面向语义Web的描述逻辑本体构建
2014-07-18韦丽红
韦丽红
摘要：随着计算机技术和网络技术的不断发展，网络信息技术已经成了人们生活中不可分割的一部分，但是，如何构建一个更加科学合理的描述逻辑本体，方便人们在数以万计的网络信息中快速、高效的找出所需要的信息和资源是当前世界范围内的迫切性问题。该文就面向语义Web的描述逻辑本体的构建做相关的讨论和研究，希望为我国网络技术中的本体构建技术问题提供一些借鉴和参考。
关键词：语义Web；逻辑本体构建
中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）13-3175-02
Description Logic for the Semantic Web Ontology
WEI Li-hong
（Hulunbuir College， Hulunbuir 021008， China）
Abstract： With the development of computer technology and network technology， network information technology has become an integral part of people's lives， but how to build a more scientific and reasonable description of the logical body to facilitate people in the tens of thousands of network information information and resources quickly and efficiently identify the need is urgent current problems worldwide. This paper describes the logic for the Semantic Web ontology built to do related discussions and research， hoping to provide some reference for network technology in our ontology technical problems.
Key words： semantic web； logical ontology
1 面向语义Web的描述逻辑本体构建的涵义和内容
所谓的面向语义Web的描述逻辑实际上是一种以对象为中心的将知识进行形式化表达的工具，其本质是一种逻辑系统，其内容包括语义语法和形式语义，而语义语法又包含推理。在采用面向语义Web的描述逻辑本体的构建中，将具有相似性质的对象统一用概念（Concept）一词进行描述，而对象的性质实际上是由角色或者关系（Role）来作为解释对象之间的二元关系的。简而言之，面向语义Web的描述逻辑本体的构建实际上就是通过描述逻辑进行推理设置，从而实现快速解答人们对于相关知识库的信息内容的查询。
2 面向语义Web的描述逻辑本体的构建
2.1 面向语义Web的描述逻辑本体构建的语言描述
描述逻辑本体也可以称之为描述逻辑知识库，计算机语言表述为KB=
2.2 面向语义Web的描述逻辑本体构建过程中存在的问题和解决措施
2.2.1 在构建描述本体的过程中主要存在的问题
一个高效的描述逻辑本体的构建必须解决以下三方面的问题：
l） 构建描述逻辑本体（这里我们指OWL本体）应该使用什么方法；
2） 如何针对逻辑本体构建过程中的完备性进行考核和检验；
3） 如何确保构建的描述逻辑本体是不存在冗余性；
2.2.2 构建逻辑本体过程中的问题的解决措施
对于上述的问题1），可以通过采用描述逻辑的非标准推理来实现辅助本体构建过程的这一新型概念进行解决。也就是说当用户知道一个概念而却不知道如何表达时，我们就可以通过列举一些实例的方式，再经过非标准推理计算为用户自动提供相应的概念内容或者对已有的相似概念进行优化和补充构建出一个新概念来满足用户的需求。构建方法的选择方面，非标准推理中的LCS（Least Common Subsumer）推理、MSC（Most Specific Concept）推理，重写（Rewriting）推理、匹配（Matching）推理和调试（Debugging）以及保守扩充（Conservative Extensions）等推理都可以作为构建逻辑本体过程中的方法和工具。
