ISOIEC 21838-32023 信息技术顶层本体（TLO）第3部分语言和认知工程的描述本体（DOLCE）标准立项发展报告

信息技术顶层本体（TLO）第3部分：语言和认知工程的描述本体（DOLCE）标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:InformationTechnology—Top-levelontologies(TLO)—Part3:DescriptiveOntologyforLinguisticandCognitiveEngineering(DOLCE)摘要随着人工智能、语义网和大数据技术的迅猛发展，本体（Ontology）作为实现知识表示、语义互操作和智能推理的核心基础设施，其重要性日益凸显。顶层本体（Top-LevelOntology,TLO）为特定领域本体的构建提供基础性的概念框架和建模约束，是保障跨领域知识系统语义一致性的关键。ISO/IEC21838系列标准由国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合制定，旨在规范各类顶层本体的内容、结构与评估准则。本报告聚焦该系列标准的第3部分——ISO/IEC21838-3:2023《信息技术顶层本体（TLO）第3部分：语言和认知工程的描述本体（DOLCE）》，系统阐述该标准的立项背景、研制历程、核心技术内容及其应用价值。DOLCE作为认知工程和语言学导向的描述性本体，强调对自然语言语义的细粒度刻画，在信息检索、自然语言处理、知识图谱构建等领域具有广阔的应用前景。本报告对该标准的主要内容、与相关标准的关系、主要参与单位以及未来发展趋势进行了全面梳理与分析，以期为我国标准化工作者和相关领域技术人员提供参考借鉴。关键词：顶层本体；DOLCE；ISO/IEC21838；知识表示；语义互操作；信息技术标准化Keywords:Top-LevelOntology;DOLCE;ISO/IEC21838;KnowledgeRepresentation;SemanticInteroperability;InformationTechnologyStandardization一、引言1.1研究背景本体（Ontology）源于哲学中对"存在"本质的研究，在信息技术领域被定义为"概念体系的显式规格说明"（Gruber,1993）。自万维网之父TimBerners-Lee提出语义网（SemanticWeb）愿景以来，本体作为机器可理解的知识表示手段，已成为人工智能、知识工程、语义互操作等领域的核心研究内容之一。从早期的简单知识表示到当代的大规模知识图谱构建，本体的设计理念与应用形态经历了深刻变革。在这一演进过程中，一个根本性的技术挑战逐渐凸显：不同的领域本体往往采用不同的基础概念框架，导致跨领域、跨系统的知识共享与语义互操作面临巨大障碍。例如，医学领域本体中的"过程"概念与制造业领域本体中的"过程"概念在语义内涵上可能存在显著差异，这种差异在缺乏统一的顶层约束时难以调和。顶层本体（Top-LevelOntology,TLO），亦称上位本体或基础本体（FoundationalOntology），正是应对这一挑战的关键技术手段。TLO描述的是超越特定领域的最一般性概念类别（如实体、属性、过程、关系等）及其相互关联，为各领域本体的构建提供基础性的语义约束和概念锚点。通过统一的TLO作为语义参照框架，不同领域的本体可以在概念层面上实现对齐与映射，从而支撑跨领域的知识集成与推理。1.2标准研制需求尽管学术界和工业界已提出了多种TLO方案（如BFO、DOLCE、SUMO、CIDOC-CRM等），但在ISO/IEC21838系列标准发布之前，国际上尚无针对TLO的统一定义、评估准则和规范性要求的国际标准。各TLO在概念划分标准、形式化程度、工程支撑工具等方面存在显著差异，用户在选择和应用TLO时缺乏权威的参照指引。针对这一标准化需求，ISO/IECJTC1（信息技术标准化联合技术委员会）下设的SC32（数据管理与交换分技术委员会）于2018年前后启动了ISO/IEC21838系列标准的研制工作。