本体论的研究和应用现状.pdf

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1、本体论的研究和应用现状刘红阁郑丽萍张少方摘要“本体论”原是哲学研究中发展出来的一个概念。近年来，本体论的研究和应用受到了知识工程及相关应用领域的广泛关注。本文对目前本体论的研究和应用现状进行了综述，主要内容包括：本体的定义、发展本体的原因、本体的设计原则和方法论、本体的描述语言和国内本体的研究现状。最后本文指出了当前本体论研究中存在的一些问题和未来本体论研究的主要方向。关键字本体论、知识工程、语义Web1引言“本体论”（Ontology，大写O）原是哲学研究中发展出来的一个概念，研究客观事物存在的本质和组成。本体论在哲学定义上的主要特点在于本体论是关于世界某个方面的一个特定的分类

2、体系，这个体系不依赖任何特定的语言。近年来，随着信息科学的飞速发展，本体论逐渐用于知识工程和信息科学等领域之中。本文就目前本体论的研究和应用现状进行了系统介绍和综合评述。首先就本体的定义和内涵进行了深入的讨论（第2节），其次给出了发展本体的原因以及本体的具体应用领域（第三节），介绍了本体的设计原则和方法论（第4节）、当前主流的本体描述语言（第5节），讨论了国内本体论研究和应用状况（第6节），最后本文指出了当前本体论研究中存在的一些问题和未来本体论研究的主要方向（第7节）。2本体是什么？本体论（Ontology）和本体（ontology）在英文表示是不一样的,即一个用大写的“O”开

3、头，另一个则用小写的“o”开头。本体论这个术语诞生于17世纪，派生于希腊语的onto和logia，是一个哲学的分支。从哲学上来说，本体论是研究客观事物存在的本质，所以本体论在哲学上的真正内涵是对世界上任何领域内的真实存在所做出的客观描述。对本体论的理解，人们不存在什么疑问。但是对本体（ontology）的理解，哲学界和计算机科学界存在着不同的观点。在哲学界，本体作为表述哲学理论的术语，是指形成现象的根本实体。近十多年来，本体论的研究日益成熟，也已经远远超过了哲学的范畴，和信息技术（例如：面向对象系统）、知识工程及人工智能都有着密切的关系。尤其本体论最近在Web上的应用直接导致了语

4、义Web的诞生，企图解决Web信息共享中的语义问题，给Web带来了勃勃生机和无限遐想。知识工程界认为本体是一种engineeringartifact（工程人造物）。尽管本体论的研究日益成熟，但“本体究竟是什么”仍是一个争论中的话题。本文根据时间顺序就部分研究者对本体做出的定义列出如下，以供参考：首先,Nechesetal.(1991)指出：“一个本体定义了组成主题领域的词汇的基本术语和关系，以及用于组合术语和关系以定义词汇的外延的规则。”该定义只是给出了建立一个本体的基本要素，即：要建立一个本体，首先要识别所处理领域的基本术语和这些术语之间的关系，而后识别组合这些术语和关系的规则

5、，并提供这些术语和关系的定义。Gruber(1993)指出本体是概念化（Conceptualization）的一个显式的规格说明；Borst（1997）对该定义进行了修改，提出：“本体是被共享的概念化的一个显式的规格说明。”这两个定义后来成为人们经常引用的定义，它们都特别强调了给出显式解释的可能性。William和Austin(1999)指出，本体是用于描述或表达某一领域知识的一组概念或术语，可用于组织知识库较高层次的知识抽象，也可用来描述特定领域的知识。Chandrasekaran等人(1999)认为本体是属于人工智能领域中的内容理论，它研究特定领域知识的对象分类、对象属性和对

6、象间的关系，为领域知识的描述提供术语。从以上不同研究者的定义，可以看出本体涉及到的概念为：术语（词汇）、术语关系、规则、概念化、形式化的规格说明、领域知识、表达和共享。其实，本体就是通过对于概念、术语及其相互关系的规范化描述，勾画出某一领域的基本知识体系和描述语言。3为什么要研究和发展本体？当前的计算机正在从单一的设备向进行信息交换和事务处理的世界范围网络转变。因此，支持数据、信息和知识的交换、重用和共享成了当今计算机技术要迫切面临的任务。我们之所以在知识工程、自然语言处理、信息检索系统、智能信息集成和知识管理、信息交换和软件工程等等领域研究和发展本体，是因为本体有以下突出的特点

7、：（1）本体可以在不同的建模方法、范式、语言和软件工具之间进行翻译和映射，以实现不同系统之间的互操作和继承。（2）从功能上来讲，本体和数据库有些相似。但是本体比数据库表达的知识丰富得多。首先，定义本体的语言，在词法和语义上都比数据库所能表示的信息丰富得多；最重要的，本体提供的是一个领域严谨丰富的理论，而不单单是一个存放数据的结构。（3）本体是领域内重要实体、属性、过程及其相互关系形式化描述的基础。这种形式化的描述可成为软件系统中可重用和共享的组件。（4）本体可以为知识库的构建提供