对于问题2）的如何确定描述逻辑本体完备性的问题，有两种解决措施。首先，可以通过验证描述逻辑知识库中的TBox是否明确表达了不同领域知识和不同概念之间的所有相关约束的内容；第二种就是验证描述逻辑知识库中的ABox是否表述了同一领域知识范围内的所有相关个体。问题3）的无冗余性的描述，可以通过有穷基的问题进行相关解答，本体构建工程师可以利用有穷基开始进行有目的性的使用或者测试不同领域的本体知识库，以确认描述逻辑本体的冗余性问题。
3 面向语义Web的描述逻辑本体构建的实践应用
3.1 描述逻辑与构造算子之间的关系
当前一些较小的描述逻辑本体系统的构建通常采用LCS推理和MSC推理，这类本体构建所选择的语义描述逻辑实际上是考虑到了构造算子和量词的问题。一般来讲，全称量词同无附加资格限制的无约束数量构造算子的运用就不需要考虑到有关需要带资格限定的约束类构造算子，同时也包括相应的传递算子、枚举算子和逆构造算子。本体的具体数据类型以及不同关系分层之间的描述逻辑语义的表达需要更具有深入性和研究性的非标准推理理论和算法来支持，也是实现描述逻辑本体构建最好的工具和方法。
3.2 面向语义Web的描述逻辑本体构建的完备性证明条件
描述逻辑本体的完备性是构建本体过程中的重要环节。目前比较成熟的构建逻辑本体完备性的推理和算法的完备性背景条件是通过利用形式概念进行属性的分析、探索。其操作方法如：当不同概念之间的约束关系无法通过逻辑推理机制进行推理得到解决时，为了能准确的判断概念之间的约束关系是否条件充足，就需要人类的专业人士进行参与，并且假设该人士是专家类的，具有完备性，此时，专家就可以给出所有概念之间的约束表述关系。也就是说在人类专家知识完备的前提下，通过其提供的描述逻辑本体推理算法，来证明知识库的完备性。实际上，现实生活中的人是无法具备知识的完备性的，往往无法完全解答所有概念之间的约束表述问题，同时，也不能保证其给吃的回答都是正确的。为此，对于本体完备性的问题的解决可以尝试从反方向的不完备性进行研究和猜想，以便及时对知识库的概念进行补充和扩展。
3.3 面向语义Web的描述逻辑本体构建的无冗余性描述
如何实现描述逻辑本体构建的最小且无冗余一直以来都是构建工程师最为关注的问题，也是工程师的重点研究方向。通过研究得出的描述逻辑的有穷基特性是描述逻辑概念中的一个包含公理的最小蕴含集合，也正是确保构建本体过程中知识的最小和无冗余性的关键内容。通常情况下工程师可以根据描述逻辑的有穷基特性从最小蕴含集开始采用这些蕴含式进行相应领域本体知识库的构建工作。正是描述逻辑的有穷基为逻辑本体构建过程中的知识工程师提供了无冗余和最小知识库的标准和依据。但是鉴于描述逻辑有穷基的研究还处于初级阶段，是否不同表达能力的描述本体都具有有穷基问题还需要进一步在实践中验证和研究。因此，接下来的重点可能要放在不同表达能力情况下描述逻辑本体是否存在有穷基和相应的计算方法的讨论和研究中，以便更好的解决逻辑本体的冗余性和最小性问题。
4 结束语
综上所述，面向语义Web的描述逻辑本体的构建是一项涉及计算机语义应用范围广，需要采用多种推理语言的辅助的复杂性知识库搭建工作。在这个过程中，我们可以通过对已有的一些概念、定义和技术方法等进行优化和改造建立出一种更符合设计要求知识库。如何更好的解决面向语义Web的描述逻辑本体的完备性和冗余性问题为构建真正适用于语义Web的描述逻辑本体提供科学理论依据和有效推理算法有着十分重要的应用意义。
参考文献：
[1] 蒋运承，史忠植，汤庸，等.面向语义Web语义表示的模糊描述逻辑[J].软件学报，2007，18（6）：1257-1269.
[2] 唐素勤，蔡自兴，王驹，等.描述逻辑非标准推理[J].模式识别与人工智能，2010，23（4）：522-530.
[3] 史忠植，常亮.基于动态描述逻辑的语义Web服务推理[J].计算机学报，2008，31（9）：1599-1611.
[4] 聂卉，龙朝晖.描述逻辑语义推理机制的应用研究[J].现代图书情报技术，2006（11）：61-64.endprint
