基于本體知識庫構建方法探討

張守雪　嚴波　高冬潔

摘 要： 研究利用本體進行構建某一特定領域的知識庫，這項技術被人們廣泛地用于解決異構環境互操作、系統工程，以及通信等領域中的知識獲取、知識共享、知識重用和系統集成等。在已有研究的基礎上，將電動工具工業設計作為本體，歸納總結了某一具體領域本體知識庫的構建方法，有助于前期調研人員更好地搜索準確有用的資料，也有助于設計人員高效并高質量地進行新產品開發，用途廣闊。

關鍵詞： 本體； 知識庫； 構建方法； 電動工具

中圖分類號：TP399 文獻標志碼：A 文章編號：1006-8228（2014）04-45-02

Abstract： Building knowledge base about a certain territory through exploiting ontology is mainly discussed in this paper. The technique is widely used for solving knowledge acquisition， knowledge sharing， knowledge reusing and system integration in the fields such as the interoperability of heterogeneous environment， system engineering and communication engineering. Based on the previous research， taking the electric tool industry design as the body， the construction method of ontology knowledge base in a specific domain is summarized， and helps the researchers search the accurate and useful information and the designers design new products with high quality and efficiency. It has a bright application prospect.

Key words： ontology； knowledge base； construction method； electric tool

0 引言

21世紀是信息化的時代，因此，人們對知識庫系統予以深入研究并對利用本體構建知識庫技術加以合理應用，這是當今信息化時代發展的必然趨勢。同時，構建基于本體的知識庫系統能夠有效地提高知識的可簡單獲取性、可互操作性、可共享性、可重用性和可維護性等等，因此，其本身也同樣有值得深入研究的意義。

1 本體的基本概念

本體是對某一領域的概念化進行描述，它是一個抽象模型，其著意點在于從抽象的層次對客觀世界進行描述。本體包括概念以及概念之間的關系兩大基本要素，且其構建必須滿足對目標領域進行清晰詳細的描述、對概念及概念之間關系作出明確的定義等基本要求，且要符合一般性和綜合性兩大基本原則。

2 在知識庫中引入Ontology本體以及本體對知識庫的作用

⑴ 由于知識表示是知識庫最核心的部分，因此，對于不同類型的知識范疇，不同知識表示方法的選用對該知識庫知識處理的過程和結果均會產生很大的影響。

正是基于上述的不同知識表示方法對知識處理造成了很大影響，在知識工程領域，人們引入了Ontology本體。本體（Ontology）是一種抽象描述世界并且可共享的概念化規范，體現出的是知識庫較高層次的一種知識抽象，并構成了給定領域中只表示系統的核心。當然，也正是因為本體（Ontology）是一個可以共享的概念化抽象規范，因此，它不可能將異常復雜的現實中的對象全部把握住，只能依照所給定的領域，對其部分側面的抽象內容加以刻畫，亦或者在人們所關心的領域側面將這些復雜的現實對象加以限定[1]。

⑵ 知識庫系統主要依靠對知識的表示方法，以及知識的遞傳手段、推演過程和獲得方式，最終完成并實現對知識的整體檢索，使用戶的需求得到滿足。

縱觀傳統的檢索方法，雖然它們也擁有一定的效率， 然而卻都缺乏一種綜合對知識加以表示并進行檢索、推理和獲取的手段。而在知識庫中引入的Ontology本體，卻可以通過概念或者專業術語將知識清晰地表達出來，并揭示出這些知識之間相互存在的內在關系。基于本體知識庫系統所建立的知識，可以通過縱向進行屬性歸納和分類，同時依照對本體所進行的聯想加以關聯和組織，接著，再讓推理機構合理利用這些知識，對知識庫加以總結推理，最終使得知識庫能夠滿足用戶檢索的需求[2]。

在知識庫中引入Ontology本體的作用有：本體能夠清晰地將領域知識形式化表示出來，并將領域概念以及概念之間的關系充分明確地加以說明，從而為結構化表示知識庫提供了一種形式化的手段；本體為知識庫帶來一種與實際運用互相獨立的描述方式，因而能夠在不同的知識庫系統之間重復應用，從而提高知識的可重用性；由于本體支持操作以及靜態知識之間相互分離，從而使得不同領域可以應用相同操作方面的知識；本體使得知識的共享得到提升，從而讓不同領域的開發系統和研究系統的人員之間的交流變得更為方便；在對基于本體論的知識庫系統進行開發時，知識工程師只需對模型中涵蓋的基本概念、具體事例、相互間的關系和公式推理等實體加以詳細說明，就可以此為基礎建立領域本體，因而操作起來簡單方便[3]。

