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信息资源组织方法论本体方法 目录 什么是本体 本体有什么作用 本体如何发挥作用 本体如何生成本体应用举例 本体是 概念体系的规范 aspecificationofaconceptualization gruber 1993 本体是对概念体系的明确的 形式化 可共享的规范说明 anontologyisaformalandexplicitspecificationofasharedconceptualisationofadomainofinterest studer1998 本体是对于存在的研究或科学thescienceorstudyofbeing 见牛津英语辞典 什么是知识本体 ontology建模元素 类 classes 或概念 concepts 对象的集合关系 relations 在领域中概念之间的交互作用 如子类关系函数 functions 特殊的关系 关系的前n 1个元素可以唯一决定第n个元素 如mother of就是一个函数 mother of x y 表示y是x的母亲 公理 axioms 代表永真断言 如概念乙属于概念甲的范围 实例 instances 代表元素 就是对象 本体的功能和作用 在人 机器 表现为软件代理 以及人与机器之间共享对于信息及结构的共同理解实现一定程度的领域知识的重用知识本体可以明确领域假设 使领域公理得到明确描述从而达成共知对于领域知识进行分析 明确 并使其形式化 whydevelopanontology tosharecommonunderstandingofthestructureofinformationamongpeopleorsoftwareagentstoenablereuseofdomainknowledgetomakedomainassumptionsexplicittoseparatedomainknowledgefromtheoperationalknowledgetoanalyzedomainknowledge 本体对于世界的假设 世界是由对象组成的thereareobjectsintheworld 对象有属性特征可以被赋值objectshavepropertiesorattributesthatcantakevalues 对象之间有各种关系objectscanexistinvariousrelationswitheachother 属性与关系并不是一成不变的propertiesandrelationscanchangeovertime 不同的时间会发生不同的事情thereareeventsthatoccuratdifferenttimeinstants 总是有一些事件发生一些过程有一些对象会参与thereareprocessesinwhichobjectsparticipateandthatoccurovertime 世界以及其中的对象会有不同的状态theworldanditsobjectscanbeindifferentstates 一个事件会引起另一些事件或状态eventscancauseothereventsorstatesaseffects 对象会有许多部分组成objectscanhaveparts chandrasekaran etc1999 本体对于数字图书馆的作用 提供与描述型元数据有关语义描述的知识地图提供资源库领域知识的规范描述提供元数据映射方案 集成到数字图书馆体系中的元数据服务中 成为协议的一部分提供智能代理与信息环境之间基于语义的理解机制作为跨平台 跨系统之间的通信中介分布环境下查询请求的语义理解数字图书馆中的数据挖掘 本体方法弥补元数据方法的不足 元数据方案不具有普遍适用性 无法克服特殊性与一般性的矛盾 而形式化的知识本体可以提供一种在元数据方案之间自动映射的机制 通过语义web服务的体系架构进行实现 元数据应用难以实现元数据方案本身的进化 而知识本体可以提供信息系统的其它视图 只需要通过自动或半自动的手段应用新的元数据方案 元数据方案自身难以对不同知识体系 不同 粒度 的资源进行描述 而知识本体正是起到这个作用 从而实现异构资源和系统之间的语义联系 单纯的元数据方案对于数字资源的整个生命周期的描述非常困难 而采用以诸如frbr模型为基础的知识本体 这个问题便迎刃而解 不同生命周期的知识产权属性也非常易于描述 本体的功能实现 本体的特点 共享 sharedunderstandingwithinacommunityofpeople描述 declarativespecificationofentitiesandtheirrelationshipswitheachother推理 constraintsandrulesthatpermitreasoningwithintheontology服务 behaviorassociatedwithstatedorinferredfacts 知识表达工具 本体的实现方法比较 本体方法的实现机制 本体开发工具内容采集或创建系统存储于检索系统本体推理中介 软件 服务 应用集成 仅仅有形式化的本体是不够的 就像叙词方法必须要有情报检索系统支持一样 本体也需要实现机制和系统支持 包括 本体描述举例 本体描述语言owl 由daml oil发展而来基于rdf和rdfs分3个版本lite dl full 知识本体的创建 本体需求分析 1 所构建的知识本体覆盖的学科领域 该学科领域资源的基本状况 2 知识本体的建设目的 任务要求 实现的社会与经济效益 3 利用知识本体的基本用户与核心用户 用户需求的基本特点 4 较之其他资源系统 知识本体将提供什么样的服务 5 知识本体和其他资源系统的关系 包括资源的进一步映射和整合 6 知识本体在建设时间 进度上的要求 本体规划 1 明确计划中要达到的工作目标 论证工作的重要性和必要性 2 明确工作的具体任务和要求 每一时期的中心任务和工作重点 对任务进行层层分解 列出工作责任矩阵 确定完成工作的优先次序 3 明确计划中各项工作开始和完成的时间 在任务分解的基础上进行统筹规划 以便进行有效的控制和协调 4 说明完成计划的方式方法 具体措施 对资源进行合理分配和集中使用 并进行综合平衡 5 规定控制标准和工作指标 也就是说必须做到什么程度 达到什么标准才算完成了计划 本体构建 复用利用工具 确定本体概念间关系 1 确定领域知识本体的核心概念集 2 构建领域知识本体概念关系 3 将本体概念及关系模型化 本体编码 本体的形式化编码阶段就是用选定的本体语言来描述知识本体多种方法都可以描述本体 例如关系数据库 逻辑 owl 主要要看如何实现 本体评价 1 本体的完整性 即本体是否包括了该领域重要概念 概念及关系是否完整 概念的等级 层次是否多样化 2 本体的清晰性 即本体中的术语是否被清晰无歧义的定义 除了规范的主题 分类术语外 对本体进化产生的概念是否给出明确 严格的语义定义 3 本体的一致性 即本体中的概念间的关系在逻辑上是否严密 一致 能否支持本体在语义逻辑上的推理 4 本体的可扩展性 即本体可否顺利实施进化 本体能否在层次结构上可扩充 在语义上可丰富与完善 能否加入新的术语概念 5 本体的兼容性 即本体的开放性和互操作性 本体能否和其他领域本体及相关资源系统进行映射 包括系统层 逻辑层 语义层 表现层等的兼容和互操作 本体工具 本体工具一般可以区分为 本体开发工具 developmenttools 与本体映射工具 mappingtools 前者包括 prot g 2000 ontoedit oiled webode ontolingua等后者包括 prompt onion observer chimaera fca merge glue等 我们因为不涉及具体的应用 所以不关注映射工具 但是本体领域一直极为关注不同本体的集成 映射等 所以映射工具也是十分重要的一块 评价本体开发工具的指标 