摘   要： 知識(shí)本體作為共享概念模型的形式化的規(guī)范說(shuō)明，在信息技術(shù)領(lǐng)域的各個(gè)方面有著廣泛的應(yīng)用。本體的表示有多種方法，本文給出了OWA(ontology-based Web annotation) 、Maedche A形式化定義、Guarino和KAON(Karlsruhe Ontology)4種典型形式化定義，并對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比分析。
關(guān)鍵詞： 本體； 形式化； OWL

    知識(shí)是推理的基礎(chǔ)，是人類(lèi)文明的成果和發(fā)展的基石，不能想象人類(lèi)失去了知識(shí)將會(huì)怎樣。知識(shí)表示是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體，既考慮知識(shí)的存儲(chǔ)又考慮知識(shí)的使用。知識(shí)表示是一組描述事物的約定，把人類(lèi)知識(shí)表示成機(jī)器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。本體是將世界上所有的東西用層次類(lèi)別組織起來(lái)，它是知識(shí)表示的中心內(nèi)容[1]。近年來(lái)，本體論被人們引入知識(shí)工程領(lǐng)域，其最終目的是為了解決知識(shí)的重用和共享。本體不僅是一個(gè)可共享的概念模型，更重要的是：首先，本體所描述的概念不能有二義性，即必須是“明確(explicit)”的；第二，本體不僅能被人理解，還要能被計(jì)算機(jī)所理解，所以本體應(yīng)該是被“形式化(formal)”的[2]。本文介紹了典型的本體的形式化定義，包括：OWA(Ontology-based Web Annotation)形式化定義、Maedche A形式化定義、Guarino形式化定義、KAON(Karlsruhe Ontology)形式化定義等;并對(duì)這四種形式化定義作了簡(jiǎn)單的對(duì)比分析。
1 本體及本體表示
    本體是“共享概念模型明確的形式化規(guī)范說(shuō)明”。通過(guò)本體(Ontology)可以獲取某一領(lǐng)域的知識(shí)、本體描述該領(lǐng)域的概念以及這些概念之間的關(guān)系[3]。典型的本體一般由概念、概念的屬性、概念間的關(guān)系、概念和屬性之間的約束來(lái)表示領(lǐng)域知識(shí)，這在本質(zhì)上決定了本體可以借助成熟的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)來(lái)完成本體存儲(chǔ)、查詢(xún)等工作。OWL(Web Ontology Language)是W3C推薦的語(yǔ)義互聯(lián)網(wǎng)中本體描述語(yǔ)言的標(biāo)準(zhǔn)[4]。本體可以采用OWL進(jìn)行形式化編碼，即用OWL中定義好的元ontology對(duì)概念和關(guān)系進(jìn)行形式化描述。
    本體的表示有多種：有僅表示概念的，有表示概念和屬性的框架和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的，還有能表達(dá)豐富語(yǔ)義的基于邏輯的表示。ER模型和UML類(lèi)圖也可認(rèn)為是本體的表達(dá)。當(dāng)前有邏輯和非邏輯兩種主要的本體表達(dá)。非邏輯表達(dá)直觀方便但語(yǔ)義不豐富、不精確，沒(méi)有強(qiáng)大的推理能力；邏輯表達(dá)源于對(duì)謂詞演算，可以清晰表達(dá)所描述的領(lǐng)域的認(rèn)識(shí)。描述邏輯是一階謂詞邏輯的子集，它只有概念和角色兩個(gè)基本成分，較好地與本體的定義相對(duì)應(yīng)。用描述邏輯形式表達(dá)的本體語(yǔ)言的兩個(gè)基本描述是：原子概念集（其成員用A表示）和原子角色集（其成員用R表示）。原子概念表示領(lǐng)域中的對(duì)象,原子角色表示對(duì)象之間的關(guān)系。復(fù)雜的描述可以通過(guò)以上2個(gè)概念構(gòu)造符逐步創(chuàng)建[5]。本體的形式化描述主要有基于五元組、六元組、七元組和八元組的描述[6]。參考文獻(xiàn)[6]采用函數(shù)式描述語(yǔ)言精確定義了本體建模基元，提出一種具有封閉性的本體代數(shù)定義；參考文獻(xiàn)[7]提出了基于屬性文法的本體形式化描述方法；參考文獻(xiàn)[8]將本體抽象為外部聲明和內(nèi)部表示兩部分，在外部聲明中說(shuō)明本體中的概念與關(guān)系，在內(nèi)部表示中說(shuō)明概念與關(guān)系的語(yǔ)義關(guān)系，建立了本體內(nèi)的簡(jiǎn)單推理模型。
2 本體的形式化定義
