面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建

韋麗紅

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)已經(jīng)成了人們生活中不可分割的一部分，但是，如何構(gòu)建一個更加科學(xué)合理的描述邏輯本體，方便人們在數(shù)以萬計(jì)的網(wǎng)絡(luò)信息中快速、高效的找出所需要的信息和資源是當(dāng)前世界范圍內(nèi)的迫切性問題。該文就面向語義Web的描述邏輯本體的構(gòu)建做相關(guān)的討論和研究，希望為我國網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的本體構(gòu)建技術(shù)問題提供一些借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：語義Web；邏輯本體構(gòu)建

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2014）13-3175-02

Description Logic for the Semantic Web Ontology

WEI Li-hong

（Hulunbuir College， Hulunbuir 021008， China）

Abstract： With the development of computer technology and network technology， network information technology has become an integral part of people's lives， but how to build a more scientific and reasonable description of the logical body to facilitate people in the tens of thousands of network information information and resources quickly and efficiently identify the need is urgent current problems worldwide. This paper describes the logic for the Semantic Web ontology built to do related discussions and research， hoping to provide some reference for network technology in our ontology technical problems.

Key words： semantic web； logical ontology

1 面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建的涵義和內(nèi)容

所謂的面向語義Web的描述邏輯實(shí)際上是一種以對象為中心的將知識進(jìn)行形式化表達(dá)的工具，其本質(zhì)是一種邏輯系統(tǒng)，其內(nèi)容包括語義語法和形式語義，而語義語法又包含推理。在采用面向語義Web的描述邏輯本體的構(gòu)建中，將具有相似性質(zhì)的對象統(tǒng)一用概念（Concept）一詞進(jìn)行描述，而對象的性質(zhì)實(shí)際上是由角色或者關(guān)系（Role）來作為解釋對象之間的二元關(guān)系的。簡而言之，面向語義Web的描述邏輯本體的構(gòu)建實(shí)際上就是通過描述邏輯進(jìn)行推理設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)快速解答人們對于相關(guān)知識庫的信息內(nèi)容的查詢。

2 面向語義Web的描述邏輯本體的構(gòu)建

2.1 面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建的語言描述

描述邏輯本體也可以稱之為描述邏輯知識庫，計(jì)算機(jī)語言表述為KB=，是由TBoxT和ABoxA兩部分內(nèi)容組成的。描述邏輯本體構(gòu)建的過程實(shí)際上就是如何使用本體語言O(shè)WL（Web Ontology Lauguage）通過邏輯推理設(shè)計(jì)，建立的描述邏輯知識庫的過程。而OWL又包含OWL Lite、OWL DL和OWL Full三種Web本體語言標(biāo)準(zhǔn)。在OWL本體構(gòu)建好，并且一致、不存在矛盾的前提下，OWL Lite語言描述邏輯同SHIF（D）是等價(jià)的，而OWL DL語言描述邏輯同SHOIN（D）是等價(jià)的，因此，我們就可以通過SHIF（D） 和SHOIN（D）的推理機(jī)制實(shí)現(xiàn)對于OWL本體的推理算法和推理系統(tǒng)的構(gòu)建工作。

2.2 面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建過程中存在的問題和解決措施

2.2.1 在構(gòu)建描述本體的過程中主要存在的問題

一個高效的描述邏輯本體的構(gòu)建必須解決以下三方面的問題：

l） 構(gòu)建描述邏輯本體（這里我們指OWL本體）應(yīng)該使用什么方法；

2） 如何針對邏輯本體構(gòu)建過程中的完備性進(jìn)行考核和檢驗(yàn)；

3） 如何確保構(gòu)建的描述邏輯本體是不存在冗余性；

2.2.2 構(gòu)建邏輯本體過程中的問題的解決措施

對于上述的問題1），可以通過采用描述邏輯的非標(biāo)準(zhǔn)推理來實(shí)現(xiàn)輔助本體構(gòu)建過程的這一新型概念進(jìn)行解決。也就是說當(dāng)用戶知道一個概念而卻不知道如何表達(dá)時，我們就可以通過列舉一些實(shí)例的方式，再經(jīng)過非標(biāo)準(zhǔn)推理計(jì)算為用戶自動提供相應(yīng)的概念內(nèi)容或者對已有的相似概念進(jìn)行優(yōu)化和補(bǔ)充構(gòu)建出一個新概念來滿足用戶的需求。構(gòu)建方法的選擇方面，非標(biāo)準(zhǔn)推理中的LCS（Least Common Subsumer）推理、MSC（Most Specific Concept）推理，重寫（Rewriting）推理、匹配（Matching）推理和調(diào)試（Debugging）以及保守?cái)U(kuò)充（Conservative Extensions）等推理都可以作為構(gòu)建邏輯本體過程中的方法和工具。

