OWL DL的形式化基础研究

W3C正在制定的 OWL DL 是一种面向语义 Web的知识表示标记语言 ,具有较强的知识表达能力并适合大规模应用的推理效率 ,是语义 Web领域对适合语义 Web应用的知识表示标记语言进行研究的最新综合 .在知识表示领域 ,为了对知识表达能力和推理效率做合适的折衷 ,进行了大量关于描述逻辑的研究 .本文以描述逻辑作为 OWL DL的形式化基础 ,详细分析了OWL DL 和描述逻辑间的对应关系 ,用描述逻辑的语义解释了 OWL DL 的各个基本元素 ,从而可以将描述逻辑领域研究的大量成果应用到 OWL DL上来 ,为进一步研究 OWL DL的知识表示、推理等问题奠定了基础 .

OWL Full表示的顶级本体到OWL DL的转换研究

为使领域本体利用顶级本体中的常识知识进行有效的推理,开展将OWL Full表示的顶级本体SUMO和OpenCyc转换为由OWL DL表示的研究,在尽可能保持原逻辑关系的前提下,针对类、属性及实例的定义在转换中出现的各种问题进行了相应的处理,使转换后的顶级本体符合OWL DL语言标准。

基于OWL DL的学科知识本体建模

学科知识建模是一项复杂的工程,目前存在的问题主要有知识库不能很好地共享和重用,难以实现语义上的推理及检索。本体作为一种能够描述概念以及概念之间的关系、能在语义和知识层次上描述概念模型的工具,已应用于语义网、自然语言处理、资源共享和重用等领域,同时也受到学科知识建模者的青睐。以"数据库系统原理"课程的知识本体为例,详细阐述了课程知识元模型的构建、基于OWL DL的本体建模方法,最后给出了基于OWL DL设计的知识本体的部分代码,以供业内同行研究参考。

基于OWL DL的关系数据知识提取研究

关系型数据是企业的重要资源,针对当前关系数据库中海量数据的知识提取转换问题,对如何将关系型数据提取表示为OWLDL本体进行了研究。在形式化关系数据记录和本体模型的基础上,设计了转换算法来提取关系数据并将其转换为本体形式,对其中的标识和关联等关键问题进行了重点研究,最后以实例验证展示算法。该方法的提出可以使本体开发者更容易地将关系数据提取为知识,为快速构建企业知识本体提供了新的途径。

基于BNF的OBO规范化和OWL DL转换研究

大多数生物本体包括基因本体这样重要的本体都用OBO表示。这些本体尤其是其中用共享和可控的词汇来注释的实验数据将会融入到语义网中。随着OWL语言成为W3C的本体标准建模语言,将用OBO表示的生物本体转换成用OWL语言表示显得十分必要。本文用BNF范式规范了OBO的语法,设计了一个规则将OBO转换成OWL DL,并且设计和实现了一个简易的转换系统。

一种关系模式到OWL DL本体的翻译方法

本体技术是数据可以达到语义层次交换的关键,如何将当前各类数据形成本体知识库表示是一个非常重要的问题。针对这个问题,以一种关系模式到一种语义扩展ER模型的正确性可满足转换算法为基础,提出了一种通过数据库反向工程到OWLDL本体的翻译算法,说明了该算法使得转换是正确性可满足的,并实验实现验证了算法。

使用OWL DL形式化表达对象角色建模模型

对象角色建模(ORM)方法已应用于本体工程,因此需要将ORM模型转换为OWL DL公理,以便将ORM本体发布到语义Web上,同时还可使用支持DL的推理机来检查ORM本体的语义一致性和冗余问题。通过模型语义分析、模型等价转换、引入新的运算符和特性等方法,提出将ORM模型形式化表达为OWL DL公理的规则。除了外部唯一约束等四种约束外,其他形态的ORM模型都可以形式化表达为OWL DL公理。

非一致OWL本体的推理方法研究

针对目前OWL推理机无法在非一致本体上进行推理的问题,提出了一种基于回答集程序的非一致本体推理方式,将OWL本体翻译为一类逻辑程序:HEX回答集程序,把本体推理问题规约为回答集程序求解问题。并通过在非一致本体上的推理实验,验证了该类方法的有效性。

一种描述逻辑与DL-safe规则复合逻辑中的规则抽取方法

OWL本体描述语言包含相对丰富的概念定义符,但提供的关系定义符描述能力则较差。将 OWL与规则相结合是克服这种表达能力限制的一种常用方法。Motik提出了一种可判定的方法,将SHIQ(D)描述逻辑与规则结合,所结合的规则限定在一种叫做DL-safe规则的范围内。本文提出了一种抽取DL-safe规则的方法,方法利用SHIQ(D)逻辑中的UNION定义符满足一些规则在前件中包含析取逻辑运算符的需求,从而扩展了规则的描述能力。

知识网格中基于领域本体的智能检索

本文提出知识网格环境下基于领域本体的智能检索模型,采用OWLDL语言对领域知识进行形式化描述,支持推理和深层语义检索。"标注"和"查询优化"是检索的两个关键技术。通过规范的概念和概念间语义关系对文档片段进行标注,并针对"一词多义"问题提出"主题-概念"两阶段消歧算法。"查询优化"过程中,基于OWLDL推理的优化算法实现查询概念的自动扩展,提高了查全率和查准率。基于以上方法,建立航天领域本体,利用网上数据库开放资源作为测试集进行评测。实验显示,与传统基于关键词的检索方法相比,基于领域本体的检索方法具有较高的查准率和查全率。

