CN103761398A - 一种基于知识本体的知识体系的建模方法 - Google Patents

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谷牧
柴旭东
李潭
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Abstract

本发明公开了一种基于知识本体的知识体系的建模方法，该建模方法包括如下步骤：知识获取模块按照每一个技术领域的特点通过向用户提供知识模板的方式获取该技术领域的知识并将其发送至知识分类模块；知识分类模块对各技术领域的知识进行统一分类并将分类后的知识发送至知识表示模块；知识表示模块将每一类知识表示为计算机能够识别的形式并将其发送至知识封装模块；知识封装模块基于知识本体采用统一的封装规范对所有技术领域的各类知识进行统一封装得到知识基元和知识构件并将其发送至知识文件生成模块；知识文件生成模块将知识基元和知识构件按照owl规范生成多模式推理机能够识别的知识文件。

Description

一种基于知识本体的知识体系的建模方法
技术领域
本发明涉及知识体系的建模技术领域，特别涉及一种基于知识本体的知识体系的建模方法。
背景技术
众所周知，随着科学的发展和技术的进步，在实际的工程实践中涉及到的相互交叉的技术领域越来越多。对相互交叉的多个技术领域来说，其中每一个技术领域的知识都具有其特殊性，并且现有技术中知识表示方法和知识机理研究具有局限性，这导致相互交叉的各个技术领域的知识往往是异构的、复杂的。知识的异构包括知识表示方法的异构以及知识表现形式的异构。异构的知识之间不能互相理解，也不能共享推理机。
在相互交叉的多个技术领域中，各个技术领域的知识之间的关联程度更高，故协同应用时需要先理清各个技术领域的知识之间的关系及其相互约束。在实际的知识应用中，需要确保有序组织并且有效使用各个技术领域的知识。这就需要将相互交叉的多个技术领域中已有的异构的知识利用一种结构形式进行统一表达，换言之，需要构建能够囊括相互交叉的多个技术领域的所有知识的统一的知识体系。
如何由多个相互交叉的技术领域中已有的异构的知识构建一个统一的知识体系？这是当前在实际的知识应用中技术人员面临的关键难题之一。要构建知识体系，就需要与之相应的建模方法。该建模方法不仅能有效地将各个技术领域的异构的知识进行统一表示，而且能够共享、重用、集成和管理知识。
现有技术中，学者们大都从产品设计的功能结构或者设计内容出发构建适合产品设计的知识体系的模型。英国学者Kinston提出了CommonKADS设计知识模型，这是一种按照“应用设计（知识）-架构设计（知识）-平台设计（知识）”为层次的知识体系的模型。G.W.Mineau提出了一种基于知识概念语言的知识体系的建模方法。Nicolas S提出了基于元知识模型的产品设计知识体系的建模方法。国内的学者也依照应用需要构建了符合要求的知识体系的模型。国防科学技术大学的谷建光从固体火箭发动机设计的结构-行为-功能设计出发，总结出了基于SBF的固体发动机设计知识体系的模型。但是，现有技术的知识体系模型研究与领域密切相关，针对不同的领域应用问题会构建不同的知识体系的模型，缺少一种适用于各个技术领域的知识体系的模型。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种基于知识本体的知识体系的建模方法。
本发明提供的基于知识本体的知识体系的建模方法包括如下步骤：
知识获取模块按照每一个技术领域的特点通过向用户提供知识模板的方式获取该技术领域的知识并将其发送至知识分类模块；
知识分类模块对各技术领域的知识进行统一分类并将分类后的知识发送至知识表示模块；
知识表示模块将每一类知识表示为计算机能够识别的形式并将其发送至知识封装模块；
知识封装模块基于知识本体采用统一的封装规范对所有技术领域的各类知识进行统一封装得到知识基元和知识构件并将其发送至知识文件生成模块；
知识文件生成模块将知识基元和知识构件按照owl规范生成多模式推理机能够识别的知识文件。
优选地，所述知识分类模块将各个技术领域的知识分为基本知识、专业知识和协同知识三类；且所述专业知识包括规则型专业知识和解析型专业知识。
进一步优选地，所述知识表示模块采用一阶谓词逻辑表示所述基本知识，且该一阶谓词逻辑的表示形式为：
<一阶谓词逻辑>::=<量词><谓词公式><连接符><谓词公式>。
