本体描述语言（精选四篇）
本体描述语言 篇1
本体作为特定领域知识的形式化规范说明和层次化描述, 提供对领域知识的共同理解, 很好地解决了语义层次上Web信息的共享与交换以及知识的机器可处理问题, 但随着语义网络中本体资源的增加, 本体的规模越来越大, 结构越来越复杂, 此时, 本体的存储管理效率成为人们普遍关注的问题。目前, 国内外研究人员对本体存储和查询做了比较深入的研究, 提出了多种存取策略;但是, 众多存取策略在本体共享、查询效率、本体演化和维护方面存在不足, 特别是对于大规模的本体, 存储和查询的效率都比较低, 维护代价较大, 不能满足本体共享等方面的要求。本文从语义完整性需求角度出发, 以描述逻辑作为本体描述语言基础, 提出了一种本体存储模式, 并在此基础上设计了一种本体存储的方法。
2、本体存储概念
本体存储是本体研究中一项基础性研究工作, 是本体开发者依据一定的理论、方法和标准, 对本体结构、相关概念、属性和关系, 以及本体公理和断言等进行合理有效的存储, 使得建立的本体知识能完好的保存, 并通过一定的本体查询方法把本体知识应用到实际需要中。目前主要有四种本体存取方法: (1) 用文本文档存储本体, 不对本体进行任何处理。 (2) 构建专门的本体数据库, 用来存储和还原本体数据。 (3) 利用面向对象数据库来存储本体数据。 (4) 利用关系数据库来存储本体。
3、描述逻辑与本体
描述逻辑是一种基于对象的知识表示的形式化, 它是一阶谓词逻辑的一个可判定的子集, 具有明确的语义和推理问题的可判定性。一个描述逻辑系统包含四个组成部分:表示概念和关系的构造算子;TBox包含断言;ABox实例断言;TBox和ABox上的推理机制。一个描述逻辑系统的表示能力和推理能力取决于对以上几个要素的选择以及不同的假设。
描述逻辑中有两个基本元素, 即概念和关系。概念解释为一个领域的子集;关系则表示在领域中个体之间所具有的相互关系, 是在领域集合上的一种二元关系。
在一定领域中, 一个知识库K=
描述逻辑依据提供的构造算子, 在简单的概念和关系的基础上构造出大量复杂的概念和关系。最常见的构造算子有:并 (∪) , 交 (∩) , 非 (﹁) , 存在量词 (∃) , 全称量词 (∀) , 约束算子“≥”和“≤”, 由这些构造算子所组成的描述逻辑具有严格的语法语义。
基于知识库的描述逻辑推理机制是描述逻辑所提供的非常重要的服务, 且细分为与TBox相关的基于概念的推理和与ABox相关的基于个体的推理。其推理问题主要包括:可满足性, 包含关系, 一致性检测和实例检测。
本体是概念模型的明确的规范说明, 用来描述某个领域甚至更广范围内的概念以及概念之间的关系, 使得这些概念和关系在共享的范围内具有大家共同认可的、明确的、唯一的定义。通过本体的建立可提高异构系统和不同参与者之间的互操作性, 以促进知识共享与交换以及知识的机器可处理问题。本体描述现实世界的能力十分强大, 它既可以用来描述简单的事实, 又可以用来描述信念、假设、预测等抽象的概念;既可以描述静态的实体, 又可以描述与时间推移相关的概念, 如事件、活动、过程等。本体的表示有多种:有仅表示概念的简单表示, 有表示概念、属性的框架和语义网络表示, 还有能表达丰富语义的逻辑表示。目前本体已经被广泛应用于语义Web、信息集成、智能信息检索、数字图书馆等领域。基于本体特征, 本文提出用描述逻辑对本体模型进行形式化定义。
定义1本体定义为一个四元组O=
以构建一个物流本体Logistics Onto为例, 将其用如上四元组定义为
LogisticOnto=
其中, OInfoS是本体的构造算子集, 包含∪, ∩, ﹁, ∃, ∀, ≥, Т, ⊥等;OInfoCS是本体中概念、关系、属性以及个体集, 包含顾客Customer, 订单Order, 销售商Saler等;OInfoXS是本体公理集;OInfoIS是本体断言集。
4、本体存储方法
本体能够以一种显示、形式化的方式来表示数据的语义, 提供对领域知识的共同理解, 促进知识的共享, 但随着本体资源的规模不断扩大, 如何使本体在保证自身语义完整性的条件下存储到数据库中, 就成为本体存储亟待解决的问题。
4.1 使用关系数据库存储本体的思想
构建本体关系数据库, 使用二维关系表存储本体的思想非常直观:首先, 以描述逻辑作为本体标准语言的理论基础对本体进行形式化定义;然后, 使用Oracle 11 g构建关系数据库, 在构建关系数据库时创建类表、属性表和关系表来存储本体中的类、属性和关系, 并创建术语公理表和实例断言表用来存储本体公理集和本体断言集, 另外存储数据的断言和推理信息;最后, 利用Oracle 11 g关系数据库管理系统的SQL语句对本体进行查询操作。
4.2 本体关系数据库的构建
4.2.1 TBox转换为E-R图
将本体存储到关系数据库中, 首先需要将本体模型转换为数据库概念模型, 本文使用P.P.S.Chen于1976年提出的实体-联系方法来表示概念模型。
例如:我们用T-Resource实体用来存储Tbox中所有资源:类, 属性和数据类型, 为Tbox中的每一个资源分配一个标识符resource_id, 资源名name, 类型type, 标签labels和注释comments, 其中resource_id作为T-Resource实体的码, 用来唯一标识本体中的资源。在本体中, 也可以使用URI, 统一资源标识符) 来唯一标识本体中的资源。