该系列标准计划包含多个部分，分别覆盖TLO的通用框架要求和特定TLO的规范描述。其中，ISO/IEC21838-3针对DOLCE这一具有深厚哲学基础和广泛应用历史的TLO进行标准化规范，是该系列标准的重要组成部分。1.3DOLCE概述DOLCE（DescriptiveOntologyforLinguisticandCognitiveEngineering，语言和认知工程的描述本体）最初由意大利国家研究委员会（CNR）的认知科学与技术研究所（ISTC）的NicolaGuarino及其团队于20世纪90年代末至21世纪初开发。DOLCE的设计理念定位于"描述性"而非"修正性"——它旨在捕捉自然语言和人类常识中的本体论预设（OntologicalCommitments），而非构建一个关于世界本质的哲学理论。这一设计取向使得DOLCE特别适合与自然语言处理、认知建模和信息集成等应用场景对接。DOLCE的核心区分框架包括：端续体（Endurant）与持续体（Perdurant）的区分、具体与抽象的区分、以及依据刚性（Rigidity）、依赖性（Dependency）和统一性（Unity）等本体论准则对各类实体进行精细分类。DOLCE采用一阶谓词逻辑（FOL）作为形式化基础，并通过KIF（KnowledgeInterchangeFormat）等语言进行编码实现。二、标准研制历程2.1标准研制的国际背景ISO/IEC21838系列标准的研制体现了国际标准化组织对本体技术标准化需求的高度重视。随着物联网、工业4.0、智慧城市等大型信息系统的建设推进，跨系统、跨领域的数据交换与知识共享需求日益迫切，本体作为语义互操作的关键基础设施受到广泛关注。然而，缺乏统一的顶层本体规范导致各系统在知识建模层面各自为政，形成了新的"语义孤岛"问题。ISO/IEC21838系列标准正是在这一背景下应运而生。该系列标准的总体框架包括：-ISO/IEC21838-1：顶层本体的通用框架要求和评估准则（通用要求部分）-ISO/IEC21838-2：基础形式本体（BFO）的规范描述-ISO/IEC21838-3：语言和认知工程的描述本体（DOLCE）的规范描述2.2标准立项与研制过程ISO/IEC21838-3标准的研制工作经历了系统化的标准制定流程。在立项论证阶段，国际标准提案（NP,NewWorkItemProposal）由相关国家成员体或联络组织提出，经过JTC1/SC32范围内的充分讨论和投票后正式立项。随后，由来自各成员体的专家组成工作组，历经多次工作组草案（WD,WorkingDraft）、委员会草案（CD,CommitteeDraft）和国际标准草案（DIS,DraftInternationalStandard）等阶段的反复评审与修改，最终于2023年9月19日正式发布。该标准的研制过程充分体现了国际标准制定的公开性、透明性和协商一致性原则。标准文本以英语为官方语言发布，采用电子版加密PDF格式分发，并设置了相应的数字版权管理（DRM）措施，以保障国际标准的版权权益。2.3标准发布三、标准主要内容3.1标准定位与适用范围ISO/IEC21838-3:2023规定了DOLCE顶层本体的内容、结构与形式化表示，适用于以下范围和场景：-需要以自然语言语义为导向进行知识建模的信息系统-涉及跨领域语义互操作的企业级知识管理平台-基于语义技术的自然语言处理和信息检索系统-需要与DOLCE对齐的领域本体的开发与评估标准明确DOLCE作为"描述性"本体（DescriptiveOntology）的定位，强调其对自然语言和认知工程中隐性本体论预设的揭示和表达功能，而非对世界本质的"修正性"（Revisionary）断言。这一基本定位决定了DOLCE区别于其他TLO的独特技术路线。3.2核心技术内容3.2.1DOLCE的基本范畴框架DOLCE的核心范畴体系建立在几个基本的形而上学区分之上。其中最为基础的是"端续体"（Endurant，又称3D实体）与"持续体"（Perdurant，又称4D实体）的区分：端续体是"在其存在的整个过程中完全呈现"的实体（如一张桌子、一个人），而持续体是"在时间中展开、具有时间部分"的实体（如一次会议、一场比赛）。