何來坤，繆健美，劉禮芳，潘 紅

(1. 杭州師范大學(xué)信息化中心，浙江 杭州 310036;2. 杭州師范大學(xué)科技處，浙江 杭州 310036;3. 杭州師范大學(xué)杭州國際服務(wù)工程學(xué)院，浙江 杭州 310036)

基于Ontology與Jena的研究綜述

何來坤1，繆健美2，劉禮芳1，潘 紅3

(1. 杭州師范大學(xué)信息化中心，浙江 杭州 310036;2. 杭州師范大學(xué)科技處，浙江 杭州 310036;3. 杭州師范大學(xué)杭州國際服務(wù)工程學(xué)院，浙江 杭州 310036)

Ontology是共享概念模型明確的形式化的規(guī)范說明.它是實現(xiàn)語義Web的關(guān)鍵技術(shù)之一.Ontology的目標(biāo)是捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯(術(shù)語)和詞匯之間相互關(guān)系的明確定義.文章首先對Ontology在語義Web中地位、Ontology的定義、相關(guān)理論、構(gòu)建方法以及構(gòu)建工具等方面加以系統(tǒng)闡述，然后介紹了構(gòu)造語義Web應(yīng)用程序Java框架的工具Jena.最后對目前基于Ontology與Jena的應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜述性介紹.

Ontology；Jena； 語義Web；本體建模；RDF

隨著互聯(lián)網(wǎng)的高速發(fā)展，Internet中的數(shù)據(jù)資源不斷增長，無論是有用的信息還是臟數(shù)據(jù)，都會隨時間的推移而不斷出現(xiàn)在Internet資源庫中.存儲在互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)，絕大部分是以Hypertext Markup Language (HTML)結(jié)構(gòu)化格式表示的，是一種松散的[1]、不嚴(yán)格的組織數(shù)據(jù)文件.人們在生活中從這些HTML中查找信息時，借助搜索引擎，輸入關(guān)鍵詞后獲得匹配的文檔鏈接，人們需要自己逐一排查這些文檔鏈接.為提高人與計算機的交互能力，1998年，Tim Berners-Lee提出了語義網(wǎng)概念[2]，讓計算機程序或搜索工具更加有效的自動聚集信息.目前，許多國內(nèi)外眾多科研人員在研究和關(guān)注語義網(wǎng)，并且在某些領(lǐng)域中已經(jīng)獲得應(yīng)用.本文針對語義網(wǎng)架構(gòu)中的核心Ontology層及相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用進行系統(tǒng)性分析，闡述目前Ontology技術(shù)在一些領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀.

1 Ontology

1.1 Ontology與語義Web

圖1 語義Web框架Fig. 1 the Semantic Web Architecture

在1980年期間，Tim Berners-Lee為了與同事們分享一些文檔而發(fā)明了超文本鏈接，并在1990年第一次使用了超文本標(biāo)記語言(HTML)，將萬維網(wǎng)推向了全世界，互聯(lián)網(wǎng)成為全球性的信息空間.但隨著信息量越來越大，在鏈接庫中查找信息變得很困難，為了讓計算機夠智能理解互聯(lián)網(wǎng)的信息，Tim Berners-Lee，在2000年XML主題會議上又提出了語義Web的愿景框架[3].語義Web框架如圖1所示.

語義Web框架包括了7層(見圖1)：底層的Unicode和URI是整個語義Web框架的基礎(chǔ)，保障了全球互聯(lián)網(wǎng)中的資源編碼的統(tǒng)一性和信息唯一性；第二層XML是一種用來結(jié)構(gòu)化文檔和數(shù)據(jù)的通用且適應(yīng)性強的格式，方便應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，通過命名空間(Name Space，簡稱NS)可以自由的定義標(biāo)記；第三層資源描述框架(Resource Description Framework，RDF)，可以方便通過類、屬性和值來表示豐富的Web資源內(nèi)容與結(jié)構(gòu).雖然RDF/RDFS[4-6]能夠用斷言句(主語+謂語+賓語)描述資源之間的關(guān)系，但是在某些領(lǐng)域相對簡單，不易描述復(fù)雜的資源關(guān)系；第四層為本體層，是在RDF/RDFS的擴展，可以進一步描述復(fù)雜的資源關(guān)系；第五層主要任務(wù)是邏輯推理與建立推理規(guī)則；第六層負(fù)責(zé)應(yīng)用推理規(guī)則對資源推理出的結(jié)果實現(xiàn)驗證；第七層，對驗證推理結(jié)果的基礎(chǔ)上實現(xiàn)信任評估.

