GPS語義網(wǎng)建立元模型的方法研究

【摘 要】基于語義網(wǎng)理論，在Welty的本體譜、ISO 17450及其術(shù)語集的理論基礎(chǔ)上，確定了GPS（Geometrical Product Speci cation and Veri cation）知識體系的領(lǐng)域與范圍和模型概念，提出了GPS語義網(wǎng)絡(luò)設(shè)計元模型的方法。

【關(guān)鍵詞】GPS ALC（D） 語義網(wǎng)

一、 引言

語義網(wǎng)是對Internet的變革，它的主要目的是擴展當前的Internet，使得網(wǎng)絡(luò)中的信息具有語義，能夠被計算機理解，便于人和計算機之間的交互與合作，其研究重點就是如何把信息表示為計算機能夠理解和處理的形式，即帶有語義[1]。為了建立以GPS操作為核心的知識模型，必須剔除不必要或者超出領(lǐng)域范圍的概念，從而盡可能準確而精簡的表達出領(lǐng)域的知識。首先，分析了GPS語義網(wǎng)非形式化元模型。

本文第2節(jié)給出了GPS知識體系的領(lǐng)域與范圍；第3節(jié)確定了GPS領(lǐng)域模型中的概念；第4節(jié)給出了語義網(wǎng)絡(luò)設(shè)計元模型的方法；最后對全文進行總結(jié)。

二、語義網(wǎng)

1968年，Quillian在博士論文中作為人類聯(lián)想記憶的一個顯式心理學(xué)模型提出了語義網(wǎng)絡(luò)。1972年，Simon正式提出語義網(wǎng)絡(luò)的概念，討論了一元謂詞和它之間的關(guān)系，并將語義網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用到自然語言理解的研究中。語義網(wǎng)絡(luò)采用網(wǎng)絡(luò)形式表示人類知識，它用帶有標記的結(jié)點表示問題領(lǐng)域中的概念、動作或狀態(tài)，用有向弧來表示結(jié)點之間的語義聯(lián)系。關(guān)系一般采用二元關(guān)系，語義網(wǎng)絡(luò)可以看成是一組斷言。語義網(wǎng)絡(luò)為知識庫可視化提供圖形的幫助，并為在對象的類別所屬關(guān)系基礎(chǔ)上推斷對象的屬性提供有效算法，正如Sowa所說的那樣，語義網(wǎng)絡(luò)方便了人們的理解，所以從使用的角度來看，這種形式不能被忽略。 由于語義聯(lián)系的豐富性，不同應(yīng)用系統(tǒng)所需要的語義聯(lián)系的種類及其解釋也不盡相同。最基本的兩種：

（1）以個體為中心組織知識的語義聯(lián)系，其中包括實例聯(lián)系ISA（is a）、泛化聯(lián)系A(chǔ)KO（a kind of）、聚集（part of）、屬性聯(lián)系。（2）以謂詞或關(guān)系為中心組織知識的語義聯(lián)系。如n元謂詞或關(guān)系，，那么R可以等價地表示。語義網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)點在于，比如物體、概念、事件、動作或狀態(tài)之間的相關(guān)性可以被清晰地表示出來，可直接與相連的結(jié)點中推斷出相關(guān)事實，不必查找整個KB，可以利用實例聯(lián)系、泛化聯(lián)系、聚集聯(lián)系在網(wǎng)絡(luò)中建立層次關(guān)系，容易對層次進行構(gòu)造。

三、 確定GPS知識體系的領(lǐng)域與范圍

根據(jù)ISO/TS、17450-1、ISO/TS和17450-2的術(shù)語表，采用自頂向下分類方法，GPS分為要素、特征、操作、規(guī)范和偏差四大塊。我們把它記為：

