如何加强知识的共享与重用

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为了理解什么是本体知识系统，让我们首先看看什么是“本体”，什么是“知识系统”。

本体(Ontology)理论属于人工智能的内容理论范畴，研究特定领域知识的对象分类、对象属性和对象间的关系，它为领域知识的描述提供术语。简单说，可以将本体理解为公共认同的关于领域知识的明确描述。知识系统(Knowledge-based Systems)是人工智能学科最重要的工业化和商业化产物，由专家系统、知识密集型的信息系统等发展而成，它运用知识辅助人们进行问题求解。简单说，可以将知识系统理解为能够自动运用知识解决问题的计算机系统。

因此，所谓本体知识系统(Ontology-based Knowledge Systems)，首先是一种知识系统，并且其中的知识是用本体描述的; 即利用本体对知识进行表达、组织和再组织，并深入地运用知识进行问题求解的计算机系统。

本体知识系统的作用

那么，为什么要构建本体知识系统呢？或者说，本体知识系统有什么作用呢？这还得从本体的作用以及知识系统的作用说起。

在特定的领域或组织中，拥有不同背景、持不同观点和目的的人员之间，需要一个统一的框架或是规范模型来表示领域或组织相关的知识，以减少概念或术语上的歧义，使人与人之间的理解和交流成为可能，并保持语义上的一致性，从而达到知识的共享。这一统一的框架或规范模型即本体，它可以有效地进行知识表达、知识查询，或不同领域知识的语义消解。此外，这些共享的知识，其最终目的还是应用于解决问题，并且我们希望，即使在没有领域专家的情况下，计算机也能够自动地反复运用相关的领域知识解决各种实际的问题，即通过知识重用提高问题求解的质量和效率。实现这类知识重用的系统即基于知识的系统，它通过知识表示和基于知识的推理技术自动化地运用知识辅助人们进行问题求解。

系统框架

本体知识系统一般要求有支持本体的多种表示语言和存储形式，且满足以下基本功能: 本体知识获取，即如何获得用本体描述的领域知识; 本体知识管理，即对系统中的不同本体或本体的不同版本进行管理; 本体知识服务，即提供面向应用的语义级知识服务。

附图给出了一种本体知识系统框架。其中，本体知识获取的主要功能包括Web语料的获取、文档分析、本体学习、专家交互环境，最终建立满足应用需求的高质量领域本体。本体知识管理提供对已有本体的管理和修改编辑，包括本体映射、一致性检测、本体版本管理等。本体知识服务的主要功能包括基于本体的推理，以及服务发现、匹配和组合，实现面向应用的语义级知识服务。

关键技术

●  本体描述语言

本体描述语言是本体知识系统的基础，定义了系统中知识表示的语言规范; 它不仅要具有丰富而直观的表达能力，而且用它表示的本体要能方便地被计算机理解、处理和应用。2004年2月10日，万维网联盟正式发布了支持语义网的两个技术标准:资源描述语言（RDF）和Web本体语言（OWL），即对信息资源进行语义描述的语言规范。其中，OWL是目前本体的标准描述语言，它建立在RDF基础上，以XML为书写工具，主要用来表达需要计算机应用程序来处理文件中的知识信息。

●  本体构建

本体构建是本体知识获取的核心，即从某个领域中抽取知识，形成描述该领域数据的语义概念、实例和其间的关系。最常见的本体构建方法大多采用手工方式。目前，越来越的研究开始尝试在本体构建中采用半自动化的机制，即由计算机通过本体学习给出领域本体的雏形，辅助知识工程师快捷高效地生成本体。

●  本体映射

本体映射，也称做本体匹配，在本体知识管理和本体知识服务中都起到至关重要的作用。通过本体映射，可以在多个本体之间找到语义相同或相似的对应元素，从而在多个本体之间建立语义联系，消除不同本体或本体不同版本之间知识表达时的不一致现象，进而达到真正意义上的知识共享。

●  本体演化

在本体知识系统中，本体知识不是一成不变的; 尤其是在科技发展日新月异的今天，本体要能具备面对不断产生的变化的适应能力，或者说要与时俱进。本体演化的需求主要包括: (1) 解决本体变化的问题，并确保底层本体和所有相关本体的一致性; (2) 能让用户方便地监控和管理变化; (3) 由于相同的本体可能由不同的用户分别修改，因此需要经常将同一本体的不同版本再次集成; (4) 应能向用户提供反复本体精化的建议。

链接

典型的本体知识系统

●  Protégé

美国斯坦福大学开发的Protégé是一个基于Java的免费开源平台，其核心是本体编辑器。它采用的可扩展的体系结构使得它非常容易添加和整合新的功能，这些新功能以插件（Plug-In）方式加入系统。利用Protégé及其插件，可以方便地构建本体知识系统。

●  KAON

德国Karlsruhe大学开发的本体开发套件是一个面向语义驱动业务处理流程的开放源码本体知识管理架构，它提供了一个完整的实现，可以帮助领域工程师较为容易地对本体进行管理和应用。其最大特色是具有较高的效率和能支持本体的大规模应用。

●  KMSphere

中国科学院计算技术研究所智能科学实验室研制的知识管理系统KMSphere可以辅助用户创建、管理领域本体，并提供通用的知识查询语言和知识服务机制支持面向应用的语义级知识服务。KMSphere的系统结构如图所示。

●  Cyc系统

Cyc系统是美国微电子与计算机技术有限公司（MCC）研制的大规模本体知识系统，其目标是开发本体，进行常识推理。Cyc系统中本体按照模块组织，称为微理论。每个微理论包括某一特定领域知识和推理所需的概念，某一领域本体可能包括多个微理论，以反应该领域建模的不同侧面和前提。(CCW-2007年11月26日第45期 B14)