數(shù)字簽名貫徹了從RDF層到Proof層，來確保建立資源、資源之間的關(guān)系、推理規(guī)則及邏輯推理結(jié)果的來源可信任性，它是實現(xiàn)Web信任的關(guān)鍵技術(shù).從語義Web框架中可知，第二至第四層為實現(xiàn)語義Web框架的核心層，即XML、RDF/RDFS及Ontology為三大關(guān)鍵技術(shù).

1.2 Ontology定義

Ontology源于古希臘，根據(jù)文[7]可知，Ontology原本是哲學(xué)領(lǐng)域的核心術(shù)語，即存在論，國內(nèi)一般翻譯為“本體”.20世紀(jì)90年代，本體論被應(yīng)用到了計算機領(lǐng)域.在計算機界，1991年Neches等最早給出Ontology定義[8]，即給出構(gòu)成相關(guān)領(lǐng)域詞匯的基本術(shù)語和關(guān)系，以及利用這些術(shù)語和關(guān)系構(gòu)成的規(guī)定這些詞匯外延規(guī)則的定義.1993年，斯坦福大學(xué)的Gruber給出的定義[9]，即本體論是對概念化的精確描述.1997年Borst認(rèn)為Ontology是“共享概念模型的形式化規(guī)范說明”[10].1998年Studer等進一步完善后給出目前被廣泛認(rèn)可的定義：Ontology是共享概念模型的明確的形式化的規(guī)范說明[11].文獻[12]認(rèn)為“Ontology的目標(biāo)是捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯(術(shù)語)和詞匯間相互關(guān)系的明確定義”.文獻[13]認(rèn)為“Ontolgoy是某個領(lǐng)域內(nèi)不同主體之間進行交流的一種語義基礎(chǔ)”.國內(nèi)大多數(shù)研究者在引入本體論最初目的都是為實現(xiàn)應(yīng)用程序間的“共享”，例如，引用本體論主要解決聯(lián)邦體與主體之間的交互[14]；“本體論的最終目標(biāo)是精確地表示那些隱含(或不明確的)信息，使得它們可被軟件系統(tǒng)重用和共享”[15]；利用本體論找出事務(wù)本質(zhì)，統(tǒng)一知識的組織和知識的表達，以此來解決知識共享問題[16]；制定關(guān)于生產(chǎn)過程領(lǐng)域內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)Ontology的目的，是使應(yīng)用軟件可以共享生產(chǎn)過程知識[17]；開發(fā)本體的目的是用于人類、計算機對知識的共享和重用[18].綜合上述，筆者認(rèn)為本體論的內(nèi)涵應(yīng)該是以共享概念為目的而進行一種對特定領(lǐng)域概念(概念之間的關(guān)系)用規(guī)范術(shù)語格式化表示的活動過程框架.

1.3 Ontology相關(guān)理論

Ontology建模需要詳細(xì)說明Perez等人提出的本體模型中涵蓋的5個基本元語[12]：類(Classes)或概念(Concepts)、關(guān)系(Relations)、函數(shù)(Functions)、實例(Instances)、公理(Axioms).類是Ontology的焦點，類描述在某一領(lǐng)域的概念，例如，教師、學(xué)生等.關(guān)系是指概念與概念之間的關(guān)系，主要分為4種關(guān)系[19]：屬性關(guān)系、繼承關(guān)系、聚集關(guān)系、類與實例關(guān)系.一類特殊的關(guān)系，該關(guān)系的前n-1個元素可以唯一決定第n個元素，其形式化的定義為F:C1×C2×…×Cn-1→Cn.實例就是元素、對象.公理即永真的斷言，一個斷言的邏輯形式.

