基于本体知识库构建方法探讨

摘 要： 研究利用本体进行构建某一特定领域的知识库，这项技术被人们广泛地用于解决异构环境互操作、系统工程，以及通信等领域中的知识获取、知识共享、知识重用和系统集成等。在已有研究的基础上，将电动工具工业设计作为本体，归纳总结了某一具体领域本体知识库的构建方法，有助于前期调研人员更好地搜索准确有用的资料，也有助于设计人员高效并高质量地进行新产品开发，用途广阔。

关键词： 本体； 知识库； 构建方法； 电动工具

中图分类号：TP399 文献标志码：A 文章编号：1006-8228（2014）04-45-02

Abstract： Building knowledge base about a certain territory through exploiting ontology is mainly discussed in this paper. The technique is widely used for solving knowledge acquisition， knowledge sharing， knowledge reusing and system integration in the fields such as the interoperability of heterogeneous environment， system engineering and communication engineering. Based on the previous research， taking the electric tool industry design as the body， the construction method of ontology knowledge base in a specific domain is summarized， and helps the researchers search the accurate and useful information and the designers design new products with high quality and efficiency. It has a bright application prospect.

Key words： ontology； knowledge base； construction method； electric tool

0 引言

21世纪是信息化的时代，因此，人们对知识库系统予以深入研究并对利用本体构建知识库技术加以合理应用，这是当今信息化时展的必然趋势。同时，构建基于本体的知识库系统能够有效地提高知识的可简单获取性、可互操作性、可共享性、可重用性和可维护性等等，因此，其本身也同样有值得深入研究的意义。

1 本体的基本概念

本体是对某一领域的概念化进行描述，它是一个抽象模型，其着意点在于从抽象的层次对客观世界进行描述。本体包括概念以及概念之间的关系两大基本要素，且其构建必须满足对目标领域进行清晰详细的描述、对概念及概念之间关系作出明确的定义等基本要求，且要符合一般性和综合性两大基本原则。

2 在知识库中引入Ontology本体以及本体对知识库的作用

⑴ 由于知识表示是知识库最核心的部分，因此，对于不同类型的知识范畴，不同知识表示方法的选用对该知识库知识处理的过程和结果均会产生很大的影响。

正是基于上述的不同知识表示方法对知识处理造成了很大影响，在知识工程领域，人们引入了Ontology本体。本体（Ontology）是一种抽象描述世界并且可共享的概念化规范，体现出的是知识库较高层次的一种知识抽象，并构成了给定领域中只表示系统的核心。当然，也正是因为本体（Ontology）是一个可以共享的概念化抽象规范，因此，它不可能将异常复杂的现实中的对象全部把握住，只能依照所给定的领域，对其部分侧面的抽象内容加以刻画，亦或者在人们所关心的领域侧面将这些复杂的现实对象加以限定[1]。

⑵ 知识库系统主要依靠对知识的表示方法，以及知识的递传手段、推演过程和获得方式，最终完成并实现对知识的整体检索，使用户的需求得到满足。

纵观传统的检索方法，虽然它们也拥有一定的效率， 然而却都缺乏一种综合对知识加以表示并进行检索、推理和获取的手段。而在知识库中引入的Ontology本体，却可以通过概念或者专业术语将知识清晰地表达出来，并揭示出这些知识之间相互存在的内在关系。基于本体知识库系统所建立的知识，可以通过纵向进行属性归纳和分类，同时依照对本体所进行的联想加以关联和组织，接着，再让推理机构合理利用这些知识，对知识库加以总结推理，最终使得知识库能够满足用户检索的需求[2]。

在知识库中引入Ontology本体的作用有：本体能够清晰地将领域知识形式化表示出来，并将领域概念以及概念之间的关系充分明确地加以说明，从而为结构化表示知识库提供了一种形式化的手段；本体为知识库带来一种与实际运用互相独立的描述方式，因而能够在不同的知识库系统之间重复应用，从而提高知识的可重用性；由于本体支持操作以及静态知识之间相互分离，从而使得不同领域可以应用相同操作方面的知识；本体使得知识的共享得到提升，从而让不同领域的开发系统和研究系统的人员之间的交流变得更为方便；在对基于本体论的知识库系统进行开发时，知识工程师只需对模型中涵盖的基本概念、具体事例、相互间的关系和公式推理等实体加以详细说明，就可以此为基础建立领域本体，因而操作起来简单方便[3]。