同时我们用Restriction Class实体用来存储Tbox中那些存在属性约束的描述, 这些描述常用于对属性取值的推理, 并通过onProperty与Property实体建立联系。我们用Axiom实体用来存储Tbox公理, Axiom的属性有axiom_id, asserted和inferred, axiom_id为实体的码。Tbox中的公理分为三种类型:C-Pos-Inclusion公理, C-Neg-Inclusion公理和P-Inclusion公理。C-Pos-Inclusion是一个包含符号 (⊆) 的左侧是n个类相交的形式, 右侧是一个类C或者∃P的包含公理;C-Neg-Inclusion是一个包含符号 (⊆) 右侧为⊥的包含公理;P-Inclusion是一个包含符号 (⊆) 的左侧右侧都是一个对象属性的包含公理。定义一个属性的定义域就是定义了一个C-Pos-Inclusion公理。
4.2.2 E-R图向关系模型的转换
关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合。E-R图则是由实体型、实体的属性和实体型之间的联系3个要素组成的。所以将E-R转换为关系模型实际上就是要将实体型、实体的属性和实体型之间的联系转换为关系模式, 这种转换一般遵循如下原则:
1.每个正规实体映射成为一张表;
2.每个实体的属性映射为对应表中的一个字段;
3.实体型间的联系则有以下不同的情况:1、一个1∶1联系可以转换为一个独立的关系模式, 也可以与任意一端对应的关系模式合并。2、一个1∶n联系可以转换为一个独立的关系模式, 也可以与n端对应的关系模式合并。如果转换为一个独立的关系模式, 则与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性, 而关系的码为n端实体的码。3、一个m∶n联系转换为一个关系模式。与该联系相连的各实体的码以及联系本身的属性均转换为关系的属性, 各实体的码组成关系的码或关系码的一部分。4、子类型和超类型的转换:每一个实体型都转换成为一张表, 超类型的主键是子类型的外键, 子类型的外键是自己的主键。
5、本体查询的实现
本体关系数据库构建完后, 就可以基于本体关系数据库表来检索和匹配本体中满足条件的数据。目前, 常用的本体查询语言有RDQL、SPARQL和OWL-QL, 但是在用这些本体查询语言查询物流ORDB时, 必须对语义推理扩展模块传递过来的查询请求进行查询重写, 这样将非常浪费时间。本文直接使用结构化查询语言SQL提供的SELECT语句进行本体查询, 在数据更新时, 以TBox公理表中的蕴含定理作为依据, 通过一系列PL/SQL预存程序进行推理。这样不但大大减轻了用户的负担, 而且有利于提高数据独立性。
5.1 查询TBox
通过SQL语句查询TBox的类表、属性表和公理表来实现TBox的查询, 对于给定的类, 可以查询该类的超类, 子类和不相交类;对给定的属性可以查询该属性的超属性、子属性, 逆属性以及属性的定义域和值域。
假设一个用户想查询客户类的所有子类, 查询语句如下:
SELECT c2.name
FROM Class c1, C_pos_inclusion_right r, C_pos_inclusion_left l, Class c2
WHERE c1.name=‘Customer’AND
l.resource_id=c1.resource_id AND
r.axiom_id=l.axiom_id AND
r.nb_left_classes=1 AND
c2.resource_id=r.resource_id;
5.2 查询ABox
使用SQL语句查询Customer类的所有实例, 如下所示:
SELECT r.name
FROM Customer c, A-Resource r
WHERE r.resource_id=c.indiv_id;
由此可以看出, 本文中提出的基于描述逻辑的本体关系数据库在存储本体语义方面有了一定的提高, 并且在查询时可以根据数据之间的语义关系进行推理查询, 提高了本体的查询速度。
6、结束语
本文提出的基于描述逻辑的本体存储方法, 通过描述逻辑对本体模型进行形式化定义, 用关系数据库表来存储本体中的资源以及资源之间的关系, 描述它们的特征和约束, 刻画出本体的等价和层次关系, 从而将本体中蕴含的语义信息尽可能完全地存储到关系数据库中。同时, 利用Oracle 11 g关系数据库管理系统高效的检索和匹配速度以及SQL语言的高度非过程化, 将查询和匹配本体转换成查询关系数据库, 从而弥补了本体数据存储查询效率低的缺陷。现今虽然相关的本体存储研究工作已经展开, 但如何更有效地实现本体存储的语义完整性和推理性, 以及如何设计高效的本体存储模式, 合理的存储大规模的本体, 支持高效的本体存储管理来更好地进行信息共享还需要进一步研究。
参考文献
[1]http://protege.stanford.edu, 2002.