圖2 本體分類圖Fig. 2 The Ontology classification diagram

Ontology形式定義：OntologyO= {C,R,A}，其中：C是某個領(lǐng)域的概念集合；R?C×C是指概念與概念之間的關(guān)系集合.如r=(c1,c2)∈R，也可以這樣表示r(c1)=c2；A是一組描述公理(規(guī)則)的詞匯集，有L={Lc,Lr,F,G}.Lc是一組與概念有關(guān)的詞匯元素集，Lr是一組與關(guān)系有關(guān)的詞匯元素集，引用概念集F?Lc×C|F(lc)={c∈C(lc,C)∈F} ，則對于所有l(wèi)c∈Lc；引用關(guān)系集G?Lr×R|G(lr)={r∈R(lr,R)∈F}，則對于所有l(wèi)r∈Lr.依據(jù)對領(lǐng)域的依賴程度，Ontology可以分為4類[20]：頂級本體(Top-level ontology)、領(lǐng)域本體(Domain ontology)、任務(wù)本體(Task ontology)、應(yīng)用本體(Application ontology)(見圖2).頂級本體描述的是最一般的概念，比如空間、時間等不依賴于任何特定問題或領(lǐng)域；領(lǐng)域本體和任務(wù)本體用于描述特定領(lǐng)域(醫(yī)藥、汽車等)或一般任務(wù)或一種活動(銷售等)中的概念及概念間的關(guān)系；應(yīng)用本體描述的概念是常依賴于特定領(lǐng)域和任務(wù)領(lǐng)域這兩者中的概念及概念間的關(guān)系.

1998年Studer[21]等人，將本體分為輕量級(lightweight)和重量級(heavyweight)本體.2001年Lassila和McGuinness[22]將兩大類本體進一步細(xì)化.他們用一條連續(xù)帶有節(jié)點的直線表示從非常輕量級類到非形式化本體甚至重量級本體分類.Kayed和Colomb[23]在2002年將本體分為兩類：一類是領(lǐng)域本體，表示關(guān)于概念和關(guān)系的；另一類為結(jié)構(gòu)化領(lǐng)域本體(Structure Domain，SADO)，表示概念和結(jié)構(gòu)的.雖然對本體有各種分類方式，說法不一，但目的是一致的，為了更好的理解本體，建設(shè)好本體.

1.4 Ontology構(gòu)建方法及工具

本體建模離不開建模語言，目前有很多種本體語言，主要有兩大類：基于人工智能(Artificial Intelligence，AI)的本體描述語言，代表的有KIF、Ontolingua、Loom、OCML、Flogic等；另一種是基于Web的本體語言，代表的有SHOE、XOL、RDF(S)、OIL、OIL+DAML、OWL，其中W3C先后將RDF(S)，DAML+OIL及OWL作為本體描述語言的推薦標(biāo)準(zhǔn).本文將重點介紹W3C推薦的Web本體語言(Web Ontology Language，OWL).OWL的起點是DAML+OIL[24]，并且與RDF(S)有著重要的聯(lián)系.

RDF(S)是RDF和RDF Schema的合稱.RDF與領(lǐng)域無關(guān)，但可以借助RDFS完成描述特定的領(lǐng)域，并且可對RDFS表示的內(nèi)容加以限制或約束.RDF與RDFS關(guān)系類似于對象與類的關(guān)系.DARPA Agent Markup Language (DAML)，是一種通過行為代理將智能內(nèi)置在語言之內(nèi)的技術(shù).Ontology Interface Layer(OIL)是歐洲研究機構(gòu)設(shè)計的描述邏輯、基于框架及基于XML、RDF(S)的本體語言.DAML+OIL是建立在RDFS基礎(chǔ)之上，并繼承OIL的特性，豐富了約束條件，增強了語言表達能力，是RDFS的擴展.

