模块化本体建设研究

论文摘要

本体是近年来信息技术领域的热门研究课题，它为不同的机器系统提供共享的语义。本体的建设，包括其开发和进化，是本体应用的基础。该领域的研究还不成熟，特别是没有足够强调本体在开发阶段的重用，并且本体进化的版本管理方法对大规模的本体实用性有限，以及缺乏全面的本体评价体系，因此目前的本体建设效率不高、本体产品的质量难以保证且难以维护。 模块化的认知方式和系统实现方法已经在软件工程、机械工程等诸多成熟工程领域取得巨大成功和广泛共识，它的优势包括可以封装实现细节、便于大规模重用、便于协同并行开发等。本论文创造性的把模块化引入本体的建设，有助于改善本体建设的实践。 作为讨论的基础，本论文首先详细说明了和本体模块化相关的基本概念，诸如本体模块、模块化本体、模块树、关系桥网等，提出模块化本体的形式化表示方法，包括兼容现有本体表示语言和本体编辑工具的OWL-MO本体以及新的模块化本体表示语言MOWL，并根据模块化本体的特征，提出可提高推理性能的二步式Tableaux机器自动算法。 在分析了现有本体工程方法论和本体开发半自动化方法的局限后，本论文提出了模块化本体工程和模块化本体开发的半自动方法。前者强调对本体模块的重用，并且为了提高本体模块的可重用性，提出了本体模块开发需遵循的原则；后者主要关注子领域的半自动分解以及重用本体模块的半自动选择，相应的提出了子领域半自动分解的方法以及支持在语义层面上半自动选择本体模块的MOMO元本体。 针对现有本体进化版本管理方法实用性不强的缺陷，本论文提出模块化本体的版本管理机制，该机制允许管理单个本体模块的版本及其兼容性，使得使用模块化本体的外部资源可以更有效的利用非常常见的本体局部后向兼容性，同时也使模块化本体具有比常规非模块化本体更强的进化能力。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景和研究对象
• 1.2 相关研究对比
• 1.2.1 OWL语言
• 1.2.2 Ontolingua 本体服务器
• 1.2.3 WonderWeb项目
• 1.2.4 CTXML语言和 C-OWL语言
• 1.2.5 正规化本体
• 1.2.6 P-OWL语言
• 1.2.7 小结
• 1.3 研究内容和创新
• 1.4 论文内容组织
• 1.5 课题资助
• 第二章 本体基础知识
• 2.1 本体的概念
• 2.1.1 “Ontology”的哲学含义
• 2.1.1.1 古代西方哲学中的Ontology
• 2.1.1.2 近现代对 Ontology的批判
• 2.1.2 信息技术领域中的本体
• 2.1.2.1 本体的引入
• 2.1.2.2 本体的定义
• 2.1.2.3 概念模型
• 2.2 本体的分类
• 2.3 本体的形式化
• 2.3.1 本体的建模
• 2.3.2 本体的表示语言
• 2.3.2.1 基于描述逻辑的语言
• 2.4 本章总结
• 第三章 模块化本体的概念和表示
• 3.1 模块化的认知方式
• 3.1.1 逻辑原子论
• 3.1.2 模块化的应用
• 3.2 模块化本体的建模
• 3.3 模块化本体的概念模型
• 3.4 模块化本体的表示
• 3.4.1 OWL-MO本体
• 3.4.2 MOWL语言
• 3.5 本章总结
• 第四章 模块化本体的推理
• 4.1 基于非模块化本体的推理
• 4.1.1 本体推理的概念和任务
• 4.1.2 Tableaux算法
• 4.1.2.1 算法步骤
• 4.1.2.2 算法复杂度
• 4.2 基于模块化本体的推理
• 4.2.1 二步式Tableaux算法
• 4.2.2 模块化本体推理的优势
• 4.3 本章总结
• 第五章 模块化本体的开发
• 5.1 现有的本体开发
• 5.1.1 本体建设原则
• 5.1.2 本体开发方法
• 5.1.2.1 本体工程
• 5.1.2.2 本体开发自动化
• 5.2 现有本体开发的局限
• 5.3 模块化本体开发的优势
• 5.4 模块化本体开发方法
• 5.4.1 模块化本体工程
• 5.4.1.1 模块化本体开发步骤
• 5.4.1.2 子领域的分解
• 5.4.1.3 本体模块的重用
• 5.4.2 模块化本体开发半自动化
• 5.4.2.1 子领域的半自动分解
• 5.4.2.2 重用模块的半自动选择
• 5.5 本章总结
• 第六章 模块化本体的进化
• 6.1 本体进化的动力
• 6.2 本体进化研究现状
• 6.2.1 版本管理法
• 6.3 模块化本体进化的版本管理
• 6.3.1 现有版本管理法的局限
• 6.3.2 本体模块版本进化
• 6.3.2.1 本体模块版本兼容性
• 6.3.2.2 本体模块修改操作兼容性
• 6.3.2.3 本体模块版本树
• 6.3.2.4 本体模块版本进化传播
• 6.3.3 模块化本体的进化优势
• 6.4 本章总结
• 第七章 模块化本体的评价
• 7.1 本体可评价性分析
• 7.2 模块化本体的一致性检验
• 7.2.1 逻辑推理一致性
• 7.2.2 模块结构一致性
• 7.3 模块化本体的模块化度量
• 7.3.1 度量指标
• 7.3.2 内聚度模型
• 7.3.3 耦合度模型
• 7.4 模块化本体的精确性评估
• 7.4.1 必要性
• 7.4.2 评估模型
• 7.4.3 复合本体模块的评估
• 7.4.4 评估模型的扩展
• 7.5 本章总结
• 第八章 模块化本体建设环境
• 8.1 现有的本体建设环境
• 8.1.1 本体编辑器
• 8.1.2 本体服务器
• 8.2 模块化本体建设环境
• 8.2.1 本体编辑器需求分析
• 8.2.2 本体服务器需求分析
• 8.3 本章总结
• 第九章 总结和前瞻
• 9.1 全文总结
• 9.2 进一步研究方向
• 9.3 模块化本体建设前景展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间完成的论文