【硕士论文】贝叶斯网络的本体不确定性推理研究.pdf

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1、摘要本体(Ontology)作为一种能在语义和知识层次上描述知识模型的建模工具，提供了概念的规范化描述，为知识的共享奠定了基础。但本体不能表示概念之间的重叠或相交程度，也不能支持只知道概念或个体的部分信息的推理。贝叶斯决策理论为处理不确定的事件或推理提供了理论基础。在不确定知识的表示和推理方面，贝叶斯网络被证明是获得不确定性知识的置信度的最有效方法之一。本文将两者结合起来，一方面能发挥本体在知识表述和领域范围内共享的优势，另一方面能充分发挥贝叶斯网络的不确定性推理能力，扩展本体在不确定知识的表示和推理方面的能力，具有更广泛的应用前景。本文首先对本体技术进行了介绍。领域

2、本体能够直观的提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇(术语)和词汇之间相互关系的明确定义。本文还对本体的建模原语和构建方法进行了介绍，对本体语言OWL进行了概率扩展，使它能支持不确定性信息的表示，同时利用斯坦福大学的本体开发工具Prot6963．3，构建带有概率信息的领域本体。其次，对贝叶斯网络进行了研究。贝叶斯网络是概率论与图论的结合，表示数据中变量之间的条件独立性与概率分布，用于概率推理。贝叶斯网络是一种有效的不确定性推理方法。它被广泛用来进行不确定性推理，一个最重要的原因就是现实世界中存在不确定性，而概率论

3、是表示不确定性的一个合理的方式。本文还介绍了其它几种不确定的推理方法，及各自的特点。最后，本文开发将概率本体直接转换成贝叶斯网络的OntoBN原型系统。从本体中抽取概率表示，通过Jena提供的OWLAPI，以及Norsys一公司提供的NeticaJavaAPI开发OntoBN系统，将概率信息转化成贝叶斯网络。．实验证明通过贝叶斯网络能扩展本体的推理能力，从而从知识系统中挖掘出更有价值的信息，辅助用户推理和决策。关键词：本体；贝叶斯网络；不确定性推理东北师范大学硕士学位论文第一章绪论1．1课题背景及意义随着计算机科学和信息技术的飞速发展，人类所面临的知识和信息成倍增长，

4、在丰富的信息中获取知识日益重要。不同领域的人们都在期待能够从这些堆积如山的信息中找到自己想要的知识。对企业而言，知识正在成为其核心的竞争力。特别地，对知识密集型的企业和组织来说，知识是决定企业和组织成败的战略资源。知识可以确保组织和企业活动的有序进行，市场竞争目趋激烈客观上要求企业能迅速响应变化并做出合理的决策。经验、观念等隐式知识对企业的决策也起着不可估量的作用，但是这部分知识往往难以直接获得。由于教育背景和研究侧重点的差异，同一领域的研究人员对同一个研究对象也可能有不同的理解和表述，导致知识难于共享和重用Ⅲ乜1，使得基于知识的推理更加困难。知识是对有用信息按其内在

5、联系进行的组织与分类，要使知识能够在一定范围内共享、使用，就需要使用一种概括性强又能较为具体地表示出知识之间关系的表示模型。知识模型系统的研究一直是知识工程领域的一个研究重点瞄儿引。本体(Omology)作为一种能在语义和知识层次上描述知识模型的建模工具，提供了概念的规范化描述，为知识的共享奠定了基础拍3。本体提供对领域知识的结构化表示，支持对知识的重用，为人机之间的交流提供基础。目前，本体已经是知识工程和人工智能研究的核心内容之一，而且在知识管理、自然语言处理、电子商务、信息检索、数据库设计与集成、生物信息学等领域具有广泛的应用。但是到目前为止，还没有一种本体语言能

6、详细说明在某一领域里面获取关于概念、属性、实例的不确定知识的方法∞～。对于给定的两个概念，现有的方式是要么描述一个是另一个的超概念，要么他们是对立的，不能表示概念之间的重叠或相交程度，也不能支持只知道概念或个体的部分信息的推理。本体这一局限性也使得本体的应用范围受限。随着各行各业对本体信息的需求日益繁多，如何有效且量化地实现这种不确定性知识成为当今本体研究的又一热点。贝叶斯决策理论为处理不确定的事件或推理提供了理论基础。贝叶斯网络被广泛用来进行不确定性推理。一个重要的原因就是现实世界中存在不确定性，而概率论是表示不确定性的一个合理的方式。另外一个原因就是贝叶斯网络能模

7、块化地表示不确定知识，这使得它们易于维护而且可以应用到不同的环境中去。因此贝叶斯网络在不确定性推理方面就显得非常有吸引力。在不确定知识的表示和推理方面，东北师范大学硕士学位论文贝叶斯网络被证明是获得非确定性知识的置信度的最有效方法之～阳M101。本文所采用的研究方法就是利用贝叶斯网络来扩展本体对不确定性知识的表示和推理能力。1．2国外研究现状随着语义网技术的不断深入，本体已经成为国外研究的热点，在多个领域出现了具体应用，本体的研究与应用主要包括3个方面H¨：(1)理论上的研究，主要研究概念及其分类、本体上的代数等，其中最有代表性的是Guarino等人