[2]杨青, 朱丽, 陈薇.基于描述逻辑的本体进化框架[J].计算机工程, 2010, 36 (13) :79-81.
后期北大荒版画本体语言分析论文 篇2
摘要：:以后，是后期北大荒版画的全面发展阶段，这段时期形成的版画创作群体成员，既有北大荒本土版画艺术家，也有省内版画专业艺术权威机构的成员和大专院校的专家和学者，版画艺术市场的回归和启动，使北大荒版画的发展步入全面推进期。版画创作群体及代表人物秉承“继承、传承”弘扬早期、中期北大荒版画本体语言特征的同时，扬弃糙箔，不断追求卓越;注重本体语言的理论研究和艺术思维的突破，营造更加宽松开放的创作氛围，创作取向更加自由，逐步形成北大荒本土与时代并进的版画创意多元发展格局。
关键词：:继承;传承;版画;本体语言;多元化
一、后期北大荒版画本体语言形成的时代背景
20以后，正是中国飞速发展的阶段，北大荒版画进入了一个稳态发展全面推进的时期。科技的发展，经济的繁荣带动了中国艺术市场的回归和启动。北大荒版画的本体语言也随之不断的继承、传承、发展。与四川、江苏版画相比，北大荒版画则更具有一致性的美学特征和艺术风貌。这是北大荒版画区别于其他艺术群体的个性所在，这种个性特点更多的是表现地域性风格。而自年以后，后期北大荒版画成多元化趋势，在这一阶段，版画本体语言已经成为版画家们常态性的工作。
二、后期北大荒版画本体语言特征
后期北大荒版画本体语言特征的形成阶段是在2000年以后，版画创作代表人物继张洪驯、王僖山等艺术家的基础上，涌现出沙永汇、刘德才、修长明等更加优秀的中青年版画艺术家。黑土地独特的地域文化、人文条件和时代背景造就出独特的版画艺术风格。在弘扬早期、中期北大荒版画艺术思想的基础上，后期北大荒版画本体语言体现出哲学思辨的内涵属性：继承和传承兼备、传统与现实交融，扬弃糙箔，追求卓越，创作取向更加自由，除了具象化的表现之外，意象化风格的展现则标志着北大荒版画本体语言表现形态的又一次更新和升级。在这一时期，继承和传承，是北大荒版画本体语言特征的两个具体体现，一方面是创作的系统性，北大荒版画最大的特点就是现实主义和浪漫主义的结合，注重现实生活的结合，这是这么多年来北大荒版画创作群体一直恪守的创作法则。北大荒版画本体语言极具个性，即有意象的表现，但基本上都体现在现实生活的表现上，其特征与其他地区的版画语境不同，就江苏版画而言，江苏版画讲究情调化，小桥流水、烟雨古巷、诗情画意浓重，版画语境追求意境美。相比之下，北大荒版画本体语言彰显的.是厚重、分量感十足，这就是很典型的、强化了的北大荒版画的本色，这是继承。另一方面是在版画制作的技术上和色彩的运用上体现的是传承，版画创作类别不再局限于单一套色印刷方式(油印、水印),而是向丝网、数码版、综合版等多元领域拓展，使作品色彩更丰富、更浓郁，造型更大胆，更精细、更秀雅、更靓丽。因此，可以说这种浓缩了的北大荒特色表现形态对当今的版画创作都具有借鉴和启迪作用。
三、后期北大荒版画本体语言代表人物及代表作品风格
后期北大荒版画在“继承、传承”中步入创新和发展的阶段。继著名版画家张洪驯、陈龙、文光锡、王僖山等之后，更加优秀的著名中青年版画家沙永汇、刘德才、修长明等代表人物脱颖而出。这个时期的代表作品有：装饰味道浓郁的版画家张洪驯老师的作品《采秋》、《岚》、《青青山谷》;浪漫气息浓重又不失时代节奏感的中青年版画家沙永汇老师的作品《雪域温泉》、《城市乐章》、《筑梦诗篇》;写实语境突出的中青年版画家刘德才老师的作品《秋和日暖》、《静谧之秋》、《北大荒纪实》;表现意味和趣味融合的版画家王僖山老师的作品《醉秋》、《祈盼吉祥.