基于形式概念分析和社會網絡分析的虛擬社區成員知識本體構建研究

谷斌　黃家良

〔摘 要〕虛擬社區知識資產包括文本、圖片等顯性知識和成員的隱性知識。基于形式概念分析（FCA）和社會網絡分析（SNA），提出了一種同時兼顧二者的知識組織模型——虛擬社區成員知識本體。首先闡明虛擬社區成員知識本體內涵，分析FCA和本體間的關系，提出采用FCA構建虛擬社區成員本體具有可行性和適用性。然后指出該過程的局限性，提出可以采用SNA發現“意見領袖”突破其局限性。最后，提出了基于FCA和SNA的虛擬社區成員知識本體構建的流程。

〔關鍵詞〕虛擬社區知識組織；本體；形式概念分析；社會網絡分析

DOI：10.3969/j.issn.1008-0821.2015.07.001

〔中圖分類號〕G203 〔文獻標識碼〕A 〔文章編號〕1008-0821（2015）07-0003-05

〔Abstract〕Virtual Community knowledge assets includes the explicit knowledge（such as test，picture etc）and the members tacit knowledge.This paper aimed to proposes a knowledge organization model which can organization both explicit knowledge and tacit knowledge.Based on FCA and SNA，this paper proposed the“Virtual Community Member Knowledge Ontology”，which gave consideration to both of them.The Author first elucidated the connotation of ontology of virtual community member knowledge，and analyzed the relationship between FCA and ontology，and believed that its of feasibility and suitability to adapt FCA to create ontology of virtual community member knowledge.However，the limitation of this process is pointed out.To break through the limitation，SNA is adapted in order to find the community opinion leaders.Based on the above principles，this paper at last put forward the process of creating the ontology of virtual community member knowledge based on FCA and SNA.

〔Key words〕virtual community knowledge organization；ontology；FCA；SNA

20世紀以來，人們能夠在互聯網上實現跨地域的溝通，網絡虛擬世界與現實世界的生活逐漸融為一體。Howard Rheingold（1993）首次提出了“虛擬社區（Virtual Community）”這一概念[1]，并定義虛擬社區是“一群主要藉由計算機網絡彼此溝通的人們，他們彼此有某種程度的認識、分享某種程度的知識和信息、在很大程度上如同對待朋友般彼此關懷，從而所形成的團體”。此后，虛擬社區日漸成為人們獲取知識及交流知識的重要途徑，引起了學者們的研究熱潮。雖然虛擬社區沒有統一的定義，但可以發現其中的共同之處，包括網絡空間、信息技術、人群、交流互動以及人際關系等[2]。虛擬社區的主要功能是實現社區成員間跨時空的知識交流與共享，這些用于交流與共享的知識以文本、圖片等形式存在于社區中，其根本來源則是存在于社區成員大腦中的知識。這意味著虛擬社區成員的知識對于虛擬社區而言是最有價值的知識財產，因此對社區知識組織的研究不應該僅僅定位于圖片、文本等顯性知識，更應該包括社區成員知識的組織，從根源上為社區知識的交流共享提供基礎。

本體（Ontology）的概念起源于哲學領域，但20世紀80年代以來，本體被引入信息領域并逐步應用于知識工程、人工智能、語義網等相關領域[3]，其內涵越來越豐富。在知識管理領域，本體作為一種新的知識組織方式能有效解決信息檢索中的查全率和查準率問題及知識的共享和復用等問題，在知識組織中具有重要的學術意義和廣泛的應用價值[4]。

知識組織是知識生產創造過程中的重要環節，為知識交流和知識創新提供了基礎。本文認為，本體是一種有效的虛擬社區成員知識組織方式，能夠反映社區成員知識間的內在隱藏聯系，更符合知識發現的客觀要求，從而促進社區成員間的知識共享與交流。作者借助形式概念分析理論（FCA）構建虛擬社區成員知識本體，分析其構建過程的局限性，并采用社會網絡分析理論（SNA）突破其構建過程中的局限性，提出了一個基于FCA和SNA的虛擬社區成員知識本體構建的流程。