3 对知识库中所引入的本体加以定义

对知识库中所引入的本体可以用KO=加以定义。在知识库引入的本体定义中，KA（Knowledge Atom）代表知识原子，是指在整个知识模型中知识表示单元的最小单位，其与知识论域Ω之间的数学关系可以表示为：

KA={bi|1?i?n，bi??，bi∈Ω}

其中，bi所代表的是知识论域Ω中的知识原子KA。

在知识库引入的本体定义中，Rela即Relation，代表的是知识原子KA之间和由知识原子KA所构成的知识实体之间，存在的相互联系、相互作用、相互影响的集合，可以表示为：

Rela={rij（bi，bj）rkl（mk，ml）|1?i，j，k，l?n，rij，rkl??}

其中，m代表的是由知识原子bi所构成的知识实体，可以表示为：

m={∑bibj∏bibj|1?i，j?n；bi，bj∈Ω}

其中，（rkl，bk，bl）代表的是知识实体之间的关系；（rij，bi，bj）代表的是知识原子之间的关系。

在知识库引入的本体定义中，Rule指的是由知识原子之间或知识实体之间的关系组合之后所生成的一些操作集或规则[4]。

4 基于本体对电动工具工业设计的知识库构建方法

伴随现代工业技术的飞速发展和人们生活水平的不断改善，电动工具已经越来越成为一种居家常用的基本工具。为了满足各类用户的需求，愈演愈烈的市场竞争已经逐渐使得电动工具在工业设计领域中日益成熟起来。

正是基于电动工具的普遍化和设计的多样化，这里将电动工具工业设计作为本体，引入其工业设计的知识库构建方法。

首先，要获取电动工具工业设计领域中的有关知识实体并建立相关的电动工具工业设计知识链。同时，根据电动工具工业设计的概念以及概念之间的关系语义把相关电动工具工业设计的知识进行层次化。

然后，利用中间表达集合将所建立的电动工具工业设计知识链加以概念化，其中中间表达集合要采用类定义电动工具工业设计领域的知识实体及其相关的属性，并详细描绘叙述，使电动工具工业设计本体实现结构化。

该中间表达集合包含三个阶段。第一，建立电动工具工业设计领域的信息汇聚词典。该信息汇聚词典要将电动工具工业设计领域内的概念以及概念的特性、具体示例以及相关的特性数值等全部包括进去。第二，建立电动工具工业设计的概念类。该阶段是将电动工具工业设计的概念加以封装，使之成为类。第三，对电动工具工业设计概念封装后所成为的类包含的类的属性加以详细描述。

接着，是实现电动工具工业设计领域的概念模型。最后，对电动工具工业设计的本体加以评估[5]。

5 结束语

作为当前知识工程领域中研究的热点内容，应用Ontology本体能够将电动工具工业设计的各种处理方法和领域知识之间的内在关系清晰且形式化地表现出来，使得领域知识可以被多人共享和重复利用，同时还让知识的检索变得更加方便简捷，有助于新产品高效高质量的研发。目前在资料收集和相关知识的准确性的判定上还没有统一的标准，录入较为困难，需要不断地改进。

参考文献：

[1] 李凌志.基于本体的知识库系统构建研究[J].科技情报开发与经济，2007.36：13-15

[2] 赵秀栩，白晓丽.基于本体的FMEA知识库的构建方法研究[J].武汉理工大学学报（信息与管理工程版），2009.1：22-23

[3] 袁磊，张浩，陈静，陆剑峰.基于本体化知识模型的知识库构建模式研究[J].计算机工程与应用，2006.30：25-27

[4] 李海刚，尹万岭.面向新产品开发领域知识表示方法的比较研究[J].科学学研究，2009.2：23-24

[5] 于鑫刚，李万龙.基于本体的知识库模型研究[J].计算机工程与科学，2008.6：17-19