之三》、《在希望的田野上》;画作精细构图靓丽的版画艺术家修长明老师的作品《激情岁月之花季》、《激情岁月之原野芬芳》、《雁窝岛春曲》等诸多版画家和更加优秀的中青年版画艺术家的作品不断涌现，风格迥异，绽放异彩。正是因为这个阶段段中国受到国内外新兴的创作观念的深刻影响，因而造就出一代即有自己主观理念又能适应时代潮流的中青年版画艺术家。在赏析这个时期版画艺术家作品的时候，特别是在诸多版画展览中看到的不再是局限版数、色彩、技术上的制约，版画的本体语言更多体现在构图上、形式上和内容的表现上。像张洪驯老师的作品《金风拂地》(第十四届版展金奖作品);王僖山老师的作品《一年到头.之二》(第十八届全国版展最高奖项作品);沙永汇老师的作品《城市乐章》(第二十届全国版展最高奖项作品);修长明老师的作品《激情岁月之花季》(第二十届全国版展最高奖项作品);刘德才老师的作品《北大荒纪实》(第二十一届全国美展推荐作品奖——最高奖项作品)等等，都是这段历史时期北大荒版画本体语言特征的真实写照。
四、后期北大荒版画本体语言创作群体的形成
后期北大荒版画本体语言创作群体的形成和壮大阶段是在2000年以后，创作群体结构中，即有北大荒本土版画创作人员，也有省内版画专业艺术权威机构的成员和大专院校的专家和学者;黑龙江省版画院成为省内专业性、权威性的版画艺术创作基地，与此同时省内各地涌现出众多个创作群体分支机构，形成了宝清版画院、绥棱版画院、鸡西版画院、大庆版画院、阿城版画院、大兴安岭版画院、庆安版画院、富拉尔基版画院等省内多个版画基层，各个版画分支机构从不同的角度表现垦区的发展和生活，表现油田、煤矿、森林、草原、城市建设、农村生活等版画题材，创作空间更加广泛。宝清版画院是集版画创作、培训、研究于一体的专业艺术学术机构。宝清版画院聘请原中国版画家协会副主席、黑龙江省美术家协会主席晁楣先生和黑龙江省美术家协会副主席、黑龙江省版画院院长于承佑先生担任名誉院长。宝清版画本体语言通过挖掘、传承、创新本地域优秀版画文化，针对本地域传统版画艺术，进行版画创作研究及省内外版画艺术交流，展示本地域版画独特魅力。在黑龙江省版画院的业务指导下，作品多次入选参加国家、省版画院等部门组织的各项国家级大型美展，先后有18件版画作品分别入选国家级大型专业展览并获奖，其中，版画作品《激情岁月之花季》获得第二十一届全国版画展览最高奖项“中国美术提名奖”。《激情岁月之家书》获第十二届黑龙江省美术作品展览金奖。《历程—家园》获第十二届黑龙江省美术作品展览银奖并收藏。宝清版画院被列为黑龙江省版画艺术文化发展重点单位。绥棱版画院集创作、典藏、交流等多功能于一体，聘请了省版画院院长于承佑为艺术顾问，版画本体语言侧重于水印套色木刻的创作与研究;在绥棱版画院举办的全省优秀版画家水印木刻创研班，集聚了比较优秀的水印木刻版画家，是人数较多、历时较长的创作培训研讨活动，期间创作的作品中体现东北民俗、黑土风情、北大荒风貌的作品62幅。绥棱版画院成为省内水印套色木刻版画的创作基地。鸡西版画院的版画本体语言从反映煤矿工业的题材拓展到以反映北大荒风情、风貌为主，地域特色浓郁，本土气息鲜明，在地域文化的滋养下，不断“植根生活，追求创新”，水印木刻风格独树一帜;鸡西版画院作品在国家和省级版画展赛中获得奖项150多次，被命名为中国版画艺术之乡。大庆版画院的版画本体语言侧重于作品题材的宏观定位和艺术观念的运用。大庆版画侧重体现石油和石化大工业课题、具象写实为主，拓展视野，拓宽题材，注重弘扬铁人精神，人文景观、时代气息和社会风貌。