電子商務(wù)領(lǐng)域知識(shí)本體建模

燕春蘭 湯小琴

(重慶三峽學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，重慶 404100)

互聯(lián)網(wǎng)上有關(guān)電子商務(wù)的教學(xué)資源非常豐富，但是這些資源缺少統(tǒng)一的知識(shí)表示，使得資源管理難度大，各教學(xué)系統(tǒng)之間很難實(shí)現(xiàn)相互操作.我們將電子商務(wù)的課件、習(xí)題、實(shí)驗(yàn)、問答等相關(guān)教學(xué)資源統(tǒng)一，利用本體技術(shù)對(duì)這些資源進(jìn)行建模，開發(fā)出一個(gè)基于語義技術(shù)的電子商務(wù)教學(xué)資源檢索系統(tǒng)，并對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析.

1 本體和本體語言

1.1 本體定義

本體本是哲學(xué)的范疇，即一切現(xiàn)實(shí)事物的本質(zhì)或基本特征.隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)界用“本體”這個(gè)詞表述和界定由格魯伯提出的“本體是概念化的明確的規(guī)范說明”這個(gè)事物，于是“本體”一詞又成為了一個(gè)計(jì)算機(jī)科學(xué)的名詞.

1993年，格魯伯提出本體是概念化的明確的規(guī)范說明.1997年，Borst定義本體是共享概念化的形式化的規(guī)范說明.1998年Studer等人在前面兩種定義的基礎(chǔ)上，提出本體是一個(gè)共享概念的形式化的、明確的規(guī)范說明.該定義也是目前被廣泛引用的定義.

1.2 本體語言

Web本體語言(OWL)是一種可用于描述網(wǎng)絡(luò)文檔和應(yīng)用之中所固有的那些類及其之間關(guān)系的語言.OWL語言由三種子語言組成，OWL-Lite，OWL-DL，OWL-Ful，每種子語言都是因不同的需求而設(shè)定的.子語言的特征是由它的描述能力來分類的，其中，OWL-Lite描述能力最弱，OWL-Full描述能力最強(qiáng)，OWL-DL的描述能力介于中間，同時(shí)，OWL-Full可以視為是OWL-DL的一個(gè)擴(kuò)展.OWL-Lite在語法上是最簡(jiǎn)單的語言，一般用于只有一個(gè)簡(jiǎn)單的類層次和定義的約束比較簡(jiǎn)單的情況.OWL-DL是建立在描述邏輯基礎(chǔ)上的，描述能力比OWL-Lite強(qiáng)得多.描述邏輯是第一順序邏輯的決定性部分，可以進(jìn)行自動(dòng)推理.因此，可以自動(dòng)的計(jì)算分類層次，并且檢查本體的一致性.

1.3 本體工程方法

在整個(gè)本體工程方法論的發(fā)展過程中，學(xué)者根據(jù)實(shí)際工程提出了很多成熟的方法論.然而這些方法論只是針對(duì)某些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，目前還沒有一個(gè)廣泛適用的統(tǒng)一的方法論.TOVE法[4]是開發(fā)TOVE工程本體(商業(yè)和公共企業(yè)建模的綜合本體)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié).該方法是基于本體評(píng)價(jià)的本體建模方法.METHONTOLOGY[5]主要用于構(gòu)建化學(xué)本體.ENTERPRISE[6]主要用于企業(yè)本體建模的方法總結(jié).IDEF5法[7]是用于描述和獲取企業(yè)本體所采用的一種結(jié)構(gòu)化本體開發(fā)方法，該方法使用圖表語言和細(xì)節(jié)說明語言，獲取關(guān)于客觀存在的概念、屬性和概念間的關(guān)系，并將之形式化，作為知識(shí)本體的主要框架.七步法[8]由斯坦福大學(xué)開發(fā)，主要用于領(lǐng)域本體構(gòu)建，是一種較為實(shí)用的本體開發(fā)方法，但缺少檢查和評(píng)估以及用戶的反饋環(huán)節(jié).

