如何加強知識的共享與重用

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為了理解什么是本體知識系統(tǒng)，讓我們首先看看什么是“本體”，什么是“知識系統(tǒng)”。

本體(Ontology)理論屬于人工智能的內(nèi)容理論范疇，研究特定領域知識的對象分類、對象屬性和對象間的關系，它為領域知識的描述提供術語。簡單說，可以將本體理解為公共認同的關于領域知識的明確描述。知識系統(tǒng)(Knowledge-based Systems)是人工智能學科最重要的工業(yè)化和商業(yè)化產(chǎn)物，由專家系統(tǒng)、知識密集型的信息系統(tǒng)等發(fā)展而成，它運用知識輔助人們進行問題求解。簡單說，可以將知識系統(tǒng)理解為能夠自動運用知識解決問題的計算機系統(tǒng)。

因此，所謂本體知識系統(tǒng)(Ontology-based Knowledge Systems)，首先是一種知識系統(tǒng)，并且其中的知識是用本體描述的; 即利用本體對知識進行表達、組織和再組織，并深入地運用知識進行問題求解的計算機系統(tǒng)。

本體知識系統(tǒng)的作用

那么，為什么要構(gòu)建本體知識系統(tǒng)呢？或者說，本體知識系統(tǒng)有什么作用呢？這還得從本體的作用以及知識系統(tǒng)的作用說起。

在特定的領域或組織中，擁有不同背景、持不同觀點和目的的人員之間，需要一個統(tǒng)一的框架或是規(guī)范模型來表示領域或組織相關的知識，以減少概念或術語上的歧義，使人與人之間的理解和交流成為可能，并保持語義上的一致性，從而達到知識的共享。這一統(tǒng)一的框架或規(guī)范模型即本體，它可以有效地進行知識表達、知識查詢，或不同領域知識的語義消解。此外，這些共享的知識，其最終目的還是應用于解決問題，并且我們希望，即使在沒有領域?qū)＜业那闆r下，計算機也能夠自動地反復運用相關的領域知識解決各種實際的問題，即通過知識重用提高問題求解的質(zhì)量和效率。實現(xiàn)這類知識重用的系統(tǒng)即基于知識的系統(tǒng)，它通過知識表示和基于知識的推理技術自動化地運用知識輔助人們進行問題求解。

系統(tǒng)框架

本體知識系統(tǒng)一般要求有支持本體的多種表示語言和存儲形式，且滿足以下基本功能: 本體知識獲取，即如何獲得用本體描述的領域知識; 本體知識管理，即對系統(tǒng)中的不同本體或本體的不同版本進行管理; 本體知識服務，即提供面向應用的語義級知識服務。

附圖給出了一種本體知識系統(tǒng)框架。其中，本體知識獲取的主要功能包括Web語料的獲取、文檔分析、本體學習、專家交互環(huán)境，最終建立滿足應用需求的高質(zhì)量領域本體。本體知識管理提供對已有本體的管理和修改編輯，包括本體映射、一致性檢測、本體版本管理等。本體知識服務的主要功能包括基于本體的推理，以及服務發(fā)現(xiàn)、匹配和組合，實現(xiàn)面向應用的語義級知識服務。

關鍵技術

●  本體描述語言

本體描述語言是本體知識系統(tǒng)的基礎，定義了系統(tǒng)中知識表示的語言規(guī)范; 它不僅要具有豐富而直觀的表達能力，而且用它表示的本體要能方便地被計算機理解、處理和應用。2004年2月10日，萬維網(wǎng)聯(lián)盟正式發(fā)布了支持語義網(wǎng)的兩個技術標準:資源描述語言（RDF）和Web本體語言（OWL），即對信息資源進行語義描述的語言規(guī)范。其中，OWL是目前本體的標準描述語言，它建立在RDF基礎上，以XML為書寫工具，主要用來表達需要計算機應用程序來處理文件中的知識信息。

●  本體構(gòu)建

本體構(gòu)建是本體知識獲取的核心，即從某個領域中抽取知識，形成描述該領域數(shù)據(jù)的語義概念、實例和其間的關系。最常見的本體構(gòu)建方法大多采用手工方式。目前，越來越的研究開始嘗試在本體構(gòu)建中采用半自動化的機制，即由計算機通過本體學習給出領域本體的雛形，輔助知識工程師快捷高效地生成本體。

●  本體映射

本體映射，也稱做本體匹配，在本體知識管理和本體知識服務中都起到至關重要的作用。通過本體映射，可以在多個本體之間找到語義相同或相似的對應元素，從而在多個本體之間建立語義聯(lián)系，消除不同本體或本體不同版本之間知識表達時的不一致現(xiàn)象，進而達到真正意義上的知識共享。

●  本體演化

在本體知識系統(tǒng)中，本體知識不是一成不變的; 尤其是在科技發(fā)展日新月異的今天，本體要能具備面對不斷產(chǎn)生的變化的適應能力，或者說要與時俱進。本體演化的需求主要包括: (1) 解決本體變化的問題，并確保底層本體和所有相關本體的一致性; (2) 能讓用戶方便地監(jiān)控和管理變化; (3) 由于相同的本體可能由不同的用戶分別修改，因此需要經(jīng)常將同一本體的不同版本再次集成; (4) 應能向用戶提供反復本體精化的建議。

鏈接

典型的本體知識系統(tǒng)

●  Protégé

美國斯坦福大學開發(fā)的Protégé是一個基于Java的免費開源平臺，其核心是本體編輯器。它采用的可擴展的體系結(jié)構(gòu)使得它非常容易添加和整合新的功能，這些新功能以插件（Plug-In）方式加入系統(tǒng)。利用Protégé及其插件，可以方便地構(gòu)建本體知識系統(tǒng)。

●  KAON

德國Karlsruhe大學開發(fā)的本體開發(fā)套件是一個面向語義驅(qū)動業(yè)務處理流程的開放源碼本體知識管理架構(gòu)，它提供了一個完整的實現(xiàn)，可以幫助領域工程師較為容易地對本體進行管理和應用。其最大特色是具有較高的效率和能支持本體的大規(guī)模應用。

●  KMSphere

中國科學院計算技術研究所智能科學實驗室研制的知識管理系統(tǒng)KMSphere可以輔助用戶創(chuàng)建、管理領域本體，并提供通用的知識查詢語言和知識服務機制支持面向應用的語義級知識服務。KMSphere的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。

●  Cyc系統(tǒng)

Cyc系統(tǒng)是美國微電子與計算機技術有限公司（MCC）研制的大規(guī)模本體知識系統(tǒng)，其目標是開發(fā)本體，進行常識推理。Cyc系統(tǒng)中本體按照模塊組織，稱為微理論。每個微理論包括某一特定領域知識和推理所需的概念，某一領域本體可能包括多個微理論，以反應該領域建模的不同側(cè)面和前提。(CCW-2007年11月26日第45期 B14)