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1 引言1

1.1 本体技术研究的热点分析2

1.1.1 本体技术领域的热点分布4

1.1.2 国内本体项目的研究重点9

1.2 本体技术相关研究进展10

1.2.1 语义网（Semantic Web）11

1.2.2 个性化服务中的本体应用11

1.2.2.1 个性化用户模型研究11

1.2.2.2 基于本体的个性化方法研究13

1.2.2.3 个性化技术应用与实证研究15

1.2.3 大规模知识库建设18

1.2.4 本体匹配与映射20

1.2.5 本体集成与知识融合21

1.2.6 本体的基础理论研究22

1.2.7 重要机构从事本体项目研究现状综述23

1.2.7.1 国外机构研究现状23

1.2.7.2 国内研究机构现状26

1.2.8 对国内外研究现状的总体认识32

1.3 研究内容与思路33

2 本体技术研究的热点领域理论分析（上）36

2.1 本体学习37

2.1.1 本体学习的定义37

2.1.2 本体学习的工具和方法39

2.1.3 本体学习的研究热点42

2.2 本体匹配43

2.2.1 本体匹配和本体误匹配43

2.2.2 本体匹配的工具和方法47

2.2.2.1 GLUE47

2.2.2.2 语义匹配（Semantic Matching）49

2.2.3 本体匹配的研究热点51

2.3 本体映射53

2.3.1 本体映射的定义53

2.3.2 本体映射的过程53

2.3.3 本体映射的工具和方法55

2.3.3.1 MAFRA55

2.3.3.2 RDFT61

2.3.3.3 PRIOR+63

2.4 本体融合64

2.4.1 本体融合的定义64

2.4.2 本体融合的工具和方法65

2.4.2.1 PROMPT65

2.4.2.2 HCONE67

2.4.2.3 OntoMerge69

2.5 本体调节70

2.5.1 本体调节的定义70

2.5.2 本体调节的工具70

2.6 本体校验71

2.6.1 本体校验的定义71

2.6.2 本体校验的方法和工具72

2.7 本体进化73

3 本体技术研究的热点领域理论分析（下）76

3.1 本体评价76

3.2 本体技术的标准化77

3.2.1 相关概念77

3.2.2 从事本体技术标准化工作的标准制定组织及其项目78

3.2.2.1 国际标准化组织／国际电工委员会（ISO/IEC）79

3.2.2.2 对象管理组织（OMG）80

3.2.2.3 美国国家标准学会本体标准特别工作组（ANSI Ad Hoc Group on Ontology Standards）81

3.2.2.4 数字企业研究院（DERI）82

3.2.2.5 电气和电子工程师协会（IEEE）82

3.2.2.6 万维网联盟（W3C）85

3.2.3 ISO认可的本体表示语言86

3.2.4 Web Service Ontology87

3.2.4.1 OWL-S87

3.2.4.2 SWSF88

3.2.4.3 WSMO88

3.2.4.4 比较89

3.2.5 结语90

3.3 网络标注90

3.3.1 几种主要网络标注方法91

3.3.1.1 传统的网络标注方法91

3.3.1.2 大众标注92

3.3.1.3 语义标注95

3.3.2 比较分析100

3.3.3 评价101

3.4 关于本体的基础理论101

4 关于顶级本体的理论与实践研究104

4.1 概念的领域属性104

4.1.1 问题的提出104

4.1.2 领域本体（DO）中概念的领域属性106

4.1.3 领域本体中的概念107

4.1.3.1 绝对无关概念108

4.1.3.2 通用概念108

4.1.3.3 相关概念108

4.1.3.4 核心概念109

4.1.4 领域属性的应用——在基于农业初级本体的农业科技文献信息检索中的示例109

4.1.5 “领域属性”解决的问题109

4.1.6 结语112

4.2 顶级本体的比较研究112

4.2.1 BWW体系113

4.2.2 Dolce体系122

4.2.3 BWW本体和Dolce本体的比较124

4.2.4 利用形式化顶级本体的益处125

4.2.5 顶级本体的评估126

4.2.5.1 开放许可度126

4.2.5.2 结构化126

4.2.5.3 成熟度127

4.3 顶级本体的OWL转化研究128

4.3.1 转换的规则和方法129

4.3.2 SUMO顶级本体的转换129

4.3.2.1 类定义的调整130

4.3.2.2 属性定义的调整132