    目前本體論的很多定義都具有普遍性，但卻很少有準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)定義，即很少?gòu)男问交嵌葘?duì)本體進(jìn)行精確的描述。其主要原因是數(shù)學(xué)定義應(yīng)該包括所有不同類(lèi)型的本體論，并且不應(yīng)與特殊的知識(shí)表示方法有關(guān)。本體的形式化定義典型的有：OWA形式化定義、Maedche A形式化定義、Guarino形式化定義、KAON(Karlsruhe Ontology)形式化定義等[9]。



    本體是對(duì)共享的概念化進(jìn)行形式的規(guī)范說(shuō)明，是知識(shí)工程領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支。本體的表示有多種，主要包括邏輯和非邏輯兩種主要的本體表達(dá)。本文從邏輯表達(dá)的角度，給出了OWA(Ontology-based Web Annotation)、Maedche A、Guarino和KAON(Karlsruhe Ontology)4種典型形式化定義，并對(duì)其進(jìn)行了對(duì)比分析。目前，本體的形式化表示及應(yīng)用仍是知識(shí)工程的一個(gè)熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，如何用數(shù)學(xué)的方式更規(guī)范地表達(dá)本體，將是下一步研究的重點(diǎn)。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳強(qiáng),劉宗田,強(qiáng)宇．基于本體的知識(shí)庫(kù)推理研究[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究,2005,21(13):50-52．
[2] 張其文,臧鳳奎,李明．本體語(yǔ)言的聯(lián)系及其邏輯基礎(chǔ)分析[J]．科學(xué)技術(shù)與工程,2009,9(4):950-953．
[3] 王樂(lè),張建軍．OWL本體存儲(chǔ)的分析與應(yīng)用[J]．科學(xué)技術(shù)與工程，2008,8(7):1831-1834．
[4] OWL Web ontology language guide recommendation[EB/OL](2004-02-10).[2011-12-10]http://www.w3.org/TR/2004/RRC-owlguide-20040210.
[5] 王真星,呂滕．基于描述邏輯的本體導(dǎo)航[J]．計(jì)算機(jī)工程, 2005,31(11):28-29．
[6] 王俊華,左萬(wàn)利,赫楓齡,等．本體定義及本體代數(shù)[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(理學(xué)版),2010,48(6):1001-1007．
[7] 宮慧穎,汪美玲,劉磊．基于屬性文法的本體形式化描述方法及其應(yīng)用[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版),2005,23(2):199-204．
[8] 張大志,劉磊．一種本體的形式化描述方法及其應(yīng)用[J]．吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(信息科學(xué)版),2004,22(1):74-78．
[9] 程顯毅,劉一松. 面向智能體的知識(shí)工程[M].北京:科學(xué)出版社，2008.
[10] MAEDCHE A． Ontology learning for the semantic Web[M].[S.l.]:Kluwer Academic Publishers,2002．
[11] GUARINO N. Semantic matching: formal ontological distinctions for information organization extraction and integration[C]. In :Pazienza M T,eds. Information Extraction:  A Multidisciplinary Approach to an Emerging Information  Technology, Springer Verlag,1997:139-170.
[12] GUARINO N,WELTY C. A formal ontology of properties[C]. In:Dieg R,Corby O ,eds. the Proceedings of the 12th International Conference on Knowledge Engineering and Knowledge Management (EKAW’2000), Springer Verlag, 2000:97-112.