3 對知識庫中所引入的本體加以定義

對知識庫中所引入的本體可以用KO=加以定義。在知識庫引入的本體定義中，KA（Knowledge Atom）代表知識原子，是指在整個知識模型中知識表示單元的最小單位，其與知識論域Ω之間的數學關系可以表示為：

KA={bi|1?i?n，bi??，bi∈Ω}

其中，bi所代表的是知識論域Ω中的知識原子KA。

在知識庫引入的本體定義中，Rela即Relation，代表的是知識原子KA之間和由知識原子KA所構成的知識實體之間，存在的相互聯系、相互作用、相互影響的集合，可以表示為：

Rela={rij（bi，bj）rkl（mk，ml）|1?i，j，k，l?n，rij，rkl??}

其中，m代表的是由知識原子bi所構成的知識實體，可以表示為：

m={∑bibj∏bibj|1?i，j?n；bi，bj∈Ω}

其中，（rkl，bk，bl）代表的是知識實體之間的關系；（rij，bi，bj）代表的是知識原子之間的關系。

在知識庫引入的本體定義中，Rule指的是由知識原子之間或知識實體之間的關系組合之后所生成的一些操作集或規則[4]。

4 基于本體對電動工具工業設計的知識庫構建方法

伴隨現代工業技術的飛速發展和人們生活水平的不斷改善，電動工具已經越來越成為一種居家常用的基本工具。為了滿足各類用戶的需求，愈演愈烈的市場競爭已經逐漸使得電動工具在工業設計領域中日益成熟起來。

正是基于電動工具的普遍化和設計的多樣化，這里將電動工具工業設計作為本體，引入其工業設計的知識庫構建方法。

首先，要獲取電動工具工業設計領域中的有關知識實體并建立相關的電動工具工業設計知識鏈。同時，根據電動工具工業設計的概念以及概念之間的關系語義把相關電動工具工業設計的知識進行層次化。

然后，利用中間表達集合將所建立的電動工具工業設計知識鏈加以概念化，其中中間表達集合要采用類定義電動工具工業設計領域的知識實體及其相關的屬性，并詳細描繪敘述，使電動工具工業設計本體實現結構化。

該中間表達集合包含三個階段。第一，建立電動工具工業設計領域的信息匯聚詞典。該信息匯聚詞典要將電動工具工業設計領域內的概念以及概念的特性、具體示例以及相關的特性數值等全部包括進去。第二，建立電動工具工業設計的概念類。該階段是將電動工具工業設計的概念加以封裝，使之成為類。第三，對電動工具工業設計概念封裝后所成為的類包含的類的屬性加以詳細描述。

接著，是實現電動工具工業設計領域的概念模型。最后，對電動工具工業設計的本體加以評估[5]。

5 結束語

作為當前知識工程領域中研究的熱點內容，應用Ontology本體能夠將電動工具工業設計的各種處理方法和領域知識之間的內在關系清晰且形式化地表現出來，使得領域知識可以被多人共享和重復利用，同時還讓知識的檢索變得更加方便簡捷，有助于新產品高效高質量的研發。目前在資料收集和相關知識的準確性的判定上還沒有統一的標準，錄入較為困難，需要不斷地改進。

參考文獻：

[1] 李凌志.基于本體的知識庫系統構建研究[J].科技情報開發與經濟，2007.36：13-15

[2] 趙秀栩，白曉麗.基于本體的FMEA知識庫的構建方法研究[J].武漢理工大學學報（信息與管理工程版），2009.1：22-23

[3] 袁磊，張浩，陳靜，陸劍峰.基于本體化知識模型的知識庫構建模式研究[J].計算機工程與應用，2006.30：25-27

[4] 李海剛，尹萬嶺.面向新產品開發領域知識表示方法的比較研究[J].科學學研究，2009.2：23-24

[5] 于鑫剛，李萬龍.基于本體的知識庫模型研究[J].計算機工程與科學，2008.6：17-19