摘要：隨著信息技術的不斷發(fā)展，知識組織的技術手段也逐漸趨于豐富，Ontology就是一種新型的知識組織方法工具。對Ontology的概念、構成和分類進行了簡單介紹，并對它與傳統(tǒng)知識組織工具進行了辨析，最后還具體分析了Ontology在知識組織中的應用。

關鍵詞：Ontology 知識組織 應用

中圖分類號：TP3文獻標志碼：A文章編號：1673-291X（2011）27-0215-03

一、Ontology概述

1．Ontology的起源和概念。Ontology（本體）原本是一個哲學上的概念，是表述哲學理論的一個術語，由希臘ontos（存在）與logos（學說、言論）派生而來。在西方哲學史中，它被解釋為“關于存在及其本質和規(guī)律的學說、言論”?？梢赃@樣理解，作為一個哲學概念，Ontology是對客觀世界的一個特定的分類體系，這個體系不依賴于任何特定的描述語言。

近一二十年來，Ontology也逐漸受到計算機科學科學界的關注，從研究的情況可以看出，把現實世界的某個應用領域抽象或概括成一組概念及概念間的關系，構造這個領域的本體，會使計算機對該領域的知識的處理與組織大為方便。因此本體論現在已被廣泛應用在知識工程、知識表示、信息檢索、信息摘要、知識管理等領域。

在知識工程領域，Neches等人最早給出了對于Ontology的定義，他認為，“一個Ontology定義了組成相關領域詞匯的基本術語和關系，以及用于組合術語和關系以定義詞匯的外延的規(guī)則?！保∟eches R，1991）

此后，很多學者都對ontology給出了自己的定義，但是始終沒有形成一個統(tǒng)一的認識。美國斯坦福大學的知識系統(tǒng)實驗室的學者Gruber指出，“An ontology is an explicit specification of a conceptualization”（Gruber，1993），即“本體是概念化的一個明確的規(guī)范說明”，幾年后，學者Borst對這個定義作了進一步的修改，認為，“Anontology is a explicitly formal specification of shared conceptualization”（Borst，1997），即“本體是對共享概念模型的明確的形式化的規(guī)范說明”。這兩個定義后來成為人們經常引用的對于本體的定義。

其中，“明確（explicitly）”是指所用的概念的類型及其約束都必須是明確定義的，“形式化（formal）”是指Ontology必須是計算機可讀的，“conceptualization”是指通過抽象客觀世界的概念而得到的一些概念模型，“共享（shared）則表示Ontology代表的是該領域所接受的共性知識，是公認的概念集合。

2．Ontology的構成。Ontology本身可以看作是對現實世界的一種表示思想和方法，這種方法用本體的思想來分析該領域的概念集合，而后將這些概念集合使用一定的表示方法進行組織。本體的研究方法認為，本體表示一般具有以下共同的特征：該領域存在著對象（object）；對象具有屬性（property or attribute），屬性可以賦值（value）；對象可存在于不同關系（relation）之中；屬性和關系會隨時間的推移而變化；不同的時刻會有不同的事件（event）發(fā)生；在某一時刻存在著某一特定的過程（process），對象參與過程其中；領域及其對象處于不同的狀態(tài)（state）；某一事件能對其它事件和狀態(tài)產生影響（effect）；對象由部分（part）組成。

因此，按照上述方法分析，一個Ontology應該包括以下幾個方面的內容：（1）該領域對象類的層次體系，即不同對象之間存在著is-a、kind-of、part-of的關系。根據上面的特征，這里的類就是上述對象經抽象加工后的集合。本體能夠通過這個層次體系將該領域的概念組織成一個樹形體系。（2）對象類的屬性以及屬性的取值范圍。上面提到，屬性可以賦值，因此屬性的值存在取值范圍的問題，而屬性及其取值范圍是由具體的對象決定的，并且這些屬性可以根據對象間等級關系繼承和改變。（3）對象之間除了層級關系之外的其他語義關系。對象除了屬性之外，還有相互之間的關系。除了一般的層次關系外，對象間還可能存在很多種關系，例如cause-by，result-in等等。語義關系廣泛的存在于知識本體當中。（4）本體還包括一定的推理規(guī)則，也就是所謂的公理（axiom），這些公理代表永真的事實，再用本體的語義關系進行邏輯推理時，可以起到很大的作用。

