本体
本体(Ontology)的概念最初起源于哲学领域,可以追溯到公元前古希腊哲学家亚里士多德(384-322 b.c.)。它在哲学中的定义为“对世界上客观存在物的系统地描述,即存在论”,是客观存在的一个系统的解释或说明,关心的是客观现实的抽象本质[1]。
在人工智能界,最早给出本体定义的是Neches等人,他们将本体定义为“给出构成相关领域词汇的基本术语和关系,以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则的定义”。Neches认为:“本体定义了组成主题领域的词汇表的基本术语及其关系,以及结合这些术语和关系来定义词汇表外延的规则。”(“An ontology defines the basic terms and relations comprising the vocabulary of a topic area, as well as the rules for combining terms and relations to define extensions to the vocabulary.”)[2]。
后来在信息系统、知识系统等领域,越来越多的人研究本体,并给出了许多不同的定义。其中最著名并被引用得最为广泛的定义是由Gruber提出的,“本体是概念化的明确的规范说明”(“An ontology is an explicit specification of a conceptualization”)[3]
Fensel对这个定义进行分析后认为本体的概念包括四个主要方面[4]:
1. 概念化(conceptualization):客观世界的现象的抽象模型;
2. 明确(explicit):概念及它们之间联系都被精确定义;
3. 形式化(formal):精确的数学描述;
4. 共享(share):本体中反映的知识是其使用者共同认可的。
总而言之,本体的目标是获取、描述和表达相关领域的知识,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。一般来讲,本体具有两个特性:静态性和动态性――静态性指的是它反映的是概念模型,没有涉及动态的行为;动态性指的是它的内容和服务对象是不断变化的,针对不同的领域,可以定义和构造不同的本体[5]。
二、本体的描述方法和语言
2.1 本体描述方法
如此抽象的本体概念,具体如何来描述呢?
一些学者将本体用下面的公式形象地给出:本体 = 概念(Concept)+ 属性(Property)+ 公理(Axiom)+ 取值(Value)+ 名义(Nominal)。
这里的概念可分为“原始概念(Primitive concepts)”(属性是必要条件,而非充要条件的情况)和“定义概念(Defined concepts)”(属性是充分必要条件的情况)两种。属性则是对概念特征或性质的描述。至于“公理”,则是定义在“概念”和“属性”上的限定和规则。“取值”则是具体的赋值,“名义”则是无实例(Instances)的概念或者是用在概念定义中的实例。
Perez等人则认为本体可以按分类来组织,并归纳出本体的五个基本构成元素,这些元素分别为:概念类,关系(Relations),函数(Functions),公理和实例(Instances)。
对比这两种提法,我们可以发现,它们实质上是一致的。它们都以下面的形式来表达、描述和诠释现实世界。
1) 世界存在着对象(Object);
2) 对象可以抽象出类(Class);
3) 对象具有属性(Property 或者 Attribute),属性可以赋值(Value);
4) 对象之间存在着不同的关系(Relation);
5) 对象可以分解成部分(Part);
6) 对象具有不同的状态(State);
7) 属性和关系随着时间的推移而改变;
8) 不同的时刻会有事件(Event)发生;
9) 事件能导致其他事件发生或状态改变,即产生影响(Effect);
10) 在一定的时间段上存在着过程(Process),对象参与到过程当中。
在这些理论基础上,产生了本体描述语言。
本体语言使得用户为领域模型编写清晰的、形式化的概念描述。由于本体提出来的时间较短,本体语言还不完全成熟,再加上大量的研究工作者活跃在该领域,因此产生了多种本体描述语言,有RDF和RDF-S、OIL、DAML、OWL、KIF、SHOE、XOL、OCML、Ontolingua、CycL、Loom。其中OWL(Web Ontology Language)是由W
[1] 邓志鸿、唐世渭等,Ontology研究综述,北京大学学报(自然科学版),第38卷,第5期,2002年9月
[2] R. F. Neches, R.; Finin, T.; Gruber, T.; Patil, R.; Senator, T.; Swartout, W.R., "Enabling Technology for Knowledge Sharing.," AI Magazine36-56, 1991.
[3] Thomas R. Gruber. Toward Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing, Revision: August 23, 1993.
[4] Fensel D. Ontologies: Silver Bullet for Knowledge Management and Electronic Commerce. Springer. 2001.
[5] 宋炜,张铭.语义网简明教程.北京:高等教育出版社,2004,06.
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