基于本體的數(shù)字圖書館知識(shí)組織研究

王任棟，宋 濤

(長春師范大學(xué)圖書館，吉林長春 130032)

基于本體的數(shù)字圖書館知識(shí)組織研究

王任棟，宋 濤

(長春師范大學(xué)圖書館，吉林長春 130032)

20世紀(jì)80年代末以來，在人工智能和知識(shí)工程等新興領(lǐng)域里，本體逐漸被廣泛應(yīng)用，也引起了圖書情報(bào)界的極大關(guān)注。數(shù)字圖書館知識(shí)組織構(gòu)建模式研究在基于本體的前提下為知識(shí)組織在語義層面上拓展了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，為實(shí)現(xiàn)信息服務(wù)的語義化和智能化奠定了基礎(chǔ)。本文介紹并闡述了本體的形式化模型以及本體的具體功能、概念、特點(diǎn)，同時(shí)分析了本體作為一種能在知識(shí)層次和語義上描述概念體系的相關(guān)工具在進(jìn)行數(shù)字圖書館知識(shí)組織中的不足，并提出了基于本體的知識(shí)組織模式及流程。

本體；數(shù)字圖書館；知識(shí)組織；構(gòu)建模式

網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展為信息的利用生產(chǎn)和組織方式帶來了重大革新，信息在網(wǎng)絡(luò)資源極速增長的環(huán)境下變得混亂無序，出現(xiàn)了“信息激增”和“信息過載”現(xiàn)象。知識(shí)在如此龐大的信息環(huán)境中處于混亂無序的狀態(tài)，這種狀態(tài)嚴(yán)重影響用戶對(duì)知識(shí)的利用。本著為用戶提供最好服務(wù)的宗旨，數(shù)字圖書館應(yīng)該對(duì)埋藏在海量信息中的知識(shí)進(jìn)行組織。本文立足于現(xiàn)代信息增長現(xiàn)狀，按照有效組織知識(shí)的原則，對(duì)數(shù)字圖書館基于本體的知識(shí)組織進(jìn)行探討。

1 數(shù)字圖書館知識(shí)組織的現(xiàn)存問題及基本現(xiàn)狀

1.1 傳統(tǒng)的主題法和分類法在數(shù)字圖書館知識(shí)組織中存在的不足

傳統(tǒng)分類法和主題法為圖書館學(xué)知識(shí)組織做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，但是在信息激增的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，分類法、主題法由于其結(jié)構(gòu)固定，無法適應(yīng)信息的多維行、動(dòng)態(tài)性變化，難以適應(yīng)信息增長的更新速度，尤其是對(duì)超媒體和超鏈接等多樣的網(wǎng)絡(luò)信息難以進(jìn)行精確的組織與分類。

1.2 元數(shù)據(jù)在數(shù)字圖書館知識(shí)組織中體現(xiàn)出的不足

元數(shù)據(jù)是基于Web環(huán)境產(chǎn)生的，主要適用于HTML、XML等超文本文檔，導(dǎo)致元數(shù)據(jù)在描述其它領(lǐng)域知識(shí)時(shí)有一定局限性。元數(shù)據(jù)不能完全解決信息系統(tǒng)中存在的語義結(jié)構(gòu)差異問題，包括資源采用不同元數(shù)據(jù)方案所造成的微觀結(jié)構(gòu)的異構(gòu)問題及資源對(duì)象之間存在的各種關(guān)系。其方案停留于信息集成，不能滿足數(shù)字圖書館服務(wù)集成的需要。

2 基于本體的數(shù)字圖書館知識(shí)組織構(gòu)建流程

Ontology稱為本體論、實(shí)體論或存在論，是對(duì)自然存在及其本質(zhì)的研究，屬于行而上學(xué)論的分支。人工智能和信息科學(xué)等學(xué)科將Ontology的概念從哲學(xué)領(lǐng)域借用過來，一般翻譯成“本體”。人工智能和信息科學(xué)領(lǐng)域里的不同專家學(xué)者對(duì)本體有不同的定義[1]，被廣泛認(rèn)同的是美國斯坦福大學(xué)知識(shí)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的Gruber在1993年曾提出的“An ontology is a specifization of a conceptualization”(概念模型的明確的規(guī)范說明)[2]。