4.3.2.3 实例定义的调整136

4.3.3 OpenCyc顶级本体的转换137

4.3.4 结语140

5 海量知识的管理方法研究——知识领域建模141

5.1 问题的提出141

5.1.1 信息系统与知识141

5.1.2 知识的抽象层次142

5.1.3 管理未经充分整理的知识149

5.1.4 满足有效推理的需要150

5.1.5 知识库逐步完善的动态过程152

5.2 知识领域模型153

5.2.1 知识网络与知识距离153

5.2.2 知识运用的局部性与领域范围155

5.2.3 知识抽象层次与知识领域结构156

5.2.4 知识的“普遍-专门”联系与知识领域结构159

5.2.5 知识领域的内容161

5.2.6 知识领域边界与跨领域使用知识的方法163

5.2.7 知识领域建模164

5.2.7.1 知识领域模型的构成164

5.2.7.2 知识领域模型推演166

5.2.7.3 模型的知识领域与时空尺度167

5.3 知识领域模型的软件实现169

5.3.1 知识领域的表示方法169

5.3.2 知识活性、领域优先级以及知识信任度169

5.3.3 领域范围的动态计算及领域内容的存取171

5.3.4 领域关系的设定与自动发现173

5.3.5 模型的管理和使用175

5.3.5.1 模型的管理175

5.3.5.2 模型的使用176

5.3.5.3 模型的存储与复用178

5.3.6 跨领域逻辑推理178

5.3.7 知识库的使用179

6 大规模本体开发环境原型系统（LODE）的开发与应用182

6.1 知识开发方法182

6.1.1 知识的来源182

6.1.1.1 利用现有的词表转换182

6.1.1.2 从文档内容中半自动构建本体182

6.1.1.3 从数据库自动构建本体183

6.1.1.4 领域专家手工开发和维护本体184

6.1.2 基本方法与流程185

6.1.3 需求分析与测试193

6.1.4 知识开发任务197

6.1.5 项目组织与管理198

6.1.6 知识配置管理199

6.1.7 开发工作的软件环境与工具202

6.2 LODE原型系统的研发203

6.2.1 建立LODE系统的目的和基本思路203

6.2.2 LODE系统客户端204

6.2.2.1 知识领域管理模块205

6.2.2.2 知识本体编辑模块207

6.2.2.3 管理领域词汇213

6.2.2.4 文档管理与标引模块215

6.2.3 LODE系统服务器端220

6.23.1 知识集中存储220

6.2.3.2 按照知识领域模型管理知识222

6.2.3.3 知识版本与配置管理223

6.2.3.4 数据库设计与实现224

6.2.3.5 语义关系数据操作与知识建模225

6.2.3.6 其他辅助功能226

6.3 LODE客户端与现有系统的比较227

6.3.1 LODE客户端与GATE信息抽取系统的比较227

6.3.2 LODE客户端与Protégé-OWL的比较分析229

6.3.3 LODE的应用前景232

6.4 LODE检索系统234

6.4.1 知识网络构建及匹配234

6.4.1.1 知识网络基本原理——无标度六度分隔网络假设234

6.4.1.2 最小知识网络匹配法235

6.4.1.3 从检索条件提取知识网络235

6.4.1.4 几种不同的匹配等级236

6.4.2 检索系统功能及试验237

6.4.2.1 文档内容自动标引237

6.4.2.2 知识领域及知识元素的选择238

6.4.2.3 生成概念间的关系图240

6.4.2.4 检索结果的排序比较241

6.4.2.5 检索试验241

6.4.3 结语243

7 结论244

7.1 研究中存在的问题245

7.2 后续的研究内容245

参考文献247

附录：LODE 1.0使用说明265

图1.1 “按时间筛选”以“ontology”为检索关键词得到的文献记录数3

图1.2 Google截图〔2008年10月28日晚，检索关键词“ontology”〕4

图1.3 Google截图〔2008年10月28日晚，检索关键词“本体”〕5

图1.4 Google截图〔2008年10月28日晚，检索关键词“本体”＋空格〕6

图1.5 Google截图〔2008年10月28日晚，检索关键词“本体论”〕7

图1.6 从Google自动匹配标签中得到的本体领域研究热点结果显示数量排序8

图1.7 本研究的技术路线35

图2.1 关于本体构建与应用的螺旋式上升模式36

图2.2 本体学习工具的基本框架39

图2.3 本体映射（ontology mapping）的过程54