1 形式概念分析與虛擬社區用戶知識本體關系分析

FCA由Wille在1982年提出，用于概念的發現、排序和顯示，所有的概念連同它們之間的泛化/例化關系構成一個概念格[5]。近年來，FCA被應用于本體構建，證明其具有可行性。結合虛擬社區及其成員知識的特點，本文認為基于FCA構建的虛擬社區成員知識本體是一種具有可行性和有效性的知識組織方式，能夠有效優化社區成員的知識發現、交流、共享與利用，具有一定的研究和應用價值。endprint

11 虛擬社區用戶知識本體

在計算機科學與信息科學領域，Tom Gruber（1993）把本體定義為“形式化的，對于共享概念體系的明確而又詳細的說明”。此后，其他學者也提出“本體提供的是一種共享詞表，是特定領域之中那些存在著的對象類型或概念及其屬性和相互關系”；“本體是對特定領域之中某套概念及其相互之間關系的形式化表達”等定義。實際上，隨著本體理論的發展，其內涵越來越豐富，在不同的領域具有不同的應用模式與價值，并不限于上述定義中強調的明確概念、形式化、共享等意義。例如陳向東（2006）基于本體的思想設計了一種網絡環境下的知識組織工具——開放本體導航工具[6]，利用的是本體中強調的知識關聯思想，而沒有強調其推理、共享等作用。因此，首先需要明確文章中“虛擬社區用戶知識本體”的意義。本文中的“虛擬社區成員知識本體”指的是“一種能夠反映社區成員知識概念及其聯系的概念模型的形式化說明”，旨在構建一種能夠滿足社區成員知識需求，促進社區知識發現、交流、共享的知識組織方式。其內涵主要包括3方面：

111 本體中的概念來自于社區群體成員擁有的知識

不同于某個學科領域擁有相對明確的概念范圍，虛擬社區本身作為一個社區成員知識交流的場所，其知識根源上來自于社區成員的知識，并沒有明確的領域界限，隨著社區成員及知識需求的改變而改變。

112 概念間的關系由社區群體成員知識結構決定

由于虛擬社區知識的不確定性，知識間的聯系更不可能被固定地定義，但可以由社區成員的知識結構反映。例如互為上下層的概念反映了“擁有下層知識概念的成員也擁有上層知識概念”。

113 本體中概念的實例是社區個體成員

虛擬社區的知識來自于全體社區成員，以文本、圖片、視頻等形式展現。現實條件下，雖然成員的知識并不可能完全地表達出來，但是能夠通過其知識活動反映其擁有的知識概念。虛擬社區成員知識本體的目的與應用決定，本體中概念的實例為社區個體成員。

虛擬社區存在的核心目的就是讓社區成員間的知識得以共享與交流，成員間知識共享對虛擬社區的生存與發展有重要意義[7]。虛擬社區與在線信息服務等其他應用的區別在于其社會性——成員間的知識交流與社會交往。虛擬社區成員知識本體正是一種能夠有效組織成員知識的知識組織方式，社區能夠基于此方式實現成員知識導航、推薦、搜索等應用。

12 基于形式概念分析的虛擬社區用戶知識本體構建的適用性 FCA又稱為概念格理念，建立在數學基礎之上，對概念、屬性以及關系等用形式化的語境表述出來，然后根據語境，構造出概念格。概念格是FCA的核心數據結構，每個節點是一個概念，由外延和內涵組成。外延是概念所覆蓋的實例；而內涵是概念的描述，是該概念所覆蓋實例的共同特征。概念格可以通過其Hasse圖生動簡潔地體現概念之間的泛化和例化關系。這種概念格構建的過程是半自動化的，需要根據語境人為地確定由形式概念和形式對象所組成的形式背景，然后通過概念格的生成算法或者概念格建格工具（如Con Explorer）生成概念格。

以往的研究表明，基于FCA的虛擬社區用戶本體構建具有可行性。綜合形式概念分析與本體來看，本體概念的分類關系及概念格都表現為一種代數結構，也就是格結構。二者之間的這種共性從本質上揭示了二者能有緊密聯系的根本原因，即具有相同的代數結構[8]。由于這種相通的代數結構，基于FCA的本體構建的關鍵就在于找到一種映射關系，把概念格中的元素映射到本體中的元素。國內外的學者已經對此做出了相關研究，一般有兩種不同的結合方式：（1）將兩者中的概念等同起來；（2）將本體中的概念和FCA中的屬性進行匹配[5]。