OWL[25]，以RDF和RDFS為基礎(chǔ)，使用基于XML的RDF語法，目前W3C為積極發(fā)展語義網(wǎng)而推薦眾多標(biāo)準(zhǔn)之一.OWL新增了更多用來描述屬性與類別的詞匯，比如：類別之間的關(guān)系、基數(shù)約束、相等、屬性的對稱、枚舉類等.OWL既具有描述各種本體和知識的充分表達能力，又具有高效的推理能力.OWL分3種不同的子語言(OWL Full、OWL DL及OWL Lite)，每個子語言在不同層次上滿足不同的需求.本體設(shè)計的原則(最有影響的是Gruber于1995年在文獻[26]中提出的5條規(guī)則)：明晰、一致性、可擴展性、完全性、最小本體承諾.

本體構(gòu)建過程是一個復(fù)雜過程，如何利用好現(xiàn)有的工具，可以有效提高本體構(gòu)建的效率.本體工具目前主要分為兩大類[22]：一是基于AI本體描述語言的工具，比如Ontolingua、OntoSaurus、WebOnto等.二是基于Web的本體描述語言工具，比如Protégé、WebODE、OntoEdit、OilEd、KAON[27]等.其中，Protégé[28]已成為目前使用最廣泛的本體論編輯器之一，是一套用于對本體知識進行描述、表達和推理的軟件.它擁有一個靈活的架構(gòu)，支持插件開發(fā)，并且提供了一套JavaAPI供編程人員使用.

2 Jena

2.1 Jena介紹

圖3 Jena2框架圖[30]Fig. 3 The Jena2 Architecture

Jena最初是來自HP(惠普)實驗室語義網(wǎng)研究項目的開源工具.Jena是一個構(gòu)造語義網(wǎng)應(yīng)用程序的Java框架.它能夠幫助我們利用工具包、Java庫去開發(fā)語義網(wǎng)及相關(guān)的應(yīng)用程序.在2000年出了第一版本Jena1，隨后在2003年8月出了Jena2[29].Jena1提供豐富的RDF模型接口，包括各種工具，例如：RDF/XML解析器；一種查詢語言(RDQL)；以及為N3、N-triple及RDF/XML輸出的I/O模型.使用API可以讓用戶實現(xiàn)RDF模型存儲在內(nèi)存或永久存儲在磁盤上.Jena1還提供了對DAML+OIL的支持.Jena2擴展了新的APIs對RDFS和OWL的支持，確保能夠訪問和處理本體知識庫.Jena2相比Jena1，一方面允許開發(fā)者利用APIs開發(fā)新的功能應(yīng)用，另一方面，可以動態(tài)實現(xiàn)對傳統(tǒng)數(shù)據(jù)訪問及推理進行輸出某些處理結(jié)果.Jena2的框架如圖3所示.

Jena2框架包括：ARP(N3 I/O)、RDQL、Model(Ontology)、EnhGraph、Graph及數(shù)據(jù)持久層.其中：1)Model(Ontology)層：為應(yīng)用程序員提供豐富的方法來操作圖(模型，Model)和節(jié)點(資源，Resource)；2)EnhGraph層：多態(tài)同步視圖.該層提供了圖的視圖和帶有節(jié)點圖的視圖，通常需要Model(Ontology)層的API，并且允許同步使用多態(tài)的圖和節(jié)點視圖；3)Graph層：統(tǒng)一的三元數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).Graph層以RDF為標(biāo)準(zhǔn).該層僅僅向下提供功能：三元數(shù)據(jù)存儲；將非三元數(shù)據(jù)當(dāng)作只讀的三元數(shù)據(jù)處理；通過推理產(chǎn)生的三元數(shù)據(jù)(虛擬三元數(shù)據(jù)).該層可以通過高效率的快速查詢引擎，獲得不同種類的結(jié)果.

目前Jena2提供的功能主要有：1)RDF API：讀取、處理、創(chuàng)建RDF文檔(XML、N-triples及Turtle格式)；2)Ontology API：管理OWL和RDFS本體集；3)推理子系統(tǒng)，具備建立推理引擎的規(guī)則庫：利用RDF和OWL數(shù)據(jù)資源實現(xiàn)推理應(yīng)用；4)提供實現(xiàn)將RDF的模型數(shù)據(jù)在內(nèi)存存儲或磁盤上的可持久性存儲；5)提供支持SPRQL規(guī)范的查詢引擎.2008年1月15日，SPARQL[31]正式成為一項W3C推薦標(biāo)準(zhǔn).