这一区分源于哲学中关于持久性与变化的本体论讨论，在知识工程中具有重要的建模意义。DOLCE体系还包括：-具体实体（ConcreteEntities）与抽象实体（AbstractEntities）的区分-物理实体（PhysicalEntities）与非物理实体（Non-physicalEntities）的区分-质量（Qualities）作为个体实体（Particulars）的属性维度-区域（Regions）作为质量值的空间结构-时间实体（TemporalEntities）与空间实体（SpatialEntities）的分类体系3.2.2本体论区分准则DOLCE的突出特征在于其基于一系列形式化本体论准则（OntologicalCriteria）进行概念划分的方法论。这些准则主要包括：-刚性（Rigidity）：一个属性是否为其实例的本质属性-依赖性（Dependency）：一个实体是否必然依赖于其他实体的存在-统一性（Unity）：一个实体是否构成一个整体（具有统一的边界和内部结构）这些准则不仅是概念分类的工具，更是评估领域本体设计质量的形式化指标。通过将这些准则形式化，DOLCE为领域本体的概念建模提供了从"直觉设计"到"准则约束"的方法论升级。3.2.3形式化表示ISO/IEC21838-3:2023以通用逻辑（CommonLogic,ISO/IEC24707）框架为形式化基础，规范了DOLCE核心公理和定义的形式化表达。标准文本中对关键概念（如端续体、持续体、质量、区域、参与等）给出了形式化定义和公理化描述，确保语义的精确性和无歧义性。同时，标准提供了DOLCE与ISO/IEC21838-1中规定的TLO通用框架要求之间的映射和一致性验证方法。3.3与其他标准的关系ISO/IEC21838-3作为ISO/IEC21838系列标准的组成部分，与系列内其他部分存在紧密关联：-与ISO/IEC21838-1的关系：21838-1规定了TLO的通用技术要求、评估准则和符合性声明框架，21838-3所描述的DOLCE必须满足21838-1中规定的通用性、形式化程度、文档化等要求。-与ISO/IEC21838-2的关系：BFO和DOLCE虽然都是TLO，但设计理念和适用范围有所差异。BFO更侧重于科学领域的实证主义取向，而DOLCE更关注语言和认知层面的描述性。两者在服务对象和应用场景上形成互补。-与相关领域标准的关系：该标准与语义网领域的W3C推荐标准（如OWL2、RDF/S）在表达力和应用层面存在协同关系，DOLCE可以作为OWL本体开发的上层语义框架。3.4标准的关键技术特色相较于其他TLO，ISO/IEC21838-3所规范的DOLCE具有如下技术特色：（1）语言敏感性：DOLCE的类别划分细致地反映了自然语言中的本体论预设，这使得基于DOLCE构建的领域本体能够更好地与语言表达和人类认知习惯对接，降低知识建模的认知摩擦。（2）认知可追溯性：DOLCE的概念框架可以从认知工程的角度追溯其设计动机，为认知建模提供清晰的语义基础。（3）适度的本体论承诺：DOLCE有意识地控制其本体论承诺的强度，在保证表达力的同时尽可能减少对世界本质的强假设，这使得它在跨领域应用中具有较好的普适性。（4）成熟的形式化工具支撑：经过二十余年的学术积累，DOLCE已在Protégé等流行的本体编辑工具中得到实现和插件支持，全球范围内积累了丰富的研究文献和应用案例。四、主要参与研制单位介绍4.1意大利国家研究委员会认知科学与技术研究所（CNR-ISTC）ISO/IEC21838-3:2023的技术源头可追溯至意大利国家研究委员会（NationalResearchCouncilofItaly,CNR）下属的认知科学与技术研究所（InstituteofCognitiveSciencesandTechnologies,ISTC）的LaboratoryforAppliedOntology（LOA）实验室。LOA由NicolaGuarino教授创立并长期领导，是全球应用本体论研究的重镇之一。