結合本文研究對象的特點，利用FCA構建虛擬社區成員知識本體除了上述的可行性外，還具有適用性。傳統的本體構建過程中，需要領域專家的參與是公認的事實，其所起作用主要是清晰地確定概念及概念間的關系。但是對于虛擬社區成員知識本體而言，本體中的概念是由社區成員的知識所決定的，不具有清晰的領域界限，概念間的關系更是難以通過“領域專家”捕捉。FCA實質是基于領域形式背景的概念聚類過程，屬于無指導的學習方法，能夠從本質上刻畫了概念之間的上位與下位關系。將概念格引入本體構建過程中可以解決早期本體構建方法中識別概念之間的關系困難、手工組織概念到本體費時費力和易受開發者的主觀影響等問題[9]。因此，利用FCA構建虛擬社區成員知識本體，能夠有效解決人工構建本體時概念間關系不清晰的問題。

利用FCA構建虛擬社區成員知識本體的可行性和適用性表明，只要能夠確定虛擬社區成員知識的“實例”和“屬性”，構造對象的形式背景，利用概念格算法或工具構造概念格，根據概念格與本體間的映射規則，就能夠構造構建虛擬社區成員知識本體。

2 基于社會網絡分析和形式概念分析的虛擬社區用戶知識本體構建原理 從上一節可以知道，基于FCA的虛擬社區成員知識本體構建的第一步在于確定虛擬社區成員知識的“實例”和“屬性”，構造基于虛擬社區成員知識的概念格。但是，由于概念格自身的性質，該過程存在一定的局限性。結合虛擬社區知識流動的環境機制，作者認為可以從社會網絡分析理論實現突破。

21 基于形式概念分析的虛擬社區用戶知識本體構建的局限性 虛擬社區成員知識本體的內涵表明，相應的概念格中“外延”指擁有社區知識的社區用戶，“內涵”指社區成員的群體知識概念。也就是說，虛擬社區成員作為形式背景中的形式對象，其所擁有的知識概念作為形式背景中的形式屬性。其中，社區成員所擁有的知識概念可以通過其知識行為的產物反映（例如成員所發起的帖子、關注的話題等），一個社區成員可以擁有多個知識概念，不同社區成員間的知識概念可以重疊合并。

按照上述邏輯，基于FCA的虛擬社區成員知識本體構建首先把全部社區成員作為形式對象，根據虛擬社區的實際情況利用自然語言處理技術（NLP）或自定義標簽技術等分析其知識行為產物，獲取每個成員所代表的知識概念，即可構造基于虛擬社區成員知識的形式背景。但是在實際情況中，虛擬社區的規模具有千差萬別，規模相對較少的社區擁有數十個成員，而規模大的社區則可擁有上億個成員。由于概念格本身的特性，如此大的數據規模將對所生成的概念格的可讀性和可視性產生十分不利的影響[10]。此外，虛擬社區中還會存在所謂的“虛假用戶”，其知識行為并不符合真實用戶的知識情況。因此，上述方法客觀上只適合于成員數量較少的虛擬社區，對于成員較多的虛擬社區則產生不利影響。這種情況下，需要一種能夠滿足一定程度上反映社區成員知識結構，同時數據量又不能太復雜的形式背景。endprint

22 社會網絡分析在基于形式概念分析的虛擬社區用戶知識本體構建中的作用 近年來，在網絡通信、知識管理、市場營銷等領域中興起了對“意見領袖”的研究興趣。事實上，意見領袖并不是一個新名詞，最早是由傳播學者拉扎斯菲爾德在20世紀40年代提出的。學者普遍認同，意見領袖是在群體中經常為他人提供意見、觀點或建議，并對他人施加個人影響的人物[12]，他們在大眾傳播效果的形成過程中起著重要的中介或過濾的作用，由他們將信息擴散給受眾，形成信息傳遞的兩級傳播。虛擬社區作為Web20時代的典型產物，也存在對社區知識的傳遞共享情況發揮著重要作用的意見領袖。也就是說，虛擬社區成員間的知識交流往往會通過“意見領袖節點”，意見領袖所擁有的知識概念客觀上很大程度上地反映社區群體成員的知識概念及其知識概念間的聯系。因此，在基于FCA構建虛擬社區成員知識本體的過程中，意見領袖可以作為一種能夠保留大部分信息的簡化形式對象，從而突破上述局限性。經典的意見領袖的測量（發現）研究可以：關鍵人物訪談法、自我報告法和社會網絡法[11]。對于虛擬社區而言，前兩種方法都需要浪費大量的時間精力，并且其結果的可信度更是不可保證，社會網絡法是最佳的選擇，實現這種方法的所依據的理論就是社會網絡分析了。