2.2 Jena推理

圖4 Jena推理框架[30]Fig. 4 The Inference Architecture of Jena

Jena2中推理子系統(tǒng)是基本核心系統(tǒng)之一，它提供了基于規(guī)則的推理機，除包含一般的推理功能外，應(yīng)用程序員還可以根據(jù)自定義規(guī)則實現(xiàn)推理.Jena推理框架如圖4所示.RDF/XML文檔是最基本的信息資源文件，通過ARP(一個RDF解析器)和RDF API接口程序轉(zhuǎn)換成RDF模型，模型可以暫時放置內(nèi)存中，也可以永久性的存儲在磁盤(Mysql、Oracle等數(shù)據(jù)庫)中.這樣，RDF模型可以被用于信息檢索，也可以通過推理子系統(tǒng)和Ontology子系統(tǒng)生成具有語義推理能力的模型對象(InfGraph).

Jena2通過ModelFactory實現(xiàn)訪問推理機制，即把ModelFactory類將推理機與數(shù)據(jù)模型關(guān)聯(lián)起來實現(xiàn)推理的目的.Jena2實現(xiàn)推理的過程如下：1)通過推理機注冊(Reasoner Register).根據(jù)已經(jīng)創(chuàng)建的RDF三元數(shù)據(jù)信息資源與Ontology內(nèi)包含的信息利用通用規(guī)則或自定義規(guī)則創(chuàng)建出推理機(Reasoner)；2)把需要進行查詢推理的數(shù)據(jù)實例(Graph-base assertions)或本體(Graph-ontology definitions)同推理機綁定在一起，生成了核心的模型對象(InfGraph)；3)利用Ontology/Model API對建立的模型對象(InfGraph)進行操作和處理，完成推理過程.當(dāng)用戶使用查詢時，不僅能夠獲得數(shù)據(jù)模型本身所包含的數(shù)據(jù)，同時還可以獲得推理機所生成的推理數(shù)據(jù).

3 基于Ontology與Jena的應(yīng)用

目前基于Ontology與Jena的應(yīng)用領(lǐng)域有很多.比如，通過具體的實例來闡述Jena推理機如何在現(xiàn)代企業(yè)雇員本體中進行推理的過程[32]；用Jena集成網(wǎng)格開發(fā)工具GT3實現(xiàn)模擬語義網(wǎng)格[33]；使用OWL語言創(chuàng)建TBT領(lǐng)域本體，并引入Jena工具實現(xiàn)了TBT搜索系統(tǒng)對本體的查詢、處理及推理應(yīng)用[34]；給出用Jena工具構(gòu)建OWL本體的5個步驟的具體方法[35]；利用Protégé 工具構(gòu)建OWL教學(xué)資源本體庫，并實現(xiàn)基于Jena工具的查詢及推理應(yīng)用[36]；采用Jena對RDF模型中的潛在知識進行查詢，實現(xiàn)了基于語義網(wǎng)技術(shù)的制造業(yè)多源異構(gòu)知識集成[37]；利用Jena工具實現(xiàn)了動態(tài)提取和處理RDF模型的方法及語義檢索[38]；重點研究了Jena的結(jié)構(gòu)與推理機制，并利用Jena對裝備領(lǐng)域本體實現(xiàn)了推理查詢應(yīng)用[39]；采用Jena并構(gòu)造了三條推理規(guī)則，完成了對徐悲鴻的油畫本體知識推理應(yīng)用[40]；采用Jena對旅游飯店本體實現(xiàn)查詢和推理應(yīng)用[41]；實現(xiàn)Jena在地理本體空間信息查詢和在自定義規(guī)則下利用Jena推理機實現(xiàn)空間推理的應(yīng)用[42]；在數(shù)字圖書館信息檢索領(lǐng)域，采用Protégé 手工建立人工智能本體，并利用Jena實現(xiàn)對本體的檢索與推理應(yīng)用[43]；利用Jena提供的RDQL查詢語言實現(xiàn)了對計算機科學(xué)本體的基本語義信息查詢功能[44]；采用Jena工具，借助推理規(guī)則實現(xiàn)了基于網(wǎng)狀知識方面的推理應(yīng)用[45]；基于Jena并采用SPARQL查詢語言實現(xiàn)對博物館領(lǐng)域本體進行查詢和推理的應(yīng)用[46]；進行了在知識管理中基于Jena及SPARQL的通用檢索系統(tǒng)構(gòu)建的應(yīng)用研究[47]；利用Jena及構(gòu)造推理規(guī)則，實現(xiàn)交通領(lǐng)域本體的查詢與推理應(yīng)用[48].上述文獻在各自領(lǐng)域中都采用了Jena技術(shù)來實現(xiàn)本體的查詢及推理，但在高校信息化建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用幾乎是空白.例如，學(xué)生課程本體，科研信息本體，網(wǎng)絡(luò)運維本體，數(shù)字應(yīng)用服務(wù)本體等等.