进一步优选地，所述知识表示模块采用产生式规则表示所述规则型专业知识，且该产生式规则的表示形式为：
<产生式规则>::=如果<前件>，那么<后件>。
进一步优选地，所述知识表示模块采用框架表示所述解析型专业知识，且该框架包括槽、侧面和侧面值。
进一步优选地，所述知识表示模块采用Petri网表示协同知识。
优选地，所述知识基元的属性信息包括标识信息、知识元信息和联结。
进一步优选地，所述知识基元的表示形式为：
知识基元=::=<标识信息，知识元信息，联结信息>。
进一步优选地，所述标识信息的表示形式为：
标识信息::=<名称，类型，所属领域，简要描述>；
所述知识元信息的表示形式为：
知识元信息:=<前提条件，结果信息，知识基元使用方式>；
所述联结信息的表示形式为：
联结信息::=<知识间的交互关系，知识间的约束信息>。
优选地，所述知识构件由知识基元通过联结构成。
本发明具有如下有益效果：
本方法基于本体和统一描述框架实现了复杂产品工程应用中各类复杂、异构知识的统一建模，并能够快速有效地生成为多模式推理引擎能够解析的知识描述文件；通过多模式知识表示机制实现了复杂产品工程领域各类知识的有效表示，能够得到准确的异构知识。该建模方法适用于自然知识形式种类繁多，且具有层次性、不确定性、动态性等复杂特点的领域知识的描述和建模，可有效支持基于知识的复杂产品工程应用的实现。
附图说明
图1为本发明实施例提供的基于知识本体的知识体系的建模方法采用的建模系统的示意图；
图2为本发明实施例提供的基于知识本体的知识体系的建模方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的发明内容作进一步的描述。
如图1所示，本实施例提供的基于知识本体的知识体系的建模方法采用的建模系统包括知识获取模块1、知识分类模块2、知识表示模块3、知识封装模块4和知识文件生成模块5。
如图2所示，对于相互交叉的多个技术领域的异构的知识，本实施例提供的基于知识本体的知识体系的建模方法包括如下步骤：
S1：知识获取模块1按照每一个技术领域的特点通过向用户提供知识模板的方式获取该技术领域的知识并将其发送至知识分类模块2；
S2：知识分类模块2对各技术领域的知识进行统一分类并将分类后的知识发送至知识表示模块3；在本实施例中，知识分类模块2将各个技术领域的知识分为基本知识、专业知识和协同知识三类，且专业知识包括规则型专业知识和解析型专业知识；
S3：知识表示模块3将每一类知识表示为计算机能够识别的形式并将其发送至知识封装模块4；在本实施例中，知识表示模块3采用一阶谓词逻辑表示基本知识；知识表示模块3采用产生式规则表示规则型专业知识，并采用框架表示解析型专业知识；知识表示模块3采用Petri网表示协同知识；
S4：知识封装模块4基于知识本体采用统一的封装规范对所有技术领域的各类知识进行统一封装得到知识基元（Knowledge Element）和知识构件（Knowledge Component），并将知识基元和知识构件发送至知识文件生成模块5；
S5：知识文件生成模块5将知识基元和知识构件按照owl规范生成多模式推理机能够识别的知识文件。
在本实施例中，基本知识主要用以说明研究对象是什么及其怎样的说明性信息。在具体应用中，基本知识的作用主要体现在与研究对象的结合过程中，其可用于辅助实现知识搜索、匹配、融合和推理。
在本实施例中，一阶谓词逻辑的表示形式为：
<一阶谓词逻辑>::=<量词><谓词公式><连接符><谓词公式>。
在本实施例中，规则型专业知识指具有因果关联的原理性知识，例如公理和算法。在本实施例中，采用产生式规则表示规则型专业知识，且产生式规则的表示形式为：
<产生式规则>::=如果<前件>，那么<后件>。
例如，在气动外形设计中，一条规则型专业知识表示为：
如果<飞行器选择鸭式布局>，那么<飞行器的舵面应该安排在飞行器机翼前部>。
在本实施例中，解析型专业知识指通过解析式的形式表现出来的专业知识，例如计算公式、函数和算法。在本实施例中，采用框架表示解析型专业知识。框架包括槽、侧面和侧面值。采用框架表示解析型专业知识能够实现对解析型专业知识的名称、实现方法、所依赖的计算引擎及输入输出进行有效表示。
协同知识指把解决工程应用问题的过程及约束描述出来，可以称为解题知识的过程性表示。协同知识本身是不能解决任何工程领域问题的，只有与其他知识结合才有意义。相互交叉的多个技术领域的应用流程、解决问题的步骤就是典型的协同知识，其具有顺序性、交互性、时间性及并行性的特点。