SNA從20世紀30年代末正式出現，并在最近幾年成為國內社會科學熱門的研究方法。SNA強調從關系屬性的角度解析社會行為或社會現象的方法論，并提供一套理論研究社會網絡的性質特征。在虛擬社區中，成員間的知識交流活動必然會形成社會關系網絡，社區成員作為網絡中的節點，成員間的知識交流關系作為節點間的聯系。虛擬社區中的意見領袖之所以稱為意見領袖，是因為其與眾多其他用戶間進行知識交流并建立社會聯系，影響著成員間交流的知識。已有研究也表明可以利用SNA來實現虛擬社區意見領袖的發現[11-13]。因此，SNA能夠用于發現虛擬社區中的用戶領袖，為虛擬社區成員知識概念格的構造提供數據基礎，從而在基于FCA的虛擬社區用戶知識本體構建中起到優化作用。

23 基于形式概念分析和社會網絡分析的虛擬社區用戶知識本體構建流程 綜上所述，基于FCA和SNA的虛擬社區用戶知識本體構建具有一定的可行性，有利于虛擬社區成員知識發現、交流與共享。其構建流程框架歸納如下（圖1），具體操作見下文。

（1）利用SNA理論與方法，確定社區意見領袖的挑選準則（公式），基于此挑選出合理數量的意見領袖，并作為形式對象；

（2）結合社區的實際情況選擇自然語言分析、自定義標簽等技術，從意見領袖的知識活動中分析其知識概念，并作為形式屬性；

（3）以上述形式對象和形式屬性構造形式背景，利用概念格算法或工具生成基于此形式背景的概念格；

（4）根據“概念格——本體”映射規則，基于概念格生成虛擬社區成員知識本體。

3 虛擬社區用戶知識本體構建

本節以第二節中的虛擬社區成員知識本體構建流程為整體框架，結合SNA理論、FCA理論的具體方法與技術，詳細說明該本體構建過程。

31 基于社會網絡分析的形式對象獲取

SNA的數據基礎的關系數據，因此需要定義虛擬社區關系網絡。對于虛擬社區而言，現在最流行的關系網絡是成員間的“關注網絡”。即通過社區成員間的“關注”關系，可以形成一個“二值”、“有向”的社會網絡，并且意見領袖能夠在該網絡中有顯著的結構特征。

SNA理論體系一般分為：整體網絡結構、內部子結構和網絡位置與角色。意見領袖的發現主要應用其中的網絡位置與角色的微觀層面理論。從以往的研究來看，一般涉及“中心性”[12]概念和“結構洞”[13]概念。

在SNA中，節點的中心性意味著節點的權力（影響力），中心性越高的節點，其擁有的權力越大。節點中心度主要分為點度中心度、中間中心度和接近中心度。其中，點度中心度分為入度中心度和出度中心度。結構洞的概念是由 Ronald SBurt于1992年提出的，指如果在網絡中的兩個節點間不存在連接，而且在他們中間也不存在冗余關系，則兩個節點間的空隙就是結構洞，占據結構洞的節點能夠獲得信息利益和控制利益。結構洞通常用網絡限制度和網絡有效規模來測量，一般規律是前者的值小的行動者，其后者的值就會大，存在結構洞的可能性就大。根據本文的研究背景，意見領袖在虛擬社區主要表現一方面為受到極大的關注；另一方面控制傳播知識，因此本文同時選擇“入度中心度”和“網絡限制度”作為意見領袖的測量指標。

為平衡兩個指標的權重，需要對其作Min-max標準化處理。標準化后，為每個社區成員i建立二維向量Xi=（Vi1，Vi2），其中Vi1標準化后的入讀中心度，Vi2為標準化后的網絡限制度。設社區成員數量為N，以N個向量Xi為輸入進行K-Means聚類分析，獲得C個成員類別。最后根據上述理論挑選出符合意見領袖特征的類別，其成員作為意見領袖，其中類別數量C根據實際情況選擇，以控制意見領袖的數量。

