基于protégé领域本体构建探究

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1、基于Protégé领域本体构建探究　　摘要：介绍了领域本体构建的基本流程，目的是为了更好地服务于语义web以及搜索引擎等。主要内容包括本体的概念、分类、功能及本体构建的方法、语言和工具，并以Java领域本体库的构建为例详细阐述了本体的构建过程。关键词：领域本体；Protégé；OWL；本体构建；语义Web1.引言近年来，基于语义的搜索引擎异常火热，而本体作为语义搜索引擎的基石已成为研究热点。本体是现实世界的模型，构建的本体需要能客观反映现实世界。因此，本体的开发流程应该是一个不断反复迭代的过程，这个反复迭代的过程作用于本体的整个生命周期。2.本体简介

2、本体最早起源于哲学，其所研究的是世界万物的本源，即所有事物的客观，真实的存在[1]。在计算机领域有许多对本体这个名词不同的解释，5其中比较有代表性的定义是：“本体是共享概念模型明确的形式化规范说明”。其中，“概念模型”指通过抽象出客观世界中一些现象的相关概念而得到的模型，“明确”指所使用的概念及使用这些概念的约束都有明确的定义，“形式化”指本体是计算机可读的（即能被计算机处理），“共享”指本体中体现的是共同认可的知识，反映的是相关领域中公认的概念集，即本体针对的是团体而非个体的共识[2]。本体根据不同的属性，可以将其进行不同的分类。根据领域依赖程度，

3、可以把本体分为顶级、领域、任务、应用四类。由于本体功能的强大，目前本体已运用到许多的计算机领域，其中比较突出的是应用于语义网。本体的功能可以总结为三类：（1）作为知识表示方法，主要应用于知识工程和知识管理等[3]。（2）作为系统分析方法，应用于信息建模、面向对象分析和数据库设计等[4]。（3）作为信息语义的形式化表示方法，应用于异构信息集成、多智能体系统、语义Web等。3.本体建模本体建模是一个复杂的过程，涉及了多个学科的知识，包括哲学、逻辑学、知识工程等，目前还没有通用的工程化方法。5本体建模工具主要使用Protégé。Protégé是斯坦福大学基

4、于Java语言开发的本体编辑和知识获取软件，或者说是本体开发工具，它提供了大量的知识模型架构与动作，用于创建、可视化、操纵各种表现形式的本体。本体描述语言使用OWL（WebOntologyLanguage）。OWL是W3C开发的一种网络本体语言，用于对本体进行语义描述，有三种子语言，即OWLLite、OWLDL和OWLFull，而且每个子语言的表达能力递增。（1）OWLLite语言，它属于OWLDL语言，主要提供给分类层次比较单一和属性约束比较简单的使用者。（2）OWLDL语言，它涵盖了OWL语言的所有语言成分，但使用时必须符合一定的约束，受到一定的

5、限制。OWLDL提供了描述逻辑的推理功能，描述逻辑是OWL的形式化基础。（3）OWLFull语言，它包含OWL的所有语言成分并取消了OWLDL中的使用约束，它将RDFS扩展成为一个完备的本体语言，支持那些无计算性保证但需要非常强表达能力和无使用限制的用户。4.领域本体构建实例为了能更好的阐述本体的构建流程，下面以Java领域本体的构建过程为例描述本体构建的基本方法。学科知识可划分成多个知识点，知识点是系统处理的单元。知识点的大小是根据一定的教学策略或经验、教学目的和教学对象等确定的，其大小相差可能很悬殊[5]。本文使用的建模工具是Protégé4.2

6、，选择的本体描述语言是OWL5Full。本体构建过程主要分为以下八步，具体如图1所示。（1）确定本体的领域和范围。本实例构建的本体是针对Java领域，所以将Java的所有知识点收集全是本体构建的基础。（2）领域信息的收集和分析。确定好范围后就可以收集目标领域的概念及信息，例如Java的知识点有“封装”“继承”“多态”“线程”等。（3）重点概念和关系的确定。确定各个知识点之间的关系，最普通的关系可以是part-of，其他的关系也可以自己定义。每个关系还可以定义逆关系，例如“自动装箱”的逆关系为“自动拆箱”。（4）建立本体框架。按照一定的逻辑规则将知识点

7、进行分组，一个本体的框架就大致建立好了。（5）形式化编码。本研究选择Protégé工具对上述本体框架进行形式化编码。（6）集成现有本体。对本体库进行优化时，这一步必不可少。（7）确认和评价。本体建立好后就要投入实际应用过程中，评估标准基本包括：正确性、一致性、可扩展性和有效性。（8）本体进化。一个好的本体库只有对此过程不断的迭代，才能不断完善。5图2是Java领域本体用Protégé形式化编码后的二级缩略图，使用Protégé可以自动生成对应的OWL代码。这样，一个Java领域本体构建完毕。5.小结领域本体的构建依赖于现实世界，由于现实世界是不断变化

8、的，因此构建的本体也需要不断的改善。本文在进行本体构建时采用的是手动构建的方式，未来将尝试使用半自动化甚至自