在全国大型版画展览中，11幅作品获国家金奖，22幅作品被中国美术馆收藏。荣获了“日中艺术交流金杯奖”、黑龙江省优秀创作群体奖和黑龙江省美术创作优秀集体奖”。阿城版画院的版画本体语言侧重于以传承和展现我国金代故都的悠久的文化历史和深厚独特的金代文化底蕴。传承者我国金代文化色彩的阿城版画，以厚重的历史渊源，独特的艺术视觉，独具一份别人莫属的艺术天地，既此，阿城版画的优秀作品先后参加省内和国家级艺术大赛，作品多次被中国美术馆，黑龙江、江苏、广东等美术馆珍藏。大兴安岭版画院的版画本体语言侧重于体现森林、冰雪、界江、北极、边陲、风情、鄂伦春等少数民族的创作风格。300多人版画创作群体中，有40多件作品参加国际国内和省级展赛，10件作品被收藏。被命名为“全国优秀版画之乡”、“中国民间文化艺术之乡”。庆安版画院的版画本体语言侧重于农村黑土地的厚朴凝重的文化性格和独特的审美风韵，作品采用特有的笔法和风格描绘庆安的风土人情、讴歌时代，表达对生活、对自然的深切热爱。版画作品多次参加省和国家版画展赛，在参加黑龙江版画创作群体优秀作品联展活动中，庆安版画的10余件作品入选参展。庆安版画院注重优秀版画创作人员的培育和培养，努力挖掘优秀版画后备力量，激励优秀版画创作人才，创作更多的喜爱本土的接地气的版画作品。富拉尔基版画院的版画本体语言侧重于齐齐哈尔地区的国家丹顶鹤自然保护区风貌和齐齐哈尔、昂昂溪、梅里斯、富拉尔基等东北老工业基地的历史与发展，作为省内的版画群体创作分支机构，先后举办了全身水印木刻版画创作实习培训活动，富拉尔基的版画作品也先后参加了全国和省级版画展览，取得了可喜的成绩。结语后期北大荒版画处于变革、开放、创新、发展的历史阶段，版画本体语言以继承展现共性，以传承彰显个性。省内各地形成的各个版画群体分支机构其风格各异，争芳斗艳;随着版画艺术市场的回归和启动，北大荒版画步入全面发展的推进期。本文摘选了后期北大荒版画创作群体众多优秀作品中具有代表性的作品进行赏析，这些作品都从不同角度继承和发展了北大荒版画的精髓，他们每一位的创作语境与创作方向都极大地丰富了同期北大荒版画本体语言的风格。因此，可以认为，对于后期北大荒版画本体语言课题的探讨，不仅对于丰富版画创作形态具有重要的指导意义，而且对版画理论的深入研究，探索和拓宽版画的发展途径都具有借鉴性的学术价值和艺术价值。
参考文献：
[1]于美成.北大荒———版画艺术的摇篮———记北大荒版画学术研讨会暨三十年回顾展[J].文艺评论，1988.
[2]沙永汇.早期北大荒版画语言简析[J].艺术教育，.
[3]刘德才.浅谈北大荒版画的套色[J].戏剧之家，.
[4]张云翔.浅析北大荒版画的创作语境[J].大众文艺，2015.
课程本体的创建及描述 篇3
关键词 课程本体；OWL；数据库原理
中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1671-489X（2009）06-0026-02
Creation and Description of Course Ontology//Zou Junhua
Abstract Based on the ontology creation methodology of knowledge engineering, this article describes the steps of course ontology creation, and gives a case of creating course ontology.