由于本體要為多個(gè)領(lǐng)域或單一領(lǐng)域間的關(guān)系提供語義路線圖，因此只需要對(duì)一個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行構(gòu)建。有必要把數(shù)字圖書館中的知識(shí)分為N個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。當(dāng)要引入某個(gè)學(xué)科M時(shí)，首先遍歷整個(gè)數(shù)字圖書館中是否有與學(xué)科領(lǐng)域M完全符合的領(lǐng)域I(I=1,2,…,N)，通過領(lǐng)域的知識(shí)本體的范圍和目標(biāo)來判斷是否有可用的，如果有，此本體就可以重復(fù)使用；如果沒有，可多次使用的本體則需要進(jìn)行領(lǐng)域知識(shí)本體的設(shè)計(jì)。完成新的領(lǐng)域知識(shí)本體設(shè)計(jì)后對(duì)本體進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果符合標(biāo)準(zhǔn)，那么就實(shí)現(xiàn)這個(gè)領(lǐng)域知識(shí)本體；如果不符合標(biāo)準(zhǔn)，那么就回到本體的設(shè)計(jì)階段重新開始設(shè)計(jì)，直到符合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為止。當(dāng)每個(gè)領(lǐng)域知識(shí)本體構(gòu)建好以后，將它們匯集到一起，集成到數(shù)字圖書館中，如圖1所示。

圖1 基于本體的數(shù)字圖書館知識(shí)組織構(gòu)建簡圖

2.1 領(lǐng)域知識(shí)本體的需求分析

需求分析是本體開發(fā)的開始，是從實(shí)際應(yīng)用的特點(diǎn)、目標(biāo)和規(guī)劃出發(fā)而對(duì)本體系統(tǒng)進(jìn)行的一種規(guī)范化描述。領(lǐng)域知識(shí)本體的需求分析應(yīng)該注意需求分析的過程性、動(dòng)態(tài)性、文檔化。

2.2 領(lǐng)域知識(shí)本體的規(guī)劃

2.2.1 領(lǐng)域知識(shí)的收集及其獲取途徑

此階段的進(jìn)行前提是在數(shù)字圖書館中不存在某一領(lǐng)域知識(shí)的可復(fù)用本體或可復(fù)用本體不符合該領(lǐng)域知識(shí)組織要求。一般有兩個(gè)方法：其一，執(zhí)行者作為該領(lǐng)域的資深從事者；其二，利用知識(shí)獲取工具從數(shù)據(jù)庫中提取。兩者可以結(jié)合使用，先利用知識(shí)獲取工具獲取，再向資深從業(yè)者進(jìn)行咨詢。

2.2.2 列出重要術(shù)語和概念

在收集和獲取領(lǐng)域知識(shí)后，列出所有的術(shù)語和概念，暫不考慮術(shù)語之間的關(guān)系，利用自然語言學(xué)的方法或者統(tǒng)計(jì)的方法來羅列領(lǐng)域內(nèi)的術(shù)語和概念。

2.2.3 概念化

將每一個(gè)領(lǐng)域知識(shí)概念化，通常利用基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的方法、詞典的方法、基于概念聚類的方法或基于模板的方法來確定概念之間的關(guān)系。

2.2.4 定義類與類等級(jí)體系

有常規(guī)方法用于定義類及其等級(jí)體系，分別是自頂向下法、自底向上法、綜合自頂向下法和自底向上法。

2.2.5 定義類屬性

定義類屬性也稱為槽。定義好一些類以后，則要開始描述這些類之間的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。在定義類的時(shí)候用到一些術(shù)語，其它沒有用到的術(shù)語可能就是這些類的屬性。屬性分為外在屬性和內(nèi)在屬性兩大類，外在屬性是對(duì)類外在特征定義的概括與描述，內(nèi)在屬性則是對(duì)類自身內(nèi)在特征的描述。為了能夠全面揭示知識(shí)，需要將知識(shí)概念的內(nèi)在屬性和外在屬性都予以定義并且賦予一定的值。

