工程学科本体构建与实例

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【摘要】：图2.3一般世界知识本体Tom Lenaert本体作为通讯、互操作和系统工程的基础，必须经过精心的设计，实际上，本体的构建是一个非常费时费力的过程。值得指出的是，本体建立本身并不是目的，开发本体的作用类似于定义一系列数据和结构以便于其他程序使用。总而言之，原出于哲学概念的本体论，现已成为广泛用于实体存在本质及其表达的通用理论。图2.4本体工程的范畴资料来源：由林平、蒋祖华改制

2.3.2　本体的构建与实例

本体有多种分类方法（Guarino，1997；Uschold，1998；冯志勇等人，2007）：（1）根据本体论包含的内容不同，分为仅涉及概念的经典本体论和同时涉及本体关系与事件的混合本体论；（2）根据本体的形式化程度不同，分为完全非形式化本体、结构非形式化本体、半形式化本体和严格形式化本体；（3）根据视点的抽象程度不同，分为顶层（元级）本体、通用本体、领域本体和应用本体；（4）根据概念化主题不同，可分为应用本体、领域本体、衍生本体和表达本体；（5）根据本体的描述对象不同，分为（特殊）领域本体（如医药、地理、金融等）、（一般）世界知识本体、问题求解本体和语言知识本体，等等。

例如“领域本体”（domain ontology），它是用以描述某一特定专业领域的本体（区别于领域的问题和任务），提供某个专业学科领域中概念的词表以及概念间的关系，或在该领域里占主导地位的理论，建立领域内部知识共享和知识应用的公共理解的基础。再如“语言知识本体”（language ontology），它时常也表现为一个词表，其中要描述单词和术语之间的概念关系。具体地说，如果我们把一个知识领域抽象成一个概念体系，再采用一个词表来表示这个概念体系，在这个词表中明确描述了词的含义、词与词之间的关系，并在该领域的专家之间达成共识，使得大家能够共享这个词表，那么，这个词表就称为领域的或语言的知识本体。知识本体现在已经成为提取、理解和处理领域知识的工具，它可以被应用于任何具体的学科和专业领域，知识本体经过严格的形式化之后，借助于计算机强大的处理能力，可以对人类的全部知识进行整理和组织，使之成为一个有序的知识网络。

图2.3展示了用本体描述的一般世界知识的图景：世界存在着对象；对象具有属性，属性可以赋值；对象之间存在着不同的关系；属性和关系随着时间而改变；不同的时刻会有事件发生；在一定的时间段上存在着过程，过程中有对象的参与；世界和对象具有不同的状态；事件能导致其他事件发生或状态改变，即产生影响；对象可以分解成部分。尽管不同本体之间存在着差别，但它们在较高的抽象层次上皆具有上述这些共同特征。知识本体的其他实例，可以参见曹存根（2003：271—274）、刘红阁（2005）和阮明淑等人（2002）。

图2.3　一般世界知识本体Tom Lenaert（2005）

本体作为通讯、互操作和系统工程的基础，必须经过精心的设计，实际上，本体的构建是一个非常费时费力的过程。因此本体构建应遵循一定的准则，例如著名的“Gruber五准则”（Gruber，1994），即“清晰性”（clarity）、“一致性”（coherence）、“可扩展性”（extendibility），以及“编码偏好程度最小”（minimal encoding bias）（意即概念描述不应依赖某种特殊的符号层的表示方法）与“本体约定最小”（minimal ontological commitment）（意即本体约定只要能够满足特定的知识共享需求即可）。

Uschold＆Gruninger在1995年首次提出一个本体构造的方法学框架，详细描述了本体设计和评估方法，并随后作了改进（Uschold，1996a；Uschold＆Gruninger，1996b）。该框架包括以下组成部分：

（1）确定本体的目的和使用范围；

（2）构造本体，包括：（a）本体捕获：即确定关键的概念和关系，给出精确定义并确定其他相关的术语；（b）本体编码：即选择合适的表示语言以表达概念和术语；（c）已有本体的集成：即对已有本体的复用和修改；(www.chuimin.cn)

（3）评估：根据需求描述、能力问题（competency question）等对本体及其软件环境、相关文档进行评价；

（4）文档记录；

（5）每一阶段的指导准则。

本体的开发和设计是一个创造性的工程过程。可视为知识工程分支的本体工程或本体论工程是一系列活动的集合，包括从本体基构建（知识表达的形式化问题）、方法论开发、知识共享和应用、知识管理、运作过程建模，以及常识知识、领域知识的系统化、标准化和评价等过程（如图2.4）。值得指出的是，本体建立本身并不是目的，开发本体的作用类似于定义一系列数据和结构以便于其他程序使用。

总而言之，原出于哲学概念的本体论（ontology），现已成为广泛用于实体存在本质及其表达的通用理论。我们将借用这个理论，尝试把客观存在的工程学科领域的诸学科概括成若干概念元素，进而寻找它们对工程学科框架的应用。

图2.4　本体工程的范畴

资料来源：由林平、蒋祖华（2005）改制

工程学科本体构建与实例

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