Jena能獲得如此廣泛應(yīng)用，得益于它是開源工具包，支持權(quán)威可靠的DC元數(shù)據(jù)(DCMI，Dublin Core Metadata Initiative)，支持功能強大的SPARQL查詢語言，提供豐富的API，可自由定義推理規(guī)則及推理，方便嵌入到應(yīng)用系統(tǒng)中等特點.

4 結(jié) 語

隨著目前全球大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)的無序化越來越嚴(yán)重，如何讓已有的數(shù)據(jù)更加智能化，幫助使用者發(fā)現(xiàn)更多的信息價值是未來幾年的發(fā)展趨勢.目前Ontology的發(fā)展與應(yīng)用還處于起步階段，但預(yù)計將在未來大數(shù)據(jù)時代發(fā)揮著重要角色，將原本相對孤立的信息變得更加有序化及智能化.研究者很多情況下受限于研究經(jīng)費的影響而放棄Ontology相關(guān)技術(shù)研究.因此，本文介紹的Jena工具、Protégé等工具，本身是基于開源的產(chǎn)品，可以為廣泛研究者提供基礎(chǔ)研究環(huán)境，也有利于Ontology技術(shù)的推廣.

構(gòu)建Ontology的目的就是為了實現(xiàn)軟件共享、重用，隨著Internet不斷發(fā)展，計算機應(yīng)用不斷豐富，Ontology領(lǐng)域也會越來越豐富，越來越完善.并且與之相關(guān)的開發(fā)工具也會越來越強大.另外，隨著高校各領(lǐng)域的研究不斷豐富，往往很多研究源于高校，但很多研究成果卻未能夠反哺于高校，特別表現(xiàn)在高校信息化建設(shè)領(lǐng)域中.在此闡述的Ontology知識、Jena框架知識及其目前在領(lǐng)域中的應(yīng)用與研究狀況，能對在語義網(wǎng)領(lǐng)域中的研究開發(fā)人員起到一定作用.

[1] Dave R. HTML 4.01 Specification[EB/OL]. [1999-10-29].http://www.w3.org/TR/html4

[2] Tim B-L. A roadmap to the Semantic Web [EB/OL]. [1998-10-14].http://www.w3.org/DesignIssues/Semantic.html

[3] Tim B-L. Semantic Web-XML2000 [EB/OL]. [2000-12-06].http://www.w3.org/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/

[4] Brickley D, Guha R V. RDF Vocabulary Description Language 1.0: RDF Schema [EB/OL]. [2004-02-10]. http://www.w3.org/TR/rdf-schema/

[5] Beckett D. RDF/XML Syntax Specification (Revised) [EB/OL]. [2004-02-10].http://www.w3.org/TR/2004/REC-rdf-syntax-grammar-20040210/

[6] Jeen Broekstra, Michel Klein, Stefan Decker,etal. Enabling knowledge representation on the Web by extending RDF Schema[J]. Computer Network, 2002, 39:609-634.