2 構(gòu)建電子商務(wù)教學(xué)資源的本體模型

本文從實(shí)際需求入手，利用斯坦福大學(xué)開發(fā)的“七步法”，構(gòu)建電子商務(wù)教學(xué)資源本體.步驟如下:

2.1 課程本體

課程本體描述的是相關(guān)課程的概念和屬性，并定義了五個(gè)概念，分別是課程類、課程創(chuàng)建者、課程內(nèi)容、課程背景和課程結(jié)構(gòu).為了描述這些概念之間的關(guān)系，我們還定義了5個(gè)對(duì)象的屬性.這些對(duì)象的屬性如下:對(duì)象屬性“BelongTo”描述的是課程和課程類之間的關(guān)系，域是課程，范圍是課程類；“PriorTo”是一個(gè)傳遞屬性，它描述了前課程學(xué)習(xí)之間的關(guān)系，其域和范圍都是課程；“RelatedContent”介紹了相關(guān)課程和內(nèi)容之間的關(guān)系，其域是課程，范圍是內(nèi)容；“RelatedContest”介紹了相關(guān)課程和上下文內(nèi)容之間的關(guān)系，其域是課程，范圍是上下文；“RelatedStructure”描述了課程和結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，其域是課程，范圍是結(jié)構(gòu).

2.2 內(nèi)容本體

內(nèi)容本體描述的基本概念(如電子商務(wù)或網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷)，以及這些概念之間的關(guān)系.例如，網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策略是網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷的一部分，也是電子商務(wù)的一部分.因此，電子商務(wù)的內(nèi)容本體的描述，至少包括“is-part-of”關(guān)系，而且這些關(guān)系是傳遞的.

使用這種方法，自動(dòng)學(xué)習(xí)機(jī)構(gòu)可以推斷，網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷策略的知識(shí)可以在電子商務(wù)本體中找到.當(dāng)學(xué)生檢索網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷知識(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)在電子商務(wù)本體中搜索.根據(jù)以上的分析，我們?cè)诮?nèi)容本體的時(shí)候定義一個(gè)“Know ledgePoint”類和四個(gè)對(duì)象的屬性:“ConeptOf”，“SubConeptOf”，“Pre”和“Next”.“ConeptOf”和“SubConeptOf”具有相互傳遞的關(guān)系，它們描述了這些知識(shí)點(diǎn)之間的關(guān)系；“Pre”和“Next”彼此之間也是反比的關(guān)系，“Pre”描述了直接前面的關(guān)系，“Next”描述了這些知識(shí)點(diǎn)之間的直接后繼關(guān)系，它們的域和邊界都是知識(shí)點(diǎn)本體.在論文中的相反關(guān)系的屬性，是為了方便系統(tǒng)設(shè)計(jì).

2.3 上下文本體

上下文本體描述的是學(xué)習(xí)材料的概念以及概念之間的關(guān)系.學(xué)習(xí)材料的文本可以分為實(shí)例、介紹、聯(lián)系、相關(guān)資源、常見問題解答等.上下文本體描述的學(xué)習(xí)材料可以根據(jù)用戶的喜好來檢索.比如，如果一個(gè)用戶需要更深入的了解一定的主題，他可以搜索這個(gè)主題的實(shí)例.當(dāng)系統(tǒng)推斷到這個(gè)事實(shí)，系統(tǒng)就會(huì)在上下文本體中檢索出相關(guān)的文本.最終結(jié)果就是，當(dāng)用戶檢索一個(gè)特定的主題的時(shí)候，他們不僅獲得了這個(gè)主題的解釋，同時(shí)還獲得了這個(gè)主題的實(shí)例，系統(tǒng)可以在這方面為用戶提供更好的服務(wù).在上下文本體中有6個(gè)概念，上下文、實(shí)例、相關(guān)資源、介紹、練習(xí)和常見問題解答.上下文本體和這些概念之間的關(guān)系是父類與子類的關(guān)系，可以通過計(jì)算機(jī)語言O(shè)WL通過“SubClasssOf”來描述.

