类中簧蕊害鹣耩桎韵关 浆，以及对鬯们进行分析。 3 3 。1 怠饿激务疑其聪瞧 电镱业务燕毫信缀薰骚瓣一令知识髅壤，它爨样缀多的镁蠛知谈舔卷缀密壤斡联 系。它戆藩瞧魏话毅寒淼瑾、标准、璃能、设备、协议、霹终、诗费方式，逡馨藏、骥务 对象等穰多方谣。在这蟹，为了研究籍的方便，我们托l 电信业务的瘸性分为技术烈属性和 审搔型瘸性。冀中电臻鼗箨盼技本鍪瓣谯燕要指遥僚艨瑾、栋准、谂议等等，是撩述电绩 簸务技术褴疆静属经：嘏髂簸务翡潦场蹩潺犍主要掇逡营商、爨爨、爨务等等，楚捂述嗽 僚弛务市场襁聪的属性。 1 5 整塞塑塞兰鏊堡主鳖窭塞丝垦奎 篓三兰簦簦查整塑塞兰 ( 1 ) 、电信业务的技术型属性 电信业务的技术型属性最用来说明电信业务的一些蕊本的技术性质，主要包括如图3 7 掰承瓣凡个方嚣瓣内容。 闼3 7 电信妲务技术型属性 在箍透一个毫信盈务簿，罄先涉及静簸跫莫工律藤纛。其包括静内容很广，我 | l j 碍竣 通过其工作原理知道某一电信业务的信号方式，模拟o r 数字；工作方式，单工、双工等； 其它还有包括，信道、信源、带宽等等。如此可见，工佟缀理是对电信业务最基本的个 度爨。然后，我鬣会关心电僚攮务静性麓攒栎，穰羧系绫的主要毪戆糖标有：信嗓托、信 道、带宽等：而数字系统的主攒性能指标有：传输容量，频带容量、频带利用率、传输损 伤等。性能指标是描述电信业务的一个很熬要的技术指桥。其次协议是电信业务另个技 拳耩经，逶信双方必须要遵镶稽瓣静通信协议，因照，协议也是一耱霹电信韭务的度量。 其他的技术属性逐包括，设备、计费等等。从以上的分析可以看出，电信业务技术属性是 对电信业务一手孛技术层面的废爨，从技术方颟来测定一个电信业务。圆此，可以在电信业 务类的基磴上，将这些方面戆耩往籀取出成兔电蓿盈务炎静一个下筏癸。密电信簸务类来 实现。如图3 8 绘出了电信业务协议属性类的一部分。 1 6 南京邮电学院硕士研究生学位论文 第三章领域奉体的建立 d e f c a t e g o r y 电信业务协议属性 属性：全称 ；类燮字符宰数维 ：注释“协议的完撼中文名” 嚣性：葵文名 ：类型字符串数组 ：注释“协议豹宠熬英文名” 属性：简称 ：类型字符审数组 ：注释“协议的简称” 属性：发起人 ：类蝥字符串数缀 ：注释“协议最初的发起人o r 公司” 耩牲；铡定缀织 ：类烈字符串数组 ：注黪“镑议躲剁定组织，基懿嚣骣土主要有：i t u 、j t 盯等” 属性：协议主鬻内容 ：类型字符串数缎 ：注释“协议的条款，包括原理，技术指标，通信制式等” 属性：选用范围 ：类黧字符率数缀 ：注释“协议的应用领域，比如网络层o r 数据层” 耩毪：生效爵阕 ：类测时间 ；注释“块议豹逶i 逢豹薅翊” 属性：版本号 ：类裂实数数组 ：注释“协议的各个版本号” 圈3 8 电信业务协议属性类( 部分) ( 2 ) 、电髂韭务瓣枣场魁属搜 对乎任何的电信业务米说，都需要面向市场，所以电信业务的市场属性对于研究和开 发电信业务都有非常重大酌意义，因此，如何 琵好地描述电信业务施市场型属髓就显褥更 熬重要了。爨撑对彀售业务夔毒场型属羧进行分类，其髂内骞妇爨3 9 黢示 l ， 毒塞酆电学靛疆掰究生学稼论文 第三牵壤城本体鹁建立 图3 9 电信业务市场型属性 鬯蘩遂务密场型满性主瑟峦美令部分疆残，包摆邀营巍，这是魄信韭务运营豹圭毒拳， 各种电信业务主要由遮营商分别经话。服务对象，在市场竞争日益激烈的今天我们必须要 细分市场，针对不同的客户需求提供相应的服务。服务区域，现代电信业务十分的发达， 黢有隧上瓣，巍寿海上静，还寿空瘸；今螽还有霹能爨现区域性懿魄狺运薄琵务齑，黢务 质量，是电信业务运街商的根本。资费，是目前大家挖为关心的话题，对于电信业来说就 需要做好两方灏的工作，一是，电信业务的市场营销；二是，提高熬个电信业务运营的管 理。 电信业务运营商属性是对运营商的一个比较详尽的说明，包括缀多的内容，在图3 。1 0 中我们只给出了其中部分的属性。 l 暑 囊寮瓣鬯学斑醺士辑究艇学整论文 第三章壤壤奉体豹建立 电信业务运营商属性 嚣魏：全黎 ：类型警符串数组 ：注释“运营商完整的名称， 属性：英文名 ：类型譬终串数组 ：注释“逶营商完整英文名， 属饿：简称 ：类型字符串数组 比如中国移动通俗集团公司” ：注释“运营商的篱称，比如中翻穆动、e 凇c ” 嚣羧：公司蛙凌 ：类型簪符串数组 ：注释“公司的所有制结构” 属性：企业文化 ：类型譬褥串数缀 ：注释“企数长裁运蘩进程中形成靛文证” 属憔：运营业务 ：类型字符串数组 ；注释“主要是运营靛电信业务” 嚣镶：运营区域 ：类型字符串数组 ：注释“运营电信业务所覆盖的地区” 属性：公司规横 ：类型譬簿事数组 ：注释“公司的大小，实力” 属性：客户数 ：类型时间 ：注释“在不淘豹时阉段，公司联绷有的客户数” 藩赣：投诱 ：类型时间 ：注释“投诉受理” 属性：各地分公司 ：类型实数鼗组 ：注释“全国性酶公司在各省、市的分支结构” 图3 。1 0 电信妲务逶营商属瞧类( 部分) 3 3 2 电信业务及其关系 关系在类中趋报重要的一个部分，它将一个概念与其它的概念和对象联通起来，起到 1 9 南窳摆电学；强联磷究生学谯论文 茧兰章壤域本体熬建照 了一定的知识联通的作用。关系的冗属性是用刻画关系的性质。表3 1 列出了一魑电信业 务关系及其元耩往。 关系解释 是一个( i s a )有元耩往；i # 对称性、转递往 概念部分( c o n c e p t u a l p a r t o f )确兀属性：q 对称性、受限传递性 辐邻( a d j a c e n t t o )有元耩性；自反狡、对称性 相离( d i s j o i n t t o