我們將以上幾個核心概念作為本體的內(nèi)核，以使它具有可擴展性。當引入新的術(shù)語時，不需要修改原有的定義。

四、確定GPS領(lǐng)域模型中的概念

我們采用以下兩個原則確定GPS模型中的基本概念：

第一，盡可能列舉出GPS模型中所能涉及的概念，無需考慮概念用何種方式來表達，即不考慮是類、屬性還是實例。

第二，對GPS模型所涉及的大量無組織結(jié)構(gòu)的概念按照一定的邏輯規(guī)則將它們進行分組，打包成不同的工作領(lǐng)域。對概念的重要性要進行評估，目的是拋棄那些不必要或者超出領(lǐng)域范圍的概念，從而盡可能準確而精簡的表達出領(lǐng)域的知識，這也是本文只選擇GPS模型這一GPS的核心領(lǐng)域進行建模的原因，盡可能的小而重要。

根據(jù)上面兩條原則，下面分別對GPS五個分支工作領(lǐng)域涉及的概念，自頂向下展開，依據(jù)文獻[2-4]僅列出重要性較高的概念。

要素={理想要素，非理想要素，恒定類，位置要素，點，圓柱，直線，球，圓，圓錐，平面，圓環(huán)面}；

位置要素={ Axis， Apex， Plane， Centre}；

恒定類={，，，，，，}；

特征={理想要素內(nèi)部特征，理想要素之間的位置特征，理想要素非理想要素之間的位置特征 }；

理想要素內(nèi)部特征={radius， diameter， apex angle}；

理想要素之間的位置特征={Distance， Angle}；

理想要素非理想要素之間的位置特征={Distance}；

操作={分離，提取，濾波，擬合，集成，構(gòu)造，評估}；

規(guī)范={尺寸規(guī)范，公差規(guī)范}。

五、語義網(wǎng)絡(luò)設(shè)計元模型的方法

用面向?qū)ο蠓椒ǚ治鯣PS模型中概念及概念之間的關(guān)系，主要方法如下：首先，建立術(shù)語和概念之間的對應(yīng)關(guān)系，對其進行標識。分析概念的定義，創(chuàng)建概念之間的聯(lián)系，即定義概念之間的關(guān)系。因根據(jù)功能或規(guī)則對創(chuàng)建的概念進行分類，另外類與類之間也存在層次關(guān)系，要構(gòu)建類的層次體系；其次，定義類的屬性。描述類的結(jié)構(gòu)及其個體成員與其它類之間的關(guān)系；再次，定義屬性值。屬性值是一個數(shù)值、一個類或?qū)傩灶?；屬性類也有屬性，通過這些屬性來說明取值的類型、值個數(shù)以及值的其它特征；最后，創(chuàng)建概念的實例。為了便于理解，我們采用語義網(wǎng)絡(luò)來進行表示，它是一種有效的非形式化建模方法。

ISA（X，Y）：表示X is a Y

AKO（X，Y）：表示X is kind of Y

PO（X，Z）、PO（Y，Z）：表示X is a part of Z，Y is a part of Z.

例如：桌子由桌腿+桌面構(gòu)成。PO（桌腿， 桌子）and PO（桌面， 桌子）

ISA（...is a）表示類與實例的聯(lián)系，AKO（a kind of）表示類與更抽象類之間的聯(lián)系，PO（partof）表示整體與部分的聯(lián)系，缺一不可，也稱為聚集。它們體現(xiàn)了面向?qū)ο蟮某橄?、繼承和封裝特征。

六、結(jié)束語

本文利用語義網(wǎng)給出了GPS語義網(wǎng)絡(luò)設(shè)計元模型的方法。在設(shè)計GPS元模型之前，首先要做的準備工作是確定GPS知識體系的領(lǐng)域與范圍和GPS領(lǐng)域模型中的概念?；诒疚臑榛A(chǔ)，下一步工作是給出GPS的描述邏輯ALC（D）的形式化知識表達，并且利用Protégé開發(fā)一個GPS本體。

參考文獻：

蔣向前. 新一代GPS標準理論與應(yīng)用[M]. 北京：高等教育出版社，2007：1-60.

基金項目：

本文受賀州學(xué)院校級科研項目（2012ZRKY06），廣西高等學(xué)校立項科研項目（201204LX461）和賀州學(xué)院校級科研項目（2012ZRKY07）資助。