2.4 結(jié)構(gòu)本體

結(jié)構(gòu)本體用來定義這些學(xué)習(xí)材料之間的邏輯結(jié)構(gòu).因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)是一個(gè)由用戶自己安排的學(xué)習(xí)環(huán)境，有必要將這些學(xué)習(xí)材料劃分成模塊，但是這些模塊之間的關(guān)系應(yīng)該由結(jié)構(gòu)本體來定義.在結(jié)構(gòu)本體中，結(jié)構(gòu)關(guān)系通常是“前一個(gè)”、“后一個(gè)”、“hasPart”、“isPartOf”、“要求”、“isBasedOn”等，我們還可以定義這些關(guān)系中的關(guān)系.例如，我們可以定義“hasPart”和“isPartOf”是反比關(guān)系.這是方便結(jié)構(gòu)本體的檢索.根據(jù)本文的需要，我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)本體，定義五個(gè)概念，EduResource，創(chuàng)造者，F(xiàn)lash，視頻和文檔.我們另外定義兩個(gè)對(duì)象屬性，“PrevResource”和“NextResource”，來表示基于以上五個(gè)概念的這些教學(xué)材料的邏輯結(jié)構(gòu).“PrevResource”和“NextResource”之間是相反的關(guān)系，并且描述了材料的優(yōu)先級(jí)，它們的域和邊界都是教學(xué)資源.Flash，視頻和文檔是教學(xué)資源的子類.結(jié)構(gòu)本體還定義了創(chuàng)建者類中的數(shù)據(jù)類型屬性，創(chuàng)建者類與在課程本體中的創(chuàng)建者類一樣.

構(gòu)建電子商務(wù)的本體，我們使用由斯坦福大學(xué)開發(fā)的本體編輯器軟件Protégé，這個(gè)軟件采用的是由萬維網(wǎng)聯(lián)盟推薦的建模語言O(shè)WL.我們存儲(chǔ)本體采用的是基于OWL的文件格式.

3 電子商務(wù)教學(xué)資源本體模型的應(yīng)用

電子商務(wù)教學(xué)資源應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)基于語義的檢索系統(tǒng).其系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)采用三層結(jié)構(gòu)，即:表示層、邏輯層和存儲(chǔ)層.如圖1所示:

圖1 電子商務(wù)教學(xué)資源應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)圖

3.1 表示層

表示層是用戶與系統(tǒng)之間的交互接口，用戶一般通過Web瀏覽器來查詢本體、檢索本體.系統(tǒng)還可以通過Web瀏覽器來將本體可視化.由于本體描述語言O(shè)WL是基于XML句法，那么我們應(yīng)用現(xiàn)成的Web技術(shù)就可以實(shí)現(xiàn)用戶與本體數(shù)據(jù)的交互.

3.2 邏輯層

該層主要是將用戶與本體存儲(chǔ)層的數(shù)據(jù)之間的事務(wù)獨(dú)立出來，通過一些獨(dú)立的組件來處理這些事務(wù).在軟件工程領(lǐng)域，我們稱為中間件.在該層中，我們主要有三個(gè)獨(dú)立模塊，分別是本體查詢模塊、本體推理模塊和本體管理模塊.管理模塊主要實(shí)現(xiàn)本體數(shù)據(jù)的插入與刪除.查詢模塊主要處理本體數(shù)據(jù)的查詢事務(wù).輸出模塊主要實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換和返回用戶與底層數(shù)據(jù)之間的交互結(jié)果.

3.3 存儲(chǔ)層

該層主要實(shí)現(xiàn)本體數(shù)據(jù)的持久化的保存功能.如今，本體數(shù)據(jù)的保存主要有兩種情況，一是通過關(guān)系數(shù)據(jù)庫來實(shí)現(xiàn)，二是通過文件來實(shí)現(xiàn).我們?cè)诒鞠到y(tǒng)中由于采用了OWL語言來描述電子商務(wù)教學(xué)資源本體，我們采用文件形式來保存.

未來的工程項(xiàng)目包括興建更多的子領(lǐng)域本體的電子商務(wù)教學(xué)資源，更有效和持久性存儲(chǔ)的本體模型的方法可以是未來的另一個(gè)研究重點(diǎn).

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