Key words course ontology；OWL；database principle
Authors address Faculty of education, Hubei University, Wuhan 430062
本体已经成为人工智能和知识工程中一种重要的工具，在知识的获取、表示、分析和应用等方面具有重要的意义。本体研究促进知识工程中对本质知识的获取[1-2]。本体是语义的基础，可以为语义Web成功增值[3]。作为一种知识表示方法，本体与谓词逻辑、框架等其他方法的区别在于它们属于不同层次的知识表示方法。本体表达了概念的结构、概念之间的关系等领域实体的固有特征。本体表述的语义更明确、一致和规范，因此也更有利于知识的表达、交流和共享。
1 本体构建的方法
知识工程方法通过7个步骤完成本体的开发：确定本体的领域范围和使用目的、重用已有的本体、穷举该本体中的重要的词汇、定义类和类的层次结构、定义类的属性、定义类属性的值域、创建实例。在该方法中，步骤4～6通常需要同时进行，相辅相成。如何将已有的词汇区分是否是类或者类的属性是一项复杂的工作。本文在这个方法的基础上，针对课程的特点，提出课程本体的开发方法。
1.1 重用已有的本体和专业叙词表在开发新的本体前，从目前在进行或者已完成的相关工作中学习，并且从已有的资源中进行提取和扩充。在已有本体的基础上进行改进比创建新的本体要容易得多，因此，重用已有的本体非常重要。目前在网络上已经有不少成熟的本体资源可以使用，如Ontolingua本体库、DAML本体库、WordNet；同时还有很多公开的商业性质的本体资源，如UNSPSC、RosettaNet、DMOZ等。
除了应用已有的本体资源，还可以利用专业叙词表、术语词典等。专业叙词表和术语词典，不但包含该领域中相对完整的术语，而且都经过领域专家多年的有序组织，不仅可以为领域Ontology中概念的创建提供指导，而且叙词表中的限义词、含义注释、等级关系、词间关系，也为领域Ontology概念中的属性、实例以及关系的创建提供了线索及指导。专业叙词表和术语词典是构建课程本体的必备基础。
1.2 从课程中提取重要的概念和术语该步骤主要列出课程中最基本、最有代表性的术语，那些需要被学生了解和学习的概念以及需要注释和解释的词汇。需要指出的是，在这个步骤中只需要穷举出所有可能重要术语，不必考虑概念是否重叠，也不必考虑概念之间的关系和属性。
1.3 定义课程本体之间的通用关系从语义上讲，概念间主要有4种基本关系：attribute of（高度是桌子的属性）、instance of（实例与概念之间的关系）、kind of（家用计算机是计算机的一种）和part of（CPU是计算机的组成部分）。根据这4种基本关系，本文给出本体之间的通用关系（如表1所示）。
1.4 挖掘课程本体中的特殊关系结合特定的课程，分析和挖掘出特殊的关系和属性。如“数据库原理”中的数据库设计部分，数据库设计的6个步骤：需求分析、概念设计、逻辑结构设计、数据库物理设计、数据库实施和数据库运行维护。这些概念之间的关系就可以用一个新的关系——前驱（后继）关系——来描述。
1.5 分析、改进和评价改进是构建课程本体过程的一个组成部分，在构建的过程中不断改进原有的结构，在不断改进的过程中构建起整体的结构。改进的方法包括合并、编辑及自然语言处理的一些方法。在改进的过程中要注意系统整体的一致性。对本体进行分析和评价，确定本体结构是否能准确反应出课程本体的本质和联系。分析、评价与改进共同构成本体的维护过程。
2 用OWL描述课程本体
2.1 OWL本体描述语言面向网络的本体语言OWL（Web Ontology Language），是W3C组织推荐的国际通用的标准本体描述语言。它建立在XML/RDF（Resource Description Frame）等已有标准基础上，通过添加大量的基于描述逻辑的语义原语来描述和构建各种本体。所以基于OWL建立的本体有很丰富的语义表达能力并具有完善的推理机制，比之用其他本体描述语言（如XML、RDFS）建立的本体能更清晰完整地表达领域内的概念和概念之间的联系。OWL有3个表达能力递增的子语言：OWL Lite，OWL DL和OWL Full。OWL Lite是表达能力最弱的子语言，提供类分层的能力和简单的约束功能。OWL DL在可判定性的前提下，提供尽可能大的表达能力，但在某些表达方面仍有一些限制。OWL Full包含OWL的全部语言构造成分并取消OWL DL中的限制[4]。
2.2 用OWL描述“数据库原理”课程本体“数据库原理”是计算机、信息管理与信息系统、工业工程以及电子商务等专业的必修课程，所以本文选取这门课程作为范例。由于篇幅所限，本文仅以这门课程中的数据模型为例来说明如何用OWL来描述课程本体[5]，以便学生更好地理解各个概念以及概念之间的关系。
1）定义数据模型类。
＜owl：Classrdf：ID= “数据模型”＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “数据结构”＞
＜/owl：ObjectProperty ＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “数据操作”＞
＜/owl：ObjectProperty＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “完整性约束”＞