對于問題2）的如何確定描述邏輯本體完備性的問題，有兩種解決措施。首先，可以通過驗(yàn)證描述邏輯知識庫中的TBox是否明確表達(dá)了不同領(lǐng)域知識和不同概念之間的所有相關(guān)約束的內(nèi)容；第二種就是驗(yàn)證描述邏輯知識庫中的ABox是否表述了同一領(lǐng)域知識范圍內(nèi)的所有相關(guān)個體。問題3）的無冗余性的描述，可以通過有窮基的問題進(jìn)行相關(guān)解答，本體構(gòu)建工程師可以利用有窮基開始進(jìn)行有目的性的使用或者測試不同領(lǐng)域的本體知識庫，以確認(rèn)描述邏輯本體的冗余性問題。

3 面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建的實(shí)踐應(yīng)用

3.1 描述邏輯與構(gòu)造算子之間的關(guān)系

當(dāng)前一些較小的描述邏輯本體系統(tǒng)的構(gòu)建通常采用LCS推理和MSC推理，這類本體構(gòu)建所選擇的語義描述邏輯實(shí)際上是考慮到了構(gòu)造算子和量詞的問題。一般來講，全稱量詞同無附加資格限制的無約束數(shù)量構(gòu)造算子的運(yùn)用就不需要考慮到有關(guān)需要帶資格限定的約束類構(gòu)造算子，同時也包括相應(yīng)的傳遞算子、枚舉算子和逆構(gòu)造算子。本體的具體數(shù)據(jù)類型以及不同關(guān)系分層之間的描述邏輯語義的表達(dá)需要更具有深入性和研究性的非標(biāo)準(zhǔn)推理理論和算法來支持，也是實(shí)現(xiàn)描述邏輯本體構(gòu)建最好的工具和方法。

3.2 面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建的完備性證明條件

描述邏輯本體的完備性是構(gòu)建本體過程中的重要環(huán)節(jié)。目前比較成熟的構(gòu)建邏輯本體完備性的推理和算法的完備性背景條件是通過利用形式概念進(jìn)行屬性的分析、探索。其操作方法如：當(dāng)不同概念之間的約束關(guān)系無法通過邏輯推理機(jī)制進(jìn)行推理得到解決時，為了能準(zhǔn)確的判斷概念之間的約束關(guān)系是否條件充足，就需要人類的專業(yè)人士進(jìn)行參與，并且假設(shè)該人士是專家類的，具有完備性，此時，專家就可以給出所有概念之間的約束表述關(guān)系。也就是說在人類專家知識完備的前提下，通過其提供的描述邏輯本體推理算法，來證明知識庫的完備性。實(shí)際上，現(xiàn)實(shí)生活中的人是無法具備知識的完備性的，往往無法完全解答所有概念之間的約束表述問題，同時，也不能保證其給吃的回答都是正確的。為此，對于本體完備性的問題的解決可以嘗試從反方向的不完備性進(jìn)行研究和猜想，以便及時對知識庫的概念進(jìn)行補(bǔ)充和擴(kuò)展。

3.3 面向語義Web的描述邏輯本體構(gòu)建的無冗余性描述

如何實(shí)現(xiàn)描述邏輯本體構(gòu)建的最小且無冗余一直以來都是構(gòu)建工程師最為關(guān)注的問題，也是工程師的重點(diǎn)研究方向。通過研究得出的描述邏輯的有窮基特性是描述邏輯概念中的一個包含公理的最小蘊(yùn)含集合，也正是確保構(gòu)建本體過程中知識的最小和無冗余性的關(guān)鍵內(nèi)容。通常情況下工程師可以根據(jù)描述邏輯的有窮基特性從最小蘊(yùn)含集開始采用這些蘊(yùn)含式進(jìn)行相應(yīng)領(lǐng)域本體知識庫的構(gòu)建工作。正是描述邏輯的有窮基為邏輯本體構(gòu)建過程中的知識工程師提供了無冗余和最小知識庫的標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)。但是鑒于描述邏輯有窮基的研究還處于初級階段，是否不同表達(dá)能力的描述本體都具有有窮基問題還需要進(jìn)一步在實(shí)踐中驗(yàn)證和研究。因此，接下來的重點(diǎn)可能要放在不同表達(dá)能力情況下描述邏輯本體是否存在有窮基和相應(yīng)的計(jì)算方法的討論和研究中，以便更好的解決邏輯本體的冗余性和最小性問題。

4 結(jié)束語

綜上所述，面向語義Web的描述邏輯本體的構(gòu)建是一項(xiàng)涉及計(jì)算機(jī)語義應(yīng)用范圍廣，需要采用多種推理語言的輔助的復(fù)雜性知識庫搭建工作。在這個過程中，我們可以通過對已有的一些概念、定義和技術(shù)方法等進(jìn)行優(yōu)化和改造建立出一種更符合設(shè)計(jì)要求知識庫。如何更好的解決面向語義Web的描述邏輯本體的完備性和冗余性問題為構(gòu)建真正適用于語義Web的描述邏輯本體提供科學(xué)理論依據(jù)和有效推理算法有著十分重要的應(yīng)用意義。

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