在本实施例中，采用Petri网表示协同知识。例如，对于飞行器气动设计流程这样一类协同知识，其就可采用Petri网进行表示。
知识基元的属性信息包括标识信息、知识元信息和联结信息。知识构件由知识基元通过联结构成。在本实施例中，知识基元是最小粒度的知识。
知识基元的表示形式为：
知识基元=::=<标识信息，知识元信息，联结信息>。
其中，知识基元的标识信息用于描述知识基元的含义及类型。在本实施例中，知识基元的标识信息的表示形式为：
标识信息::=<名称，类型，所属领域，简要描述>，
知识元信息用于描述知识基元的主要组成内容。在本实施例中，知识元信息的表示形式为：知识元信息:=<前提条件，结果信息，知识基元使用方式>。
其中，前提条件用于描述使用知识基元所需要的前提条件；结果信息用于描述使用知识基元能够产生的结果。
联结用于描述知识基元间的交互关系和约束信息。在本实施例中，联结信息的表示形式为：
联结信息::=<知识间的交互关系，知识间的约束信息>。
应当理解，以上借助优选实施例对本发明的技术方案进行的详细说明是示意性的而非限制性的。本领域的普通技术人员在阅读本发明说明书的基础上可以对各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，该建模方法包括如下步骤：
知识获取模块按照每一个技术领域的特点通过向用户提供知识模板的方式获取该技术领域的知识并将其发送至知识分类模块；
知识分类模块对各技术领域的知识进行统一分类并将分类后的知识发送至知识表示模块；
知识表示模块将每一类知识表示为计算机能够识别的形式并将其发送至知识封装模块；
知识封装模块基于知识本体采用统一的封装规范对所有技术领域的各类知识进行统一封装得到知识基元和知识构件并将其发送至知识文件生成模块；
知识文件生成模块将知识基元和知识构件按照owl规范生成多模式推理机能够识别的知识文件。
2.根据权利要求1所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识分类模块将各个技术领域的知识分为基本知识、专业知识和协同知识三类；且所述专业知识包括规则型专业知识和解析型专业知识。
3.根据权利要求2所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识表示模块采用一阶谓词逻辑表示所述基本知识，且该一阶谓词逻辑的表示形式为：
<一阶谓词逻辑>::=<量词><谓词公式><连接符><谓词公式>。
4.根据权利要求2所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识表示模块采用产生式规则表示所述规则型专业知识，且该产生式规则的表示形式为：
<产生式规则>::=如果<前件>，那么<后件>。
5.根据权利要求2所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识表示模块采用框架表示所述解析型专业知识，且该框架包括槽、侧面和侧面值。
6.根据权利要求2所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识表示模块采用Petri网表示协同知识。
7.根据权利要求1所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识基元的属性信息包括标识信息、知识元信息和联结信息。
8.根据权利要求7所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识基元的表示形式为：
知识基元=::=<标识信息，知识元信息，联结信息>。
9.根据权利要求8所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述标识信息的表示形式为：
标识信息::=<名称，类型，所属领域，简要描述>；
所述知识元信息的表示形式为：
知识元信息:=<前提条件，结果信息，知识基元使用方式>；
所述联结信息的表示形式为：
联结信息::=<知识间的交互关系，知识间的约束信息>。
10.根据权利要求1所述的基于知识本体的知识体系的建模方法，其特征在于，所述知识构件由知识基元通过联结构成。
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