[7] 張紅霞,李海青.巴門尼德Ontology淺釋[J].湖南師范大學(xué)社會科學(xué)學(xué)報,2006(1):24-25.

[8] Neches R, Fike R F, Gruber T R,etal. Enabling Technology for Knowledge Sharing[J]. AI Magazine,1991,12(3):36-56.

[9] Gruber T R.A Translation Approach to Portable Ontology Specifications[J]. Knowledge Acquisition,1993(5):199-220.

[10] Borst W N. Construction of Engineering Ontologies for Knowledge Sharing and Reuse[D]. Enschede: University of Twente,1997.

[11] Studer R, Benjamins V R, Fensel D. Knowledge Engineering, Principles and Methods[J]. Data and Knowledge Engineering,1998,25(122):161-197.

[12] 鄧志鴻,唐世渭,張銘,等.Ontology研究綜述[J].北京大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2002(5):730-737.

[13] 杜小勇,李曼,王大治.語義Web與本體研究綜述[J].計算機應(yīng)用,2004(10):14-16.

[14] 王念濱,徐曉飛,王剛,等.基于本體論的聯(lián)邦式多主體系統(tǒng)設(shè)計[J].計算機工程,1999(3):49-50.

[15] 廖明宏.本體論與信息檢索[J].計算機工程,2000(2):56-58.

[16] 金芝.基于本體的需求自動獲取[J].計算機學(xué)報,2000(5):486-490.

[17] 傅謙,張申生,胡錦敏.基于本體的領(lǐng)域知識共享研究[J].計算機集成制造系統(tǒng)-CIMS,2001(11):54-58.

[18] 徐振寧,張維明,陳文偉.基于Ontology的智能信息檢索[J].計算機科學(xué),2001(6):21-26.

[19] 張東民,廖文和,胡建,等.基于本體的設(shè)計知識建模[J].華南理工大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2005(5):26-30.

[20] Guarino N. Semantic Matching: Formal Ontological Distinctions for Information Organization, Extraction and Integration[J]. Lecture Notes in Computer Science,1997,1299:139-170.

[21] Mohammad N A, Robert M C. Overview of Ontology Servers Research [EB/OL]. [2007-04-25].http://www.webology.org/2007/v4n2/a43.html

[22] Corcho, O. Ontology based document annotation: trends and open research problems[J]. International Journal of Metadata, Semantics and Ontologies,2006:1(1),47-57.

[23] Kayed A , Colomb R M.Ontological and conceptual structures for tendering automation[C]//Gable G, Vitale M, Proceedings of the 11th Australasian Conference on Information Systems: ACIS 2000, Brisbane:2000(1-15):6-8.

[24] 尹奇韡,李善平.語義Web語言DAML+OIL及其應(yīng)用初探[J].計算機科學(xué),2003(1):139-141.

[25] W3C.OWL Web Ontology Language Guide [EB/OL].[2003-03-01].http://www.w3.org/TR/owl-guide/

[26] Gruber T R. Towards Principles for the Design of Ontologies Used for Knowledge Sharing[J]. International Journal of Human Computer Studies,1995,43:907-928.

[27] Bozsak E, Ehriq, M, Handschuh S,etal. KADN-Towards a large scale semantic web[J]. Ecommerce and Web Technologies Lecture Notes in Computer Science,2002,2455:304-313.

[28] Stanford University School of Medicine. What is protégé [EB/OL]. [2011-12-01]. http://protege.stanford.edu/over view,

[29] The Apache Software Foundation. What is Jena? [EB/OL]. [2011-10-10].http://incubator.apache.org/jena/about_jena/about.html

[30] Carroll J J, Dickinson I, Dollin C,et.al. Jena: Implementing the Semantic Web Recomandations[EB/OL].[2003-11-24].http://www.hpl.hp.com/techreports/2003/HPL-2003-146.PDF

[31] Herman I. SPARQL is a Recommendation [EB/OL]. [2008-01-15]. http://www.w3.org/blog/SW/2008/01/15/sparql_is_a_recommendation/

[32] 耿科明,袁方.Jena推理機在基于本體的信息檢索中的應(yīng)用[J].微型機與應(yīng)用,2005(10):62-64.