机构背景：CNR是意大利最大的国家级公共研究机构，涵盖多个学科领域。ISTC作为CNR下属研究所之一，专注于认知科学、语言学和信息技术的交叉研究。LOA实验室则聚焦于形式本体论、知识表示与应用本体工程，在国际本体工程领域享有盛誉。研究积累：LOA团队在Guarino教授的带领下，自20世纪90年代中期开始系统性地开展形式本体论研究，提出了包括"本体驱动的信息系统设计"（Ontology-DrivenInformationSystemsDesign）在内的一系列重要方法论。DOLCE本体正是这一研究脉络的结晶——它融合了Guarino教授与多位合作者在形式本体论、语言学哲学和认知科学领域的多年积累。标准化贡献：CNR-ISTC团队在ISO/IEC21838-3的研制中承担了核心技术内容的起草和编辑工作，包括DOLCE本体的形式化框架、核心公理体系以及标准文本的撰写。该团队将二十余年的学术研究成果系统性地转化为国际标准的技术内容，为全球知识工程和语义互操作领域贡献了重要的标准化技术资产。此外，CNR-ISTC持续参与ISO/IECJTC1/SC32的多项标准化工作，在本体标准化领域发挥了重要的引领作用。4.2国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC32ISO/IECJTC1/SC32是"数据管理与交换"（DataManagementandInterchange）分技术委员会，ISO/IEC21838系列标准的研制和推进工作主要由该分技术委员会负责。SC32的范畴涵盖数据管理框架、数据元表示、元数据注册、本体与语义建模等方向，与DOLCE标准具有直接的技术关联。SC32汇集了来自各成员国家的标准化专家，通过工作组（WorkingGroup）机制推进各项标准的研制工作。ISO/IEC21838-3的制定过程得到了多个国家成员体的积极支持和参与，体现了国际社会对顶层本体标准化工作的广泛关注和共同投入。五、标准应用价值与推广前景5.1在自然语言处理与知识图谱领域的应用DOLCE本体所强调的语言敏感性使其在自然语言处理和知识图谱构建中具有独特的应用价值。具体而言：在自然语言理解中的语义角色标注和篇章语义分析方面，DOLCE的类别体系可提供与语言直觉高度吻合的语义分类。在知识图谱的Schema设计层面，DOLCE可为实体和关系的类型体系提供顶层约束，提高知识图谱的语义严谨性。在跨语言知识对齐场景中，DOLCE中立于特定语言的范畴体系有助于建立不同语言知识表达之间的语义桥接。在信息检索领域，DOLCE支持的细粒度语义区分为查询理解和文档语义匹配提供了更精确的概念工具。5.2在跨领域语义互操作中的应用随着产业数字化进程加速，跨领域信息系统之间的语义互操作需求持续增长。从智能制造中的产品全生命周期数据贯通，到智慧医疗中的多源健康数据整合，再到政务信息共享中的数据语义统一，各领域均迫切需要统一的语义参照框架。ISO/IEC21838-3所规范的DOLCE为实现此类跨领域语义集成提供了一条"求同存异"的技术路径——不同领域本体可以在保留自身特色的同时，通过对齐到DOLCE顶层框架来实现语义的一致性锚定。5.3与新兴技术的融合趋势在大语言模型（LLM）和生成式人工智能快速发展的当下，本体技术的价值正在被重新审视。一方面，本体提供的结构化知识可以为神经模型的训练和推理提供可验证的知识约束；另一方面，神经模型在知识抽取和本体对齐方面的能力也可以反哺本体工程的效率提升。DOLCE作为经过严格形式化验证的顶层本体，在这一融合趋势中有着不可替代的"语义锚点"价值。六、结论与展望ISO/IEC21838-3:2023的正式发布，标志着DOLCE这一具有二十余年学术积累的描述性顶层本体正式纳入国际标准体系。该标准不仅为DOLCE提供了权威的规范性描述，更在TLO标准化领域构建了一个重要的技术里程碑。通过对DOLCE的基本范畴框架、形式化公理和工程应用要求的规定，该标准为全球范围内基于语义技术的知识工程实践提供了权威的技术参照。展望未来，顶层本体标准化工作面临若干值得关注的趋势。第一，随着ISO/IEC21838系列标准的持续完善