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1 引言1

目录1

1.1　本体的概念2

表目录7

表1-1 利用中文科技期刊数据库进行本体相关研究文献的检索结果7

1.2　本体的类型8

图目录8

图1－1 本体应用的3个主要领域8

1.3　本体的作用11

图1－2 用于交流和互操作的本体13

1.4　本体在图书情报领域的应用14

图1－3 基于本体的MT体系结构18

1.5　本体在知识管理中的应用19

图1－4 知识管理的构架21

1.6　本书的意义、方法与创新之处22

2　本体研究概述26

2.1　国外主要研究现状26

图2-1 Tim Berners-Lee的语义网结构图〔Semantic Web Architecture〕27

表2-1　解析Tim Berners-Lee的语义网结构图28

表2-2　语义网中的语言栈的描述30

2.2　国内主要研究现状36

表2-3　检索重庆维普中文科技期刊全文数据库的本体相关文献调查表36

2.3　国内外重要的本体系统43

图2-3 WordNet 2.0的第一步查询结果45

图2-2 WordNet 2.0的查询界面45

图2-4 WordNet 2.0浏览器中的名词上位概念结果反馈界面46

表2-4　WordNet 2.0数据库单词、同义词和词义的数量47

图2-5 OntoSeek的功能结构52

图2-6 OntoSeek的推理结构53

图2-7 Cyc知识库系统语义集成的数据传输总线结构58

表2-5　知网的基本统计数据62

2.4　本体应用领域举例63

图2-9 分子功能本体，主要反映基因产物功能的概念分类66

图2-8 生物学过程本体会阐示描述DNA代谢的过程66

表2-6　GO的3个子本体从三大模式生物数据库中提取的术语（概念）67

图2-10 细胞成分本体，表示真核生物的通用细胞模型67

2.5　国内外研究现状的评价73

图2-11 AOS框架73

3　本体相关理论探讨76

3.1　本体的体系结构和数学表达77

表3-1　概念的基本元特性79

3.2　本体与叙词表的联系与区别80

表3-2　ANSI主题词表的结构82

图3-2 花卉学本体知识分布的构想——动态的、四维网状结构84

图3-1 构建花卉学本体的设想，学科坐标与植物分类坐标的交叉84

图3-3 观测叙词表与本体的词表重合程度，发现知识的增长点86

图3-5 本体中的概念间关系87

图3-4 从文献的发表数量看学科的兴衰规律87

图3-6 葡萄酒本体中的3个类及其属性关系的示意88

3.3　本体与语义网络的联系与区别90

表3-3　本体与语义网络的联系和区别91

图3-7 语义网络示例92

3.4　本体的标准化研究93

表3-4　研究本体标准化的组织与项目93

图3-8 利用Protégé-2000实现的SUMO概念树状结构97

图3-9 开发本体生命周期中的各项工作（IEEE标准-软件开发生命周期法IEEE1074-1995［IEEE96］）99

4　本体的主要技术方法100

4.1　本体的主要构建方法100

图4-1 “TOVE”流程101

图4-2 骨架法流程103

图4-3 SENSUS术语构造105

表4-1　7种方法体系与IEEE标准的一致性比较110

表4-2　7种方法体系的相互比较111

4.2　本体表示语言113

图4-4 RDF实例〔RDF Tutorial Pierre-Antoine Champin〕117

表4-4　RDFS的核心属性121

表4-5　RDFS的核心限制（Core Constraints）121

表4-3　RDFS的核心类121

图4-5 SHOE的本体体系130

图4-6 OIL与RDFS的关系结构132

表4-6　OIL中的类定义、属性定义和公理定义135

表4-7　OWL的3个子语言描述146

表4-8　领域知识主要元素的定义149

表4-9　概念的定义150

表4-10　分类体系的定义151

表4-11　关系与函数的定义152

表4-12　实例的定义153

表4-13　公理的定义154

表4-14　产生式规则的定义155

表4-15　各种语言的推理机制157

4.3　本体构建工具159

图4-8 Ontolingua中未命名的本体页面162

图4-7 Ontolingua中新建本体时的工具栏选项162

图4-10 Ontolingua中未命名的新建类的页面163

图4-9 Ontolingua中新建“类”时的工具栏选项163

图4-13 未命名的新建属性的页面164

图4-12 类“Vehicle”的页面164

图4-11 在Ontolingua中添加新属性时的工具栏选项164

图4-14 Ontosaurus的用户界面166