2.2.6 創(chuàng)建實(shí)例

在以上過程都完成之后，則需要定義等級(jí)體系中某類的下屬實(shí)例。首先應(yīng)該選擇某一個(gè)類，其次創(chuàng)建該類的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)例，最后為該類添加賦值屬性。

2.3 本體的評(píng)價(jià)

無論是對(duì)復(fù)用本還是新建立的本體，都應(yīng)該有本體的評(píng)價(jià)。雖然目前沒有統(tǒng)一的明確規(guī)范的本體評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是可以從本體的特征及功能來評(píng)價(jià)。具體可以從本體的完整性、清晰性、一致性、可拓展性、兼容性以及文本的完備性、準(zhǔn)確性、可操作性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)。

2.4 本體的實(shí)現(xiàn)

本體的實(shí)現(xiàn)就是利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)語言將構(gòu)建的領(lǐng)域知識(shí)本體從自然語言轉(zhuǎn)換成機(jī)器可以理解的邏輯表達(dá)式。

2.5 本體的集成與管理維護(hù)

當(dāng)各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)本體構(gòu)建好以后，把這些領(lǐng)域本體聚集在一起，構(gòu)成數(shù)字圖書館關(guān)于各學(xué)科的本體知識(shí)庫。阮岡納贊曾說圖書館是一個(gè)生命著的有機(jī)體，同樣，數(shù)字圖書館也是生命著的有機(jī)體。數(shù)字圖書館本體知識(shí)庫需要時(shí)刻管理及維護(hù)，以適應(yīng)各學(xué)科知識(shí)的增長情況。

[1]Gruber TR.A translation approach to portable ontology specifications[R].Stand for University,Tecrep:logic-92-1,1993.

[2]董慧,姜贏,等.基于數(shù)字圖書館的本體演化和知識(shí)管理研究(Ⅲ)——?jiǎng)討B(tài)知識(shí)描述[J].情報(bào)學(xué)報(bào),2009(5):643-650.

[3]徐曉梅,牛振東.數(shù)字圖書館的知識(shí)組織研究[J].現(xiàn)代圖書情報(bào)技術(shù),2007(10):1-6.

[4]畢強(qiáng),鮑玉來.數(shù)字圖書館知識(shí)組織體系構(gòu)建的發(fā)展路徑——概念格與本體的互補(bǔ)融合[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào):人文社會(huì)科學(xué)版,2011(5):130-136.

[5]覃華兵.知識(shí)組織工具——本體研究[D].武漢:武漢大學(xué),2005.

[6]蔣永福,李景正.論知識(shí)組織方法[J].中國圖書館學(xué)報(bào),2001(1):3-7.

[7]田欣.基于知識(shí)本體的圖書館語義檢索系統(tǒng)模型研究[J].情報(bào)雜志,2006(6):78-81.

[8]宋劍祥.從國外分類法看《中圖法》對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息資源的組織[J].圖書與情報(bào),2004(2):58-61.

[9]張玉峰.智能信息系統(tǒng)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2008:55-58,396-401.

On the Digital Library Knowledge Organization Based on Ontology

WANG Ren-dong, SONG Tao

(Library of Changchun Normal University, Changchun Jilin 130032, China)

Since the 1990s, ontology is widely used in artificial intelligence, knowledge engineering and other fields, and has aroused great concern in library and Information field. Digtial Library knowkedge organization in ontology-based model shows a new space to the konwledge organization which based on semantic, and lay a foundation for the semantization and intellectualization of information services. This article introduces the formalized model, concepts, functions and character of ontology, analyzes the shortage of ontology in digital library knowledge organization, and put forward the ontology-based knowledge organizating model and procedure.

ontology; digital library; knowledge organization; the mode of construction

2014-10-09

王任棟(1979- )，男，吉林長春人，長春師范大學(xué)圖書館網(wǎng)絡(luò)技術(shù)部館員，從事圖書館數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化研究。

G250

A

2095-7602(2014)06-0180-03