基于描述逻辑的能力需求模型验证方法

针对C4ISR系统能力需求模型中存在的一致性和合理性问题,提出了一种能力需求模型的验证方法。先采用基于描述逻辑的本体描述语言OWLDL精确描述能力需求分析中的元概念模型和应用概念模型,然后在元概念模型和应用概念模型之上附加一定的模型验证推理规则,并通过符号推理系统验证了能力概念的完整性以及目标的一致性。

基于本体技术的IEC 61970语义信息模型

基于形式语义学理论分析了IEC 61970标准规定的公用信息模型语义空间的互操作性,介绍了IEC 61970对资源描述框架(resource description framework,RDF)进行的模式扩展和语法简化情况。针对RDF难以完备表达语义信息模型的缺点,提出利用基于描述逻辑的本体网络语言实现较完备的IEC 61970语义信息模型,分析了其概念定义公理、概念约束公理和属性约束公理的构建方法,以及进行基本逻辑推理的方法和特点。实例表明,结合本体技术构建语义信息模型可以较好地弥补RDF在语义表达上的不足。

基于模糊概念模型的模糊本体构建方法

针对从预先定义的概念层次生成模糊本体这一非常困难的问题,提出利用模糊概念模型来构建模糊本体.基于模糊集理论,对UML概念模型及OWL DL本体进行了模糊扩展,从二者的逻辑基础说明了利用模糊UML类图构建模糊OWL DL本体的可行性,进而研究了从模糊UML类图到模糊OWL DL本体的形式化映射方法,给出了映射规则及公理的创建过程.利用现有的模糊概念模型构建模糊OWL DL本体可以有效降低建立模糊本体的复杂性,同时增强了本体的表达能力.

Web本体语言的逻辑语义分析的研究

分析了OWL的3个子语言,特别是OWLDL的DL逻辑语义。OWLDL和OWLLite分别与SH系的SHOIN(D)和SHIF(D)对应。通过定义本体的传递概念匹配模式,给出了基于该模式的降水量管理知识模型作为DL推理示例。该示例表明深入分析研究OWL的DL语义对增强基于OWL推理能力的应用具有现实意义。

基于描述逻辑规则的语义Web服务组合

针对OWL-S语义Web服务自动组合问题,提出了一种基于描述逻辑(DL)规则的建模和组合方法.将ServiceProfile中的原子服务及其输入、输出参数分别建模DL中角色和概念,将概念间上下位关系和ProcessProfile中组合流程模型建模为DL规则,以一种统一的方式刻画语义Web服务的静态功能语义和动态交互特征;提出了刻画顺序服务组合的DL规则链和描述Split+Join结构的服务组(WSC)模型,将并发服务组合转为基于WSC的顺序组合,将语义Web服务组合归结为WSC和DL规则链发现过程.与已有的方法相比,该方法将语义Web服务组合问题统一在DL规则的框架下,弥补了基于DL无法描述Web服务动态特征的缺陷,避免了Petri网推理和谓词演算等进行Web服务组合时限于命题逻辑层面无法充分利用语义信息的问题,也克服了基于智能规划的组合方法限于顺序组合的问题.

基于描述逻辑的UML类图一致性检测

为解决UML类图一致性检测问题,分析了UML类图、DLs和OWL DL的特点,给出了UML类图的OWL DL本体表示形式,研究了UML类图转化为OWL DL本体知识库的方法,证明了转化方法的正确性,提出了一种基于描述逻辑的UML类图一致性检测方案。该方案通过将UML类图转换为OWL DL本体知识库,利用OWL DL强大的推理功能实现UML类图一致性检测。最后以实例证明了该方案的可行性。

SWRL推理规则在平面几何证明中的应用

OWL由于其具有较强的知识表示能力目前已成为语义Web知识建模的主要语言,尽管如此,它在知识推理方面存在着许多不足。语义网规则语言(SWRL)是为了弥补OWL的不足发展起来的,它是以OWL的子语言OWL DL以及其它规则标记语言为基础的规则描述语言,将SWRL推理规则引入OWL DL可以大大改善OWL DL的推理能力。运用SWRL推理规则和Jess推理机对平面几何证明题进行了推理和证明,结果验证了SWRL推理规则的有效性和正确性,在实践中同时也发现了SWRL存在的一些问题,有待今后进一步研究。

本体和描述逻辑在景点查询中的应用研究

旅游网站中的景点查询是针对单一选项的基于关键字的查询,查询结果不能完全令用户满意。为了解决这一问题,文中将本体和描述逻辑应用到景点查询中,提出了一种新方法。该方法首先依据景点领域本体对景点进行语义标注,然后将获取的用户查询请求预处理后提交给推理机,推理机则将景点知识库转化为概念包含结构,并将查询请求预处理后插入到该概念包含结构中。最后通过匹配算法,将推理结果按满意度返回给用户。实验证明,该方法能够提高查全率和查准率,从而证明了该方法的可行性和有效性。

旅游本体的构建研究

本体是一种促使知识重用、知识共享和建模的模型。本文首先阐述了构建旅游领域本体知识库的必要性,然后利用OWLDL本体描述语言,通过定义本体类及其继承、类属性和关系、属性的约束以及本体实例的创建等步骤,完成了旅游领域本体的构建工作。

基于服务能力的产品服务化供应链协同本体建模研究

为了协调产品服务化供应链企业之间的关系,促使供应链整体利益的提升,给出服务能力的构成要素,并分析了基于服务能力的产品服务化供应链协同过程,建立了基于OWL DL的产品服务化供应链协同核心本体模型,并描述了本体中的类和属性的语义逻辑.最后,通过实例说明了该模型的应用过程.该模型不仅为产品服务化供应链协同的形式化定义和描述提供了层次化、结构化、规范化的建模支持,也为实现协同过程中的自动服务发现与匹配奠定了基础.