CN101419680B - 增量迭代的领域本体协同构建方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种增量迭代的领域本体协同构建方法，它通过阶段性的增量迭代过程支持大范围内的本体协同开发，通过统一的协同本体开发过程控制和版本管理实现整个领域本体统一、有序的增量演化。该方法只需要由少量领域专家组成的核心专家组控制整个本体的阶段性评估和增量发布工作，而本体模型中的知识内容构建则主要由广泛分布在各地的领域专家共同协作完成。该方法适用于面向一定广度提供公共知识服务的领域本体。采用本发明的方法，可以在实现广泛协同的领域本体增量构建的同时，保证整个本体演化有序进行以及本体模型的高质量。

Description

增量迭代的领域本体协同构建方法
技术领域
本发明适用于基于本体的知识开发过程，属于软件技术和知识工程领域，具体涉及基于广泛协作的本体增量构建。
背景技术
基于本体(Ontology)的知识服务已经得到了广泛应用，包括直接提供咨询服务的专家系统以及基于本体语义标注的知识资源(例如音频、视频、网页)服务等。在此过程中，作为知识服务基础的本体模型(往往关注于特定领域，例如农业领域)的质量是一个关键要素，包括本体模型的容量、一致性和全面性等。由于知识服务一般面向具有一定广度的范围内的大量用户，因此在受众范围内的被接受程度也是本体模型一个很重要的质量特性。目前的本体模型开发和维护一般都采用集中式的模式，即由少量领域专家使用本体开发工具完成对整个本体模型的构建和长期维护。然而，随着网络技术的飞速发展，知识服务的范围越来越大(例如覆盖全国的农业知识服务网络)，知识模型的规模越来越大，相关知识的地域性和演化性越来越强，集中构建的本体模型已经很难在全面性和接受程度方面适应这种知识服务的应用需求，而且相应的工作量负担也是难以承受的。因此，如何在Internet的开放环境下，实现熟悉领域内不同方面的领域专家对于本体开发过程的广泛和长期参与是这类知识服务系统的一个关键问题。这种广泛参与能够保证本体模型的全面性和广泛接受性，降低大规模本体模型的开发难度，同时也能保证本体模型长期演化的质量。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于Internet、面向广泛分布的领域专家的领域本体增量协同构建方法，使得分布在各地的领域专家可以灵活、方便地参与某些本体片断的构建工作，同时保证整个领域本体的增量构建构成能够有序、高质量地进行。本发明采用W3C(WorldWide Web Consortium)所提出的Web本体语言OWL(Web OntologyLanguage)作为本体模型的描述语言，相应的本体构建方法也建立在OWL相关概念基础上。
本发明的具体技术方案如是：增量迭代的领域本体协同构建方法，包括以下步骤：
(1)由核心专家组发布领域本体的初始版本，一般包含领域本体的高层框架；
(2)领域专家用户登录本体协同构建平台，自动获取当前本体模型的最新版本，在此基础上定位到自己感兴趣的本体片断并进行编辑，包括概念及关系的增加、删除和修改等；在此期间，领域专家用户可以多次登录系统持续编辑操作，所作修改都保存在个人工作区中，当前领域专家用户可阅读修改内容，而其他用户无法阅读；
(3)完成阶段性的本体编辑工作后，领域专家用户提交该阶段的所有编辑工作内容，这些编辑工作内容将以OWL本体编辑命令的方式提交到共享工作区中，供其他用户阅读使用；
(4)核心专家组定期(例如一个月一次)针对上一次领域本体版本发布后到目前为止共享工作区中所有的本体编辑内容进行审查和版本发布工作；所有个人工作区中未正式提交的编辑操作都将失效，并且在正式发布领域本体的下一正式版本之前系统处于冻结状态，即不再允许任何编辑操作；
(5)执行自动的冲突检测，即检查不同领域专家用户所提交的本体编辑操作之间是否存在协同冲突；如果发现不同领域专家用户所提交的编辑操作之间存在冲突，则执行协同冲突消减；
(6)核心专家组对共享工作区中所有的本体编辑工作进行质量审核，拒绝恶意或不合理的编辑操作；最终，核心专家组所认可的本体增量编辑内容被合并到上一个领域本体正式版本中，并作为下一个新版本发布，而共享工作区则被清空；
(7)在此基础上，本体开发进入下一次增量迭代，再次按照顺序依次执行步骤(2)～(6)。
上述步骤(5)中的协同冲突自动检测区分两类冲突：一类是结构冲突，即一方编辑操作所依赖的本体概念或关系在另一方的编辑操作中被删除或修改，这类冲突可以根据编辑操作以及所涉及的公共概念和关系识别出来，例如删除OWL概念类(rdfs：Class)与添加该概念类的实例这两种编辑操作存在冲突；另一类是语义冲突，即双方的编辑操作导致语义上的不一致性，例如两个用户分别将同一实例添加为两个不相交(owl：disjoint With)概念类的概念实例将导致这种不一致，这类冲突可以通过本体的语义推理机制识别出来。
所述协同冲突消减的具体步骤为：
(1)启动冲突协商，自动为每一个所识别出的冲突生成一个讨论线程供冲突双方进行沟通和协商；该讨论线程对冲突双方的领域专家用户可见，对此问题感兴趣的其他领域专家用户也可以选择加入某个讨论线程并发表意见；
(2)在冲突协商期间双方可以通过消息交互沟通对冲突的理解，如果达成一致那么某一方或双方可以通过修改本方的编辑操作消除冲突；
(3)冲突协商结束后仍未消除的冲突将由专家组逐一进行评估并作出选择，即接受某一方的编辑操作并拒绝另一方；在此过程中，核心专家组可以参考相应的冲突讨论线程中的协商历史以及其他领域专家用户的意见。
本发明增量迭代的领域本体协同构建方法的优点和积极效果：该方法适用于面向一定广度提供公共知识服务的领域本体，这类本体规模较大，覆盖的知识面较广，难以通过集中式的本体构建实现，同时需要得到广泛的受众认同；采用本发明方法，可以在实现广泛协同的领域本体增量构建的同时，保证整个本体演化有序进行以及本体模型的高质量。
附图说明
图1为本发明增量迭代的领域本体协同构建方法的流程图；
图2为本发明增量迭代的领域本体协同构建方法的一个基于Web的实例的实现结构图。
具体实施方式
本发明发明增量迭代的领域本体协同构建方法的程序如图1所示，其核心思想是允许每个领域专家在相对独立的个人工作区中对自己所感兴趣的领域本体片断(例如某个具体子领域)进行编辑并阶段性地提交编辑内容，同时通过统一的协同本体开发过程控制和版本管理实现整个领域本体统一、有序的增量演化。该方法只需要由少量领域专家组成的核心专家组控制整个本体的阶段性评估和增量发布工作，而本体模型中的知识内容构建则主要由广泛分布在各地的领域专家共同协作完成。
图2给出一个基于Web及浏览器/服务器架构的具体实施方式，这种架构使得领域专家用户可以在任何接入Internet的计算机上方便地通过浏览器登录系统并参与本体开发过程。在该实施方案中，本体协同构建中的迭代过程管理、共享工作区、冲突检测、专家组审查以及领域本体模型版本保存等都在服务器端实现，领域专家用户可以通过浏览器登录系统并通过Web客户端实现本体编辑操作。
在本体编辑模块中，主要实施过程有：
(1)领域专家用户登录。
(2)自动获取当前本体模型的最新版本，在此基础上定位到自己感兴趣的本体片断并进行编辑，包括概念及关系的增加、删除和修改，完成阶段性的编辑工作后正式提交修改工作。
(3)专家组启动一次领域本体审查和版本发布过程后，领域专家用户发现与其他用户的协同冲突，通过讨论线程和其他用户进行沟通和协商，如能取得一致则自行修改本体编辑内容。
在本体管理模块中，主要实施过程有：
(1)核心专家组用户登录系统。
(2)启动一次领域本体审查和版本发布过程，暂时冻结所有本体编辑功能。
(3)通过系统自动冲突检测，对共享工作区中的编辑内容进行冲突检测。如果发现冲突系统自动为每个冲突生成一个讨论线程供冲突双方进行沟通和协商。协商期过后，仍未解决的由核心专家组针对每一个冲突作出选择。
(4)所有冲突解决完毕后，管理员可以发布新的本体模型版本，共享工作区被清空，同时本体编辑功能恢复，各领域专家可以在最新领域本体版本基础上进行编辑。