二、Ontology的分類

根據描述對象的不同，可以將Ontology分為以下幾類：（1）領域本體（Domain Ontology）：領域本體在一個特定的領域內可重用，它們提供該特定領域的概念定義和概念之間的關系，提供該領域中發(fā)生的活動以及該領域的主要理論和基本原理等。對特定領域的本體研究和開發(fā)目前已涉及許多領域，包括企業(yè)本體、醫(yī)學概念本體、酶催化生物醫(yī)學本體、陶瓷材料機械屬性本體等等。（2）通用本體（Generic Ontology）：它覆蓋了若干個領域或者具有通用性，通常也叫作核心本體（Core Ontology）。它包括的是關于世界的一般性知識和概念，比如時間、空間、狀態(tài)等等。因此，通用本體可以跨學科領域使用。比較有代表性的通用本體當屬CYC。（3）語言學本體（Terminological Ontology）：語言學本體，顧名思義是指關于語言、詞匯等的本體。典型的實例有GUM（generalized upper model）和WordNet。Wordnet是基于心理語言規(guī)則的英文詞典， 由Pronceton大學研制，它以synsets為單位組織信息，其中synsets是指特定的上下文環(huán)境中可互換的同義詞的集合。（4）知識表示本體（Representational Ontology）：并不將其本身限定于任何特定領域，這些Ontology規(guī)定實體的表示方式卻不規(guī)定什么應該表示。一種眾所周知的表示Ontology就是框架Ontology，其中定義框架、槽、槽約束，并允許以面向對象或基于框架的方式表達知識。（5）任務本體（Task Ontology）或應用本體（Application Ontology）：這是為某一特定的應用而建立的本體。與上述本體所不同的是，任務本體主要涉及動態(tài)知識，而不是靜態(tài)知識。比如，在某圖書館建立數字圖書館的過程中，可以建立該圖書館的數字資源的本體，應用于該圖書館的信息表示與檢索中。

除此之外，還有人根據Ontology對概念意義說明的形式化程度對其進行了分類，具體的將本體劃分為以下幾種：（1）完全非形式化的（highly informal）： 完全采用自然語言表示的本體。（2）結構非形式化 （structred informal）： 采用受限的或結構化的自然語言表示，以減少二義性。比如Enterprise ontology文字版本。（3）半形式化的（half informal）：這是一種用人工定義的形式語言表達本體。比如Enterprise ontology的Ontolingua版本。（4）嚴格形式化的（rigorously informal）：在這種本體中，所有術語都具有形式化的語義，并能在某種程度上證明包括一致性和完整性等方面的屬性。比如:TOVE（T Oronto Virtual Enterprise）。