图2.4 MAFRA工具包系统结构56

图2.5 MAFRA内部概念结构57

图2.6 利用RDF的双层集成XML目录61

图2.7 PRIOR＋的系统构架63

图2.8 PROMPT工具包基础框架和工具间的交互作用66

图3.1 本体技术标准化领域现状78

图3.2 利用Protégé—2000实现的SUMO概念树状结构83

图3.3 开发本体生命周期中的各项工作（IEEE 1074—1995标准—软件开发生命周期法）84

图3.4 Web Service Ontology图示88

图3.5 del.icio.us标签云（按字母顺序排列）94

图3.6 本体相关技术间的关联示意——关于本体的基础理论102

图3.7 本体工程和本体利用间的反馈机制103

图4.1 概念“花卉”在Cyc顶级本体中的上位类结构107

图4.2 石榴检索示例110

图4.3 “植物”的领域属性图示111

图4.4 一个精确的订单加工系统片段117

图4.5 购买和供应系统相互作用119

图4.6 Dolce本体的结构122

图4.7 定义一个类同时是另外一个类的实例130

图4.8 注释掉类同时是实例的声明和标准构词的替换130

图4.9 与OWL标准构词含义相同的词汇定义131

图4.10 类的定义中包含自定义的属性陈述131

图4.11 属性是类的实例并与其他类和属性间存在关系132

图4.12 属性是类的实例并与实例之间存在关系133

图4.13 inverse属性的定义133

图4.14 使用标准构词替换inverse及属性类型的调整133

图4.15 定义属性值域取值是类134

图4.16 使用rangeSubclass声明属性的值域134

图4.17 将数据类型属性调整为对象类型属性135

图4.18 使用标准数据类型替换自定义数据类型135

图4.19 缺失实例所属的类的声明136

图4.20 subAttribute属性的定义136

图4.21 增补实例所属的类的声明137

图4.22 增补的属性定义137

图4.23 OpenCyc中类定义示例138

图4.24 guid属性的定义138

图4.25 标识类及关联属性定义139

图4.26 调整后的类定义及标识实例定义139

图5.1 高阶理论中模型与低价理论内容的映射关系148

图6.1 人类知识结构发展树形结构186

图6.2 LODE系统设计基本思路204

图6.3 LODE系统客户端示意205

图6.4 知识领域示意206

图6.5 LODE知识领域管理界面207

图6.6 LODE选择知识领域界面208

图6.7 LODE本体编辑界面209

图6.8 LODE创建知识对象窗口209

图6.9 LODE类编辑界面210

图6.10 LODE值属性编辑界面211

图6.11 LODE对象属性编辑界面212

图6.12 LODE个体编辑界面213

图6.13 LODE浏览领域词汇表214

图6.14 LODE词汇编辑界面214

图6.15 LODE导入文档界面215

图6.16 LODE自动处理文档结果界面216

图6.17 LODE打开文档界面217

图6.18 LODE查找文档界面218

图6.19 LODE“定义词语”功能219

图6.20 LODE知识库分级管理模式221

图6.21 描述领域关系的知识本体223

图6.22 GATE插件：“Jena ontology tool”229

图6.23 GATE 3.1-Betal版本的标引分析230

图6.24 文档预处理测试界面238

图6.25 选择知识领域和知识元素239

图6.26 生成概念间最大关系240

图6.27 生成概念间最小关系241

图6.28 检索结果排序显示界面242

彩图1 LODE经过原型系统自动标引后的文献内容页面彩图2 LODE“取消词语”功能彩图3 LODE“标记概念”功能彩图4 LODE“文心兰属”被标记为概念表1.1 利用中文科技期刊数据库进行本体相关研究文献检索结果2

表1.2 利用“按时间筛选结果”显示中文科技期刊数据库反馈记录3

表1.3 近年来自然科学基金项目中和本体相关的项目9

表2.1 HCONE系统关键特征和功能68

表3.1 WSMO、SWSF和OWL-S间的特征比较89

表3.2 代表性社会书签工具的特点93

表3.3 对基于本体的语义标注工具的比较100

表4.1 分析文献题名“云南省香荚兰生产的发展前景”中的术语组成（之一）106

表4.2 分析文献题名“云南省香荚兰生产的发展前景”中的术语组成（之二）106

表6.1 GATE和LODE原型系统的比较228

表6.2 检索结果排序比较243