图4-15 Ontosaurus浏览器的界面框架167

图4-16 WebOnto的用户编辑界面168

图4-17 Protégé-2000 v1.8的插件170

图4-18 Protégé-2000 v2.0的插件170

图4-19 在Protégé-2000中选择保存项目的文件格式171

图4-20　在Protégé-2000中选择了RDF Schema作为新建项目的保存格式171

图4-21　Flowers_0718.pprj的Class插件页面172

图4-22 Protégé-2000中属性的编辑页面173

图4-24 Protégé-2000中Forms插件的编辑页面174

图4-23 Protégé-2000中实例的编辑页面174

图4-25 Protégé-2000中Queries插件的编辑页面175

图4-26 Protégé-2000中查询的结果显示页面176

图4-27 OntoEdit 2.6免费测试版本用户界面179

图4-28 在OntoEdit中用Visualizer看两个简单实例的关系180

图4-29 OntoEdit的Visualizer界面中本体等级体系的表示181

5　领域本体的构建——以花卉学本体模型构建为例183

5.1 花卉学本体模型的构建方法、工具和表示语言184

5.2　花卉学本体模型构建的必要条件186

5.3　花卉学本体模型核心概念集的构建187

图5-1 “花卉”的分类体系之一198

图5-2 “花卉”的分类体系之二199

图5-3 “花卉”的分类体系之三200

图5-4 “花卉”的分类体系之四200

表5-1 分析文献题名“云南省香荚兰生产的发展前景”中的术语组成表之一205

表5-2　分析文献题名“云南省香荚兰生产的发展前景”中的术语组成表之二205

图5-5 一个为FOS文库建立的实例体系结构，两层框架意味着复用了外来的本体206

图5-6 Cyc顶级本体的逻辑结构207

图5-7 概念“花卉”在Cyc顶级本体中的上位类结构208

图5-9 其他对象对“花卉”的影响之二211

图5-8 其他对象对“花卉”的影响之一211

图5-11 其他对象对“花卉”的影响之三212

图5-10 类“生物”包含“植物”，“植物”包含“花卉”212

图5-12 其他对象对“花卉”的影响之四213

图5-13 利用CycL表示“花卉”中的实例（将“花卉”作为物种来表示）215

5.4 小结227

6　基于领域本体的文献检索——花卉学文献试验性本体检索系统的构建229

6.1　系统结构230

图6-1　试验性系统结构示意232

图6-2　FORS系统用户查询界面之关键词查询238

图6-4　FORS系统用户查询界面之CycL提问239

图6-3　FORS系统用户查询界面之概念查询239

图6-5　FORS系统微理论（领域）录入页面240

图6-6　在FORS系统的微理论“花卉学”之下添加子微理论241

图6-7　在FORS系统中创建Cyc常量的页面241

图6-8　在FORS系统知识录入界面中添加概念同义词242

图6-10　在FORS系统知识录入界面中添加断言（公理）243

图6-9　FORS系统中某一被添加的概念会涉及到花卉学本体模型中的其他概念243

图6-12　在FORS系统知识录入界面里添加“概念关系”244

图6-11　FORS系统中与所选断言类似断言的列表244

图6-13　FORS系统数据结构E-R图248

图6-14　FORS系统中的Cyc常量列表（KNOWLEDGE-CONSTANT表）249

6.2　系统的文献数据标引249

图6-15 FORS系统中的同义词列表（KNOWLEDGE-VOCABULARY表）250

6.3　概念的一致性检查与纠错251

6.4　系统功能验证254

图6-16　试验性系统中求所有解算法示意255

图6-17　FORS“在北京居家可以栽培郁金香吗？”输入页面和答案返回页面258

图6-18　FORS系统的查询流程259

图6-19　“为害桂花的物种”文献查询页面261

图6-20　“为害桂花物种”的查询结果显示页面262

表6-2　利用FORS系统查询“梅花”相关文献的结果264

表6-1　利用NSTL文献查询系统以“梅花”为关键词的检索结果264

6.5　系统应用前景267

表6-3　利用NSTL文献查询系统以“牡丹”为关键词的检索结果267

图6-21　未来语义网框架示意268

7.1　本书的内容和结论269

7　总结与讨论269

7.2　研究中存在的问题271

7.3　后续研究273

参考文献275

附录1　本书所用英文缩略术语表290

附录2　AIFB研究所的知识本体相关研究项目一览表296

附录3　主要本体表示语言一览表304

附录4　本体编辑工具一览表312