三、知識本體與傳統(tǒng)知識組織工具的關系

知識本體作為一種知識組織工具，與傳統(tǒng)的知識組織工具——敘詞表，分類法似乎有著很大的相同之處。但是，知識本體又不同于敘詞表和分類法，具體的講，知識本體與傳統(tǒng)的知識組織工具有著以下的區(qū)別和聯(lián)系：（1）傳統(tǒng)的知識組織工具中的術語均是規(guī)范的科學語言，而Ontology中的概念、術語可以用自然語言和半自然語言來表達。這是兩者在邏輯表達形式上的區(qū)別。（2） 分類法、敘此表中確實反映了術語之間的一些語義關聯(lián)，但是Ontology包含的術語之間的關系更為豐富、深入、全面和細致，也正是因為這些關系，才使我們能夠無需借助專業(yè)領域術語，實現語義檢索以及對領域知識的自然、半自然語言表達。（3）傳統(tǒng)知識組織工具中，知識點的組織分布一般是線性的、一維的，而Ontology中的知識點、概念分布是網狀的，它不單純是一張平面的網格，而是一個在四維空間中伸縮動態(tài)的、跨時空的網狀結構。（4）Ontology是一個開放集成的體系，它的底層知識庫與概念集可以隨著學科領域的更新和發(fā)展隨時進行修正和更新，在這一點上，傳統(tǒng)知識組織工具“望塵莫及”。（5）傳統(tǒng)知識組織工具相對穩(wěn)定，結構保守而單一，不可能經常修訂。而Ontology的結構應該是一個基于XML的開放體系，可以被復用，可以增加或減少枝節(jié)，可以對每個枝節(jié)處進行修改和校驗，可以對原有的模式進行保存。 而且，將概念內容掏空后的框架skeleton又可以用作其它領域本體的框架。譬如，花卉學本體一旦構建完成，如果將其中的木本植物分類部分去掉，就變成為“草本花卉本體”；如果將植物分類樹的其它不屬于觀賞植物的部分添加完整，那么就可以成為一個完整的植物學本體；再將植物學本體推而廣之，添加上分類體系框架相同的微生物學和動物學的知識與術語詞匯，就會成為完整的宏觀生物學本體。

四、Ontology對于知識組織的作用及未來發(fā)展方向

從前面的介紹我們可以看出，Ontology對于知識組織而言，可以作為一個較有效的組織工具。尤其是Ontology所建立起來的概念體系，往往是進行知識組織的基礎。它在思維、信息傳播、組織和檢索中都到了十分關鍵的作用?？偟膩碚f，ontology對知識組織而言具有以下幾個方面的作用（Dagobert Soergel，1999）：（1）為各個領域以及領域間的關系提供了一種語義路徑圖，因此可以在組織知識時提供方向性的指引或者作為一種參考工具。具體的，包括以下幾項具體的功能：1）將概念和術語進行聯(lián)系并提供定義；2）在分類/本體的體系環(huán)境下對概念進行闡述與解釋；3）有助于跨學科、跨語言和跨文化的概念、術語建立關聯(lián)。（2）促進交流與學習。通過提供概念體系結構，來幫助作者和讀者；支持各種學習過程和培訓資料的開發(fā)，并可以激勵學生去創(chuàng)造新的概念結構。（3）為研究項目和實施方案的設計提供概念基礎：幫助研究者和實施人員了解該研究項目、政策、計劃或實施方案的概念語境，并將問題結構化；為更多類似的、長期性的研究及成果中所涉及的變量和指標提供一致的定義。（4）為各種活動提供分類指南：例如對疾病診斷的分類，用來安排任務的員工技能分類表以及供顧客使用的商品分類表等。（5）支持情報檢索：為終端用戶檢索（end-user searching）提供基于知識的支持（例如，目錄樹、搜索主題的指南性分類，為了找到檢索概念而對分層或概念圖進行的瀏覽，將用戶提問術語映射為數據庫中使用的標識符或是自由文本索引中使用的多種自然語言的表達式）；支持等級式擴展檢索；支持檢索結果的結構化顯示；為標引提供工具（詞表控制，面向用戶或問題的標引）。

另外，知識本體還可以為KBS（知識庫系統(tǒng)）提供概念基礎；為軟件系統(tǒng)中數據共享的定義和對象層次提供概念基礎；可以跨學科、跨語言、跨文化的進行上述工作；可以作為單語、雙語或多語種字典供人們使用，并且可以作為自然語言處理的字典/知識庫—對數據抽取和自動摘要/標引進行機器翻譯和自然語言理解。

從知識組織的角度來看，知識本體的確比傳統(tǒng)的知識組織工具更適合于網絡環(huán)境下的知識組織與表達，但是不管怎樣，其目的都是為了有助于信息檢索和溝通，因而如何將本體這一知識組織工具的研究繼續(xù)深入下去，實現信息的智能化檢索以及語義網絡這一第三代網絡系統(tǒng)，將是知識組織專家未來的研究方向。

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[責任編輯 吳迪]