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本体(Ontology)概述

本体(Ontology)概述 认识本体本体Ontology的概念源自于哲学领域在哲学中的定义为“对世界上客观事物的系统描述即存在论”。哲学中的本体关心的是客观现实的抽象本质。而在计算机领域本体可以在语义层次上描述知识可以看成描述某个学科领域知识的一个通用概念模型。德国学者Studer在1998年给出了本体的相关定义“本体是共享概念模型的形式化规范说明”。这个定义包含了四层含义即共享share、概念化Conceptualization、明确性Explicit和形式化Formal。1共享指本体中体现的知识是共同认可的反映在领域中公认的术语集合。2概念化指本体对于事物的描述表示成一组概念。3明确性指本体中全部的术语、属性及公理都有明确的定义。4形式化指本体能够被计算机所处理是计算机可读的。本体通常用来描述领域知识。我们可以这样理解它本体是从客观世界中抽象出来的一个概念模型这个模型包含了某个学科领域内的基本术语和术语之间的关系或者称为概念以及概念之间的关系。本体不等同于个体它是团体的共识是相应领域内公认的概念集合。领域本体示例本体分类关于本体的研究非常广泛最为常用的分类方法是根据本体应用主题将这些为数众多的本体划分为五种类型领域本体、通用或常识本体、知识本体、语言学本体和任务本体。而依据本体的层次和领域依赖度Guarino等人将其分为四类顶层本体、领域本体、任务本体和应用本体。1顶层本体研究通用的概念以及概念之间的关系如空间、时间、事件、行为等与具体的应用无关完全独立于限定的领域因此可以在较大范围内进行共享。2领域本体研究的是特定领域内概念及概念之间的关系。3任务本体定义一些通用任务或者相关的推理活动用来表达具体任务内的概念及概念之间关系。4应用本体用来描述一些特定的应用既可以引用领域本体中特定的概念又可以引用任务本体中出现的概念。本体分类本体中的建模元语言一个本体可以由类class、关系relations、函数function、公理axioms和实例instances五种元素组成。其中类也称之为概念。1类描述领域内的实际概念既可以是实际存在的事物也可以是抽象的概念如大学、电影、人等2关系用于描述类概念之间的关系如part-of、kind-of等3函数函数是一类特殊的关系在这种关系中前n-1个元素可以唯一决定第n个元素如mother-of关系就是一个函数mother-ofxy表示y是x的母亲x可以唯一确定它的母亲y4公理公理代表本体内存在的事实可以对本体内类或者关系进行约束如概念甲属于概念乙的范围5实例表示具体某个类的实际存在如云财是大学的一个实例本体类概念之间的关系有四种基本关系。本体中类概念之间的四种基本关系关系关系描述part-of局部与整体的关系kind-of父类与子类之间的关系Instance-of在类中填充实例类与实例之间的关系Attribute-of类的属性有对象属性和数据属性本体的构建方法本体的构建方法多种多样常见的有如下几种。1、TOVE法TOVE是指多伦多虚拟企业Toronto Virtual Enterprise专门用于构建TOVE本体关于企业建模过程的本体。2、METHONTOLOGY法专用于构建化学本体有关化学元素周期表的本体。3、骨架法专门用于构建企业本体建立在企业本体基础之上是相关商业企业间术语和定义的集合。4、KACTUS工程法是基于KACTUS项目而产生的KACTUS是指关于多用途复杂技术系统的知识建模工程。5、七步法斯坦福大学医学院开发的七步法用于领域本体构建。七步骤为确定领域本体的范畴复用现有的本体列出领域内的术语定义类和类的等级关系定义类的属性定义属性的分面填充实例。6、基于叙词表的领域本体构建叙词表又称为主题词表是一种语义词典由术语及术语之间的关系组成能够反映某学科领域的语义相关概念。由于叙词表包含丰富的领域概念和一定的语义关系在表达和知识结构上与本体有着天然联系包含了本学科比较完整的术语因此国内外很多学者都在尝试将叙词表转换为本体。国内目前基于叙词表已经转化成型的本体原型有《国防科学技术叙词表》和《中国农业科学叙词表》。本体的描述语言本体的描述语言众多而W3C推荐的本体描述语言主要有RDF、RDFS和OWL。1、RDFResource Description Framework资源描述框架客观世界中任何一种关系都可以用一个三元组主体/主语、谓语、客体/宾语来进行表达。RDF用于描述web上的资源是使用XML 语言编写、计算机可读的不是为了向用户展示。RDF使用web标识符主体/主语来标记资源使用属性谓语和属性值客体/宾语来描述资源。这里的资源、属性和属性值就构成了一个陈述或者被称为陈述中的主体、谓语和客体。比如一个陈述The author of book is fengxianhe.这里陈述的主体是book谓语是author客体是fengxianhe。本体中的类概念就是RDF三元组中的主体/客体类的属性就是RDF三元组中的谓语。RDF数据也可以被表示为一个带有标记的有向图图上的节点对应三元组中的主体和客体边对应谓语。2、RDFSRDF SchemRDF词汇描述语言RDFS是在RDF基础上对其进行扩展而形成的本体语言解决了RDF模型原有的缺点定义了类、属性、属性值来描述客观世界并且通过定义域和值域来约束资源更加形象化表达了知识。3、OWLWeb Ontology LanguageWeb本体语言OWL是由W3C开发的网络本体语言用来对本体进行语义描述。OWL保持了原有RDF、RDFS的兼容性有保证率较好的语义表达能力根据表达能力的增强顺序OWL分为三种子语言OWL-Lite、OWL-DL和OWL-Full。OWL本体中有3中基本元素类、属性和实例。本体的开发工具大规模领域本体的构建比较复杂耗时耗力而且需要具备领域背景知识的专家参与。手工构建一个规模化的领域本体是不可能的为了方便领域本体的构建国外研究机构提出了半自动化构建领域本体的方法借助流行的本体编辑工具protege。protege是斯坦福大学医学院基于Java语言编写的本体构建工具它提供了一个图形化和交互式的知识本体开发环境。支持RDF、RDFS、OWL等本体语言在系统外对本体进行编辑和修改。protege开发界面转自本体Ontology概述-CSDN博客
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