Claims (3)

1.增量迭代的领域本体协同构建方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)由核心专家组发布领域本体的初始版本，一般包含领域本体的高层框架；
(2)领域专家用户登录本体协同构建平台，自动获取当前本体模型的最新版本，在此基础上定位到自己感兴趣的本体片断并进行编辑，包括概念及关系的增加、删除和修改；在此期间，领域专家用户多次登录系统持续编辑操作，所作修改都保存在个人工作区中，领域专家用户能阅读修改内容，而其他用户无法阅读；
(3)完成阶段性的本体编辑工作后，领域专家用户提交该阶段的所有编辑工作内容，这些编辑工作内容将以OWL本体编辑命令的方式提交到共享工作区中，供其他用户阅读使用；
(4)核心专家组定期针对上一次领域本体版本发布后到目前为止共享工作区中所有的本体编辑内容进行审查和版本发布工作；所有个人工作区中未正式提交的编辑操作都将失效，并且在正式发布领域本体的下一正式版本之前系统处于冻结状态，即不再允许任何编辑操作；
(5)执行自动的冲突检测，即检查不同领域专家用户所提交的本体编辑操作之间是否存在协同冲突；如果发现不同领域专家用户所提交的编辑操作之间存在冲突，则执行协同冲突消减；
(6)核心专家组对共享工作区中所有的本体编辑工作进行质量审核，拒绝恶意或不合理的编辑操作；最终，核心专家组所认可的本体增量编辑内容被合并到上一个领域本体正式版本中，并作为下一个新版本发布，而共享工作区则被清空；
(7)在此基础上，本体开发进入下一次增量迭代，再次按照顺序依次执行步骤(2)～(6)。
2.如权利要求1所述的增量迭代的领域本体协同构建方法，其特征在于，所述步骤(5)中的协同冲突自动检测区分两类冲突：一类是结构冲突，即一方编辑操作所依赖的本体概念或关系在另一方的编辑操作中被删除或修改；另一类是语义冲突，即双方的编辑操作导致语义上的不一致性。
3.如权利要求1或2所述的增量迭代的领域本体协同构建方法，其特征在于，所述步骤(5)中协同冲突消减的具体步骤为：
(1)启动冲突协商，自动为每一个所识别出的冲突生成一个讨论线程供冲突双方进行沟通和协商；该讨论线程对冲突双方的领域专家用户可见，对此间题感兴趣的其他领域专家用户选择加入某个讨论线程并发表意见；
(2)在冲突协商期间双方通过消息交互沟通对冲突的理解，如果达成一致那么某一方或双方通过修改本方的编辑操作消除冲突；
(3)冲突协商结束后仍未消除的冲突将由核心专家组逐一进行评估并作出选择，即接受某一方的编辑操作并拒绝另一方；在此过程中，核心专家组参考相应的冲突讨论线程中的协商历史以及其他领域专家用户的意见。
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