基于本体论的知识集成方法的研究

论文摘要

进入知识经济时代,产品的功能越来越复杂,质量要求越来越高,更新速度越来越快,企业的知识密集程度越来越高。随着企业中异质知识源的增加,异质性已成为企业知识、信息共享和互用的严重障碍。按照统一的概念模型、术语集合、知识表示语言集成异质知识源中的知识,建立企业集成知识库,对于充分利用异质知识源的知识,提高企业知识利用水平,提高产品设计的质量和速度具有重要意义。本文对知识集成中的若干关键问题进行了研究,工作和结论主要体现在以下方面。首先,提出了面向对象概念图的本体论表示方法。面向对象概念图是由概念集和关系集组成的有向图。在面向对象概念图中,用面向对象的方法表示概念,用概念图表示概念之间各种各样的关系。面向对象概念图融合了面向对象方法论和概念图的优点,既能完整地表达概念的内涵,又能清晰地表达概念之间的关系。第二,以本体论为统一概念模型,提出了基于本体论的面向整个知识生命周期的知识集成过程模型和框架。第三,研究了本体论的建立方法。改进了基于语义相似度的术语聚类算法,在此基础上提出了基于语义聚类的概念生成方法,其基本思想是由各知识源的术语集合,通过基于语义相似度的术语聚类,生成领域概念。提出了通过基于知识的方法确定概念之间的关系,先建立父关系子本体论,以此为基础建立本体论的方法。第四,研究了规则集合的集成问题,提出了一种基于遗传算法的产生式规则集合的集成方法。采用二进制位串对规则和规则集合进行编码,以规则集合二进制位串作为个体,定义了综合反映规则集合正确性与完整性的适应度函数,采用简单遗传算法进行遗传进化计算,得到的最优个体经后处理和解码得到集成规则集合。经算例运算并与其他方法相比较,结果表明经本文提出的方法得到的集成规则集合消除了冗余、矛盾等不一致性,正确率更高,完整性更好。在以上研究的基础上,构建了基于本体论的知识集成原型系统,并开发了主要模块,包括本体论建立工具OntoBuilder、基于遗传算法的知识集成工具GABKIT、集成知识库管理系统IKBMS。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题概述
• 1.2 相关文献综述
• 1.3 存在的问题
• 1.4 本文的主要研究工作
• 1.5 本文的创新点
• 1.6 本文的组织结构
• 2 本体论的形式化表示——面向对象概念图
• 2.1 面向对象概念图的定义
• 2.2 概念的定义
• 2.3 关系的定义
• 2.4 面向对象概念图的性质
• 2.5 本体论与r 关系子本体论
• 2.6 本章小结
• 3 基于本体论的知识集成模型的研究
• 3.1 知识集成的概念模型——本体论
• 3.2 面向对象的集成知识库
• 3.3 基于本体论的知识集成过程模型
• 3.4 知识集成框架
• 3.5 本章小结
• 4 基于语义的本体论建立方法
• 4.1 本体论建立过程
• 4.2 基于语义聚类的概念抽取方法
• 4.3 基于知识的概念关系定义方法
• 4.4 父关系子本体论与本体论的建立算法
• 4.5 算例
• 4.6 本章小结
• 5 基于遗传算法的规则集集成方法
• 5.1 问题描述
• 5.2 遗传编码方法
• 5.3 个体及其适应度
• 5.4 遗传操作算子
• 5.5 基于遗传算法的规则集集成方法
• 5.6 算例与结果比较
• 5.7 本章小结
• 6 基于本体论的知识集成原型系统
• 6.1 原型系统的总体结构与功能简介
• 6.2 本体论建立工具ONTOBUILDER
• 6.3 基于遗传算法的知识集成工具GABKIT
• 6.4 集成知识库管理系统IKBMS
• 6.5 应用实例
• 6.6 本章小结
• 7 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 A 攻读博士学位期间发表的文章
• 附录 B “星期六早晨问题”算例与结果比较