＜/owl：ObjectProperty＞
＜/owl：Class＞
上述定义表示的语义是数据模型有3个属性：数据结构、数据操作和完整性约束。
2）定义关系模型类。
＜owl：Classrdf：ID= “关系模型”＞
＜rdfs：SubClassOfrdf：ID= “数据模型”＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “关系数据结构”＞
＜/owl：ObjectProperty ＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “关系操作”＞
＜/owl：ObjectProperty ＞
＜owl：ObjectPropertyrdf：ID= “关系完整性约束”＞
＜/owl：ObjectProperty＞
＜/owl：Class＞
上述定义表示的语义是关系模型，是数据模型的子类，它是数据模型之一，与数据模型之间的关系是继承关系，反映的是概念之间的层次关系，并且关系模型由关系数据结构、关系操作和关系完整性约束3个要素组成。
3 结束语
目前关于本体的研究愈来愈受到重视，研究的重点多集中于领域本体的建设上面。用本体来描述课程的概念以及概念之间的关系，将会促进学生的理解，也会方便教师的教学，具有很好的理论和实践价值。但是，在课程本体的创建过程中，还有很多问题有待探讨和解决，比如动态知识的描述以及课程本体的自动创建等。本文在知识工程方法建立本体的基础上，阐述建立课程本体的可行步骤，并且给出数据模型的课程本体实例。
参考文献
[1]李善平,等.本体论研究综述[J].计算机研究与发展,2004(7):41-44
[2]杜小勇,李曼,王珊.本体学习研究综述[J].软件学报,2006(9):1 837-1 847
[3]何琳.领域本体的关系抽取研究[J].现代图书情报技术,2008(4):35-38
[4]OWL Web Ontology Language[EB/OL].http://www.w3c.org/TR/owl-features/
网格环境下基于本体的资源描述 篇4
网格这一术语,有时与网络、高性能计算基础结构同义使用,网格计算环境能够大规模共享资源和服务,这些环境为很多组织机构实现分布式应用、获得高水平的执行和可利用提供了有效的解决方法。网格环境的基础设施可以被理解成是一系列服务,它的体系结构可以看成是面向服务的,其中的两个实体有特殊重要性:服务的生产者(所有者)和服务的消费者。所有者提供服务,使消费者必须满足一定的限制才能进入网格环境。消费者可以是一个用户,一个机构或者是属于另一个机构的一个应用程序。但是,对于普通用户来说,利用网格环境是一项复杂的工作,需要了解如何从虚拟组织中获取需求的预备知识。为了提高网格资源检索和选择的效率,我们提出利用本体作为选择方法来帮助用户方便的利用网格资源。
在本文中,首先我们构建了为网格资源提供更多精确信息的本体,然后利用已经定义的本体创建一个网格服务,方便用户和应用程序之间利用基于本体的服务实现直接的互操作,提高资源的可利用率。
2 本体概述
近年来,本体的概念被越来越多的应用于计算机知识工程领域,研究者已经从不同的角度和方面为本体的概念进行了定义。尽管定义有多种方式,但是从内涵上来看,研究者都把本体当作是领域(可以是特定领域,也可以是更广的范围)内部不同主体(人、机器、软件系统等)之间进行交流(对话、互操作、共享等)的一种语义基础,即有本体提供一种明确定义的共识。本体的目标是捕获相关领域的知识,提供对该领域知识的共同理解,确定该领域内共同认可的词汇,并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇(术语)和词汇间相互关系的明确定义。
2.1 本体的建模元语
Perez等人认为本体可以按分类法来组织[1],他归纳出本体包含5个基本的建模元语(Modeling Primitive):
1)类(classes)或概念(concepts),概念的含义很广泛,可以指任何事物,如工作描述、功能、行为、策略和推理过程等等。
2)关系(relations),关系代表了在领域中概念之间的交互作用。形式上定义为n维笛卡儿乘积的子集:R:C1×C2×…×Cn。如:子类关系(subclass-of)。
3)函数(functions),函数是一类特殊的关系。在这种关系中前n-1个元素可以惟一决定第n个元素。形式化的定义如下:F:C1×C2×…×Cn-1→Cn。例如mother-of关系就是一个函数,其中mother-of(x,y)表示y是x的母亲,显然x可以惟一确定他的母亲y。
4)公理(axioms),公理代表永真断言,比如概念乙属于概念甲的范围。
5)实例(instances),实例代表元素,从语义上讲实例表示的就是类的对象。每一个概念都会有相当多的实例,而每个实例对应与概念中的属性值也各不相同。
在实际的应用中,不一定要严格地按照上述5类元语来构造本体。同时概念之间的关系也可以根据特定领域的具体情况定义相应的关系,以满足应用的需要。
2.2 本体在应用领域的作用
本体不仅是知识工程和人工智能研究的一个重要问题,而且在知识管理,信息检索,电子商务,自然语言处理等领域的应用都很广泛[2,3,4]。其主要作用表现为:
1)本体提供了一种结构化的表示领域知识的形式化方法。在本体中,明确说明了领域概念,及概念之间的关系,并且支持对领域规则的描述,是领域知识的形式化表示。