互操作性 包括把其他本体导入到此开发工具 把用此开发工具编辑出的本体导出为各种本体语言等知识模型的表达能力 expressivenessoftheknowledgemodel 灵活性 可变性 scalability 可扩展性 extensibility 推理的支持程度availabilityandcapabilitiesofinferenceservices可用性 usabilityoftools 本体工具比较的一个案例 这是一个全面的对本体工具的对比 共对比了52个本体工具 此案例中对比的指标 共17个对比指标tool 名称version 最新版本releasedate 最新版本的发布日期source 设计或者维护的机构modelingfeatures 本体的分类体系baselanguage 本体描述语言websupport use supportforweb compliantontologies e g uris and useofthesoftwareovertheweb e g browserclient import exportformats 可以转入或者转出的其他语言graphview 是否支持图形界面consistencychecks 是否有一致性检测multi usersupportfeatures 是否支持并发用户 另外的对比指标 mergingsupport 是否可以从现有本体中对比 合并以产生新的本体lexicalsupportcapabilities 对词汇的处理能力如何informationextractioncapabilities 是否可以直接从文本中提取出术语commentspertinent 是否有注解moreinformation 本体工具网址contact 本体工具联系邮箱 本体工具介绍 protege2000 问题讨论 知识本体重用时对知识本体的评价问题知识本体的互操作问题知识本体的使用问题 本体的种类 普通 一般或常识 本体 高层本体或顶层本体 领域本体术语本体terminologyontologies形式本体formalontology混合本体mixedontology表现本体representationalontologies任务 方法本体taskandmethodontologies局部本体regionalontology 通用本体commonontologies 关于世界的最一般的认知capturegeneralknowledgeabouttheworld设计最一般的标识和概念 如时间 空间 状态 时间等providebasicnotationsandconceptsforthingsliketime space state eventetc因此对于许多领域都有用asaconsequence theyarevalidacrossseveraldomainse gontologyaboutmereology part ofrelations upperontologyortop levelontology generalleveldescriptiveterms 领域本体domainontologies 关于领域知识的本体capturetheknowledgerelatedwithaspecificdomaine g electronic medical mechanic digitaldomain 术语本体terminologyontologies anontologywhosecategoriesneednotbefullyspecifiedbyaxiomsanddefinitions 例如wordnet anexampleofaterminologicalontologyiswordnet whosecategoriesarepartiallyspecifiedbyrelationssuchassubtype supertypeorpart whole whichdeterminetherelativepositionsoftheconceptswithrespecttooneanotherbutdonotcompletelydefinethem mostfieldsofscience engineering business andlawhaveevolvedsystemsofterminologyornomenclaturefornaming classifying andstandardizingtheirconcepts axiomatizingalltheconceptsinanysuchfieldisaherculeantask butsubsetsoftheterminologycanbeusedasstartingpointsforformalization unfortunately theaxiomsdevelopedfromdifferentstartingpointsareoftenincompatiblewithoneanother 形式本体formalontology aterminologicalontologywhosecategoriesaredistinguishedbyaxiomsanddefinitionsstatedinlogicorinsomecomputer orientedlanguagethatcouldbeautomaticallytranslatedtologic thereisnorestrictiononthecomplexityofthelogicthatmaybeusedtostatetheaxiomsanddefinitions thedistinctionbetweenterminologicalandformalontologiesisoneofdegreeratherthankind formalontologiestendtobesmallerthanterminologicalontologies buttheiraxiomsanddefinitionscansupportmorecomplexinferencesandcomputations examplesofformalontologiesincludetheoriesinscienceandmathematics thecollectionsofrulesandframesinanexpertsystem andspecificationofadatabaseschemainsql 混合本体mixedontology anontologyinwhichsomesubtypesaredistinguishedbyaxiomsanddefinitions butothersubtypesaredistinguishedbyprototypes thetoplevelsofamixedontologywouldnormallybedistinguishedbyformaldefinitions butsomeofthelowerbranchesmightbedistinguishedbyprototypes 表现本体representationalontologies providerepresentationalentitieswithoutstatingwhatshouldberepresented awell knownrepresentationalontologyistheframeontology whichdefinesconceptssuchasframes slotsandslotconstraintsallowingtheexpressioninanobject orientedorframe basedway 任务和方法本体taskandmethodontologies provideareasoningpointof