[33] 韓貴來,余遠(yuǎn)波.集成Jena和GT3模擬語義網(wǎng)格[J].計算機時代,2006(12):10-11.

[34] 張占一,蔣國瑞,黃梯云.Jena在基于Ontology的TBT文檔搜索中的應(yīng)用研究[J].中國科技信息,2007(15):132-134.

[35] 向陽,王敏,馬強.基于Jena的本體構(gòu)建方法研究[J].計算機工程,2007(14):59-61.

[36] 陳和平,郭晶晶,吳懷宇,等.基于Ontology和Jena的個性化E-Learning系統(tǒng)研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報：交通科學(xué)與工程版,2007(6):1049-1052.

[37] 王晶,張文學(xué),徐琪,等.基于RDF/Jena的制造業(yè)信息系統(tǒng)多源異構(gòu)知識集成框架[J].計算機應(yīng)用與軟件,2008(7):103-104.

[38] 盛秋艷,印桂生.基于Jena的動態(tài)語義檢索方法[J].計算機工程,2009，16:62-64.

[39] 譚月輝,肖冰,陳建泗,等.Jena推理機制及應(yīng)用研究[J].河北省科學(xué)院學(xué)報,2009(4):14-17.

[40] 梁曄,劉宏哲.運用Jena對本體模型進行推理及其應(yīng)用[J].北京聯(lián)合大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版,2009(3):23-27.

[41] 何勝利,陳福.網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下基于Jena的規(guī)則推理方法研究[J].鐵路計算機應(yīng)用,2009(6):38-41.

[42] 李宏偉,蔡暢,李勤超.基于Jena和地理本體的空間查詢與推理研究[J].測繪工程,2009(5):5-9.

[43] 嚴(yán)武軍.基于Jena規(guī)則推理數(shù)字圖書館信息檢索系統(tǒng)研究[J].電腦開發(fā)與應(yīng)用,2010(2):40-42.

[44] 李桂華.基于Jena的語義信息檢索應(yīng)用研究[J].計算機與信息技術(shù),2010(1):8-13.

[45] 林楨.基于Jena的網(wǎng)狀知識推理與應(yīng)用研究[J].情報探索,2010(4):94-96.

[46] 季嚴(yán)亮,劉厚泉.基于Jena的博物館展品信息語義查詢[J].大眾科技,2010(6):59-60.

[47] 李剛,錢省三,葉春明.基于Jena的知識檢索系統(tǒng)的優(yōu)化研究[J].微計算機信息,2011(8):23-24.

[48] 田宏,馬朋云.基于Jena的城市交通領(lǐng)域本體推理和查詢方法[J].計算機應(yīng)用與軟件,2011(8):57-59.

OverviewofOntologyandJena

HE Laikun1, MIAO Jianmei2, LIU Lifang1, PAN Hong3

(1. Informatization Center, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China; 2. Science and Technology Department of Administration, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China; 3. Institute of Service Engineering, Hangzhou Normal University, Hangzhou 310036, China)

Ontology is a formal, explicit specification of a shared conceptualmodel. It is one of the key technologies to implement the semantic Web. The target of ontology is to capture the domain knowledge, provide the comprehension of domain knowledge, ensure the acknowledgeable vocabularies of the domain, and explicitly define the vocabularies and relationships between these vocabularies by formal models in different gradation. This paper first systematically stated the position of ontology in the semantic web, and the basic knowledge of the ontology such as the definition, the correlation theories, the construction method as well as the construction tools. Jena which was the tool to construct Java framework of the semantic Web application was also presented, and the current application based on Ontology and Jena was finally reviewed.

Ontology; Jena; semantic Web; ontology modeling; RDF

2012-12-06

浙江省自然科學(xué)基金項目(Y1110820);浙江省教育廳科研項目(Y201121188).

何來坤(1975—)，男，工程師，主要從事數(shù)字化校園建設(shè)與管理等研究.E-mail: hlk@hznu.edu.cn

10.3969/j.issn.1674-232X.2013.05.016

TP301

A

1674-232X(2013)05-0467-07