2)本体提供了独立于应用的描述方法,使其可以在不同系统之间重用,提高了知识重用的层次。通过使用元属性对属性进行分析,并对属性提出了一种针对本体建模概念化分析的形式化方法,解决了知识共享中的一些问题,不但使开发人员减轻工作负担,提高效率,而且有效地促进了来自不同领域的研究人员和组织间的交流。
3)本体为人和主体之间的沟通和交流提供了共享的基础,也方便了不同领域的系统开发人员和研究人员之间的沟通。它是人机在语义上交互的最好的基础。
3 基于本体的网格资源描述
3.1 开发本体
开发本体最主要的任务是探索如何描述与网格计算资源有关的概念,因此,我们寻找那些被团体共同使用的词汇以及网格体系结构中广泛使用的资源。调查之后,我们创建了需要建立本体的证据资料:
1)数据字典收集本体中所有的类和实例,以及他们的含义。本论文中,初步设计了14个类(图1),其中计算资源是该本体的超类,其他类均是他的子类。
2)概念分类树以树的形式描述所有类和子类之间的关系,所建立的概念分类树如图1所示。
3)类和实例的属性表描述了每一个类和实例的所有属性,包括:关系逻辑、最小值、数据类型、度量单位等。
4)实例表描述了本体中每个实例的属性及取值。
5)属性分类树以图形来描述属性之间的分类关系。图2是参考了属性操作系统类型和体系结构而创建的属性分类树,属于操作系统、体系结构和超级计算机。
然后使用Protégé2000编辑器,将上述证据资料转换为OWL语言进行描述,使用PAL创建公理。图3所示的公理是一个进入限制:必须是AIX操作系统下的计算资源,而且硬盘空间大于80G,内存大于512M才允许发生。
3.2 基于本体的网格体系结构
本文提出的本体直接工作在网格环境中,对资源的查询使用本体中定义的词汇。这样使所有应用中的概念(资源请求者和资源提供者)关于信息的表示和查询均有一个确切的意义,消除了查询和读取信息时产生的模糊性。引入本体后的网格架构如图4,将本体理解为网格结构中的一个特殊层,应用请求来到模型中的本体部分,本体部件利用元数据和语义视图获得与计算资源有关的信息。元数据和语义视图辅助本体获得资源请求者请求所要的答复。元数据部件直接从资源和数据文件中获得信息,另一方面,语义视图与元计算目录服务器通信,该服务器提供了接近网格和系统部件相关资源的分布式方法。图4表示的是在网格环境下,用本体方法获得信息的一个必要数据流。
3.3 基于本体的服务
我们开发网格服务[5],提供本体与请求者之间的必要交互。服务允许请求者进入本体和网格环境。因此也就需要开发一个应用程序实现服务与本体的交互,该应用程序操作那些被服务允许使用的本体中的构件。应用程序用Java语言实现,用Protégé2000编辑器中的APIs直接获得本体的实际概念。为了满足所有服务的需求,应用程序设计了三个模块。模块一,显示本体中定义的所有类和实例的列表单。请求者利用这些类与实例的名称请求下面两个模块的元数据和计算资源;模块二,帮助请求者查明模块一中所列类的元数据;模块三,直观的显示所搜索计算资源的完整配置。只需要输入计算资源的名称就可以完成这次搜索,计算资源被作为类的一个实例加以区分,这些信息在模块一中提供,是进入网格环境的必要条件。
在创建了应用程序之后,便有效的完成了目标服务。提供此服务后,用户就可以通过友好界面进入网格环境。在新的网格环境中,计算资源被更精确的描述。另外,由于服务引入了本体技术,新知识可以在任何时候不受限制的通过应用程序加入到服务中,而新数据的加入不会影响服务的实现,只需修改资源的相关数据即可。
4 结束语
在本论文中,我们提出利用本体对网格计算环境中的可获得资源做描述,构建了一种基于本体的服务帮助用户实现他们的应用。这项研究具有以下优势:一方面,利用本体构建共同的领域概念,能够被网格环境中的普通用户所共享。另一方面,本体技术能够加强不同虚拟组织之间的互操作性。
摘要：该文首先介绍本体的概念并分析本体在应用领域的重要作用,然后针对网格环境中的资源描述和选择问题,构建了能够精确描述网格资源信息的本体,并利用构建的本体创建了网格服务,方便用户和应用程序之间利用基于本体的服务实现直接的互操作,提高了网格资源的可利用率。
关键词：本体,网格,资源描述,本体构建,本体服务
参考文献
[1]Perez A G,Benjamins V R.Overview of Knowledge Sharing and Reuse Components:Ontologies and Problem-Solving Methods[C].//Stockholm V R,Benjamins B,Chandrasekaran A,et al.Proceedings of the IJCAI-99workshop on Ontologies and Problem-Solving Methods[KRR5]1999:1-15.
[2]赵波,陶跃华.本体论及本体论在计算机科学技术中的应用[J].云南师范大学学报:自然科学版,2002[6]:5-7.
[3]蒋明艳,郑丽英.本体技术应用研究[J].科技咨询导报,2007[16]:9-9.
[4]孙颖,倪天权,王东升.网格与本体协同的心血管疾病领域本体的构建[J].科学技术与工程,2008.8[7]:1707-1711.
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