32 基于虛擬社區意見領袖的形式屬性獲取

虛擬社區成員的知識行為產物以文本、圖片、視頻等形式存在，因此可以通過分析此等產物的知識概念獲知用戶的知識概念。

近年來，眾多虛擬社區采用了自定義標簽技術進行知識組織。社區成員自發各種資源的定義標簽，再基于數理統計挑選出熱門標簽作為資源的知識概念的反映。對于非結構化的資源而言，就能利用標簽獲取其知識概念。對于最常用的社區文本資源而言，可以借助NLP軟件進行切詞、過濾停用詞、形式化等處理，獲取文本資源內容的核心概念。另外一種“自底向上”的社區常用技術是社區成員的“自我描述”，當網民注冊成為虛擬社區成員時通常要上傳個人信息，其中往往包括個人的興趣、特長等反應個人知識的信息，相當于為自己“貼標簽”。

綜上所述，意見領袖的知識概念獲取渠道包括兩方面：成員的“自我描述”，及其知識行為產物的知識概念。前者一般以關鍵詞的形式描述，而后者可以通過產物的標簽或者利用NLP技術獲取，具體方式取決于虛擬社區的實際情況。最后，結合通過一定的人工介入，經過去重、合并、過濾等操作篩選出具有代表意義的概念作為知識概念。endprint

33 概念格構建

一個形式背景K∶=（G，M，I）是由兩個集合G和M以及G與M間的關系I組成。G的元素稱為對象M的元素稱為屬性。（g，m）∈I表示對象g具有屬性m[11]。以上文中的虛擬社區意見領袖為形式對象，以其知識概念為形式屬性，構建單值形式背景（表1）。如第1行第1列的值為1，則表示意見領袖1具有知識概念1；第1行第2列的值為控制，則表示意見領袖1不具有知識概念2。在此形式背景基礎上，采用概念格生成工具（如Concept Explorer），就能夠自動生成基于FCA和SNA的虛擬社區用戶知識概念格了。

34 虛擬社區用戶知識本體構建

在生成概念格后，構建虛擬社區成員知識本體的關鍵在于確定“概念格——本體”映射規則與方法。國內外學者[8，14-18]對此作了詳細的方法闡述，最常用的方法可以歸納為：（1）去除概念格最底層的節點；（2）概念格節點映射為本體中的概念，為每個概念賦予一個名稱標識；（3）形式概念之間的偏序關系對應本體概念的層次關系；（4）形式概念的內涵映射為本體概念的屬性、外延映射為本體的實例。具體映射規則如圖2[15]。

根據以上方法與規則構建虛擬社區用戶知識本體的邏輯模型后，再選擇適當本體編輯工具（如JOE、KADS22、protégé等）把本體從自然語言的表示形式轉化成機器可理解的邏輯表達形式，具體的開發過程在以往眾多本體構建的相關文獻中已有詳細闡述，本文不再重復。

4 結 論

作為Web20的典型產物之一，虛擬社區的意義在于實現社區成員間跨時間、跨地域的知識交流、共享、創新等知識活動。因此，虛擬社區的知識資產不僅包括社區中的文本、圖片、視頻等顯性知識，更包括存在于成員頭腦中的隱性知識。虛擬社區的知識組織必須同時考慮這兩者。

結合上述考慮，本文提出一種基于FCA和SNA的虛擬社區成員知識本體的構建流程，詳細闡述了其中的關鍵方法，并認為虛擬社區成員知識本體是一種能夠同時兼顧隱性知識和顯性知識的有效知識組織模型。基于SNA獲得社區意見領袖，以社區意見領袖作為形式對象，從社區成員知識活動產生的顯性知識獲取知識概念作為形式屬性，構建形式背景，生成概念格，最終基于FCA與本體的映射關系構建本體。基于虛擬社區成員知識本體的知識組織方式，其組織對象既可以是社區成員，也可以社區的顯性知識，在此基礎上可以實現顯性/隱性知識導航、知識檢索、個性化推薦等應用。

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（本文責任編輯：孫國雷）endprint