姜楠

（石油工業(yè)出版社有限公司 北京 100011）

鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典的構(gòu)建方法

姜楠

（石油工業(yè)出版社有限公司 北京 100011）

基于目前石油鉆井事故與復(fù)雜問題決策支撐系統(tǒng)建設(shè)的需要，本文探索研究鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典的構(gòu)建方法，采用本體建?！捌卟椒ā睒?gòu)建鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典，并通過該詞典進(jìn)行事故與復(fù)雜問題本體的相關(guān)應(yīng)用研究。

鉆井事故與復(fù)雜問題；語義詞典；領(lǐng)域本體；構(gòu)建方法

1 相關(guān)知識(shí)概述

1.1 知識(shí)表示

知識(shí)表示是知識(shí)形式化和符號(hào)化的過程，是把知識(shí)客體中的因子與知識(shí)關(guān)聯(lián)起來，便于人們理解知識(shí)。隨著知識(shí)交叉和復(fù)用的增加，傳統(tǒng)孤立的知識(shí)表示形式已不能滿足對(duì)海量信息的理解與應(yīng)用需求。

1.2 本體

本體(ontology)一詞由17世紀(jì)的德國經(jīng)院學(xué)者郭克蘭紐（Goclenius，1547～1628）首先使用。近幾十年里，該詞被廣泛應(yīng)用于信息技術(shù)領(lǐng)域，在人工智能、計(jì)算機(jī)語言及大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域中扮演越來越重要的作用。本體是領(lǐng)域概念及概念之間關(guān)系的規(guī)范化、明確性描述，可共享，可作用于不同領(lǐng)域知識(shí)的語義消解，并且可反映某領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)間的網(wǎng)狀聯(lián)系。

1.3 語義詞典

語義詞典是處理語言信息的基礎(chǔ)，應(yīng)用于文獻(xiàn)檢索、自然語言查詢、機(jī)器翻譯等多領(lǐng)域，利用不同的語義概念和屬性標(biāo)記，結(jié)構(gòu)化存儲(chǔ)和表達(dá)文字之間上下位、近反義等多種語義關(guān)系。語義詞典定義比較松散，具有語義功能的詞典都可以稱為語義詞典。語義詞典描述的范圍通常比領(lǐng)域本體寬泛，包含了漢語中詞級(jí)的語法和語義知識(shí)，可用于小句分析中的功能成分分析。

2 鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典的構(gòu)建方法

比較有代表性的本體工程構(gòu)建方法主要有骨架法、TOVE法、循環(huán)獲取法、七步法等。本文采用七步法進(jìn)行分析，結(jié)合循環(huán)獲取法逐步修改不斷完善的思想，把本體構(gòu)建的過程融入語義詞典的構(gòu)建過程中，提出鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典的構(gòu)建方法與步驟。

語義詞典構(gòu)建過程包括7個(gè)主要步驟（圖1）。

圖1 鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典構(gòu)建過程圖

2.1 確定本體的專業(yè)領(lǐng)域和范疇

領(lǐng)域知識(shí)往往十分龐大，本體不可能包括所有概念，因此，構(gòu)建領(lǐng)域本體首先要確定本體專業(yè)領(lǐng)域和應(yīng)用目標(biāo)，其次是提供對(duì)本領(lǐng)域知識(shí)的共同理解，確定對(duì)該領(lǐng)域共同認(rèn)可的專業(yè)領(lǐng)域和范疇，描述出分類及屬性之間的相互關(guān)系。

2.2 收集專業(yè)資源和重要術(shù)語

確定專業(yè)領(lǐng)域后，需要收集事故與復(fù)雜問題相關(guān)資源和重要術(shù)語，詳細(xì)了解該領(lǐng)域資源類型等情況。通過查閱資源中所述專業(yè)內(nèi)容，對(duì)鉆井工程一線生產(chǎn)人員實(shí)地調(diào)研并與領(lǐng)域?qū)＜曳磸?fù)溝通交流，得到本領(lǐng)域核心分類概念集合及各分類概念層次結(jié)構(gòu)關(guān)系表示。

2.3 確定分類概念

通過對(duì)已有資源分析研究，運(yùn)用專家咨詢方法提煉出鉆井事故與復(fù)雜問題領(lǐng)域的分類概念（表1）。

表1 鉆井事故與復(fù)雜問題領(lǐng)域的分類概念

2.4 細(xì)化概念分類層次

語義詞典分類概念確定后，要由上至下擴(kuò)展整個(gè)語義詞典的概念模型。對(duì)每個(gè)核心概念進(jìn)行細(xì)化結(jié)構(gòu)分析，劃分出更小的概念類，將整個(gè)問題解析為層次概念模型（表2）。

表2 鉆井事故與復(fù)雜問題語義詞典的分類概念層次模型

2.5 定義概念間的關(guān)系及屬性標(biāo)注

分類概念層次只是有了本體的總體框架，還需要定義分類概念的屬性結(jié)構(gòu)以填充詞典框架。屬性是分類概念中的實(shí)體性質(zhì)，是對(duì)象性質(zhì)與對(duì)象間的關(guān)系統(tǒng)稱，其中描述對(duì)象自身性質(zhì)的屬性為數(shù)值屬性，描述對(duì)象間關(guān)系的屬性為對(duì)象屬性。對(duì)大量已有知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行挖掘后得出該領(lǐng)域詞典的分類概念屬性模型（圖2）。

圖2 領(lǐng)域詞典的分類概念屬性模型圖

2.6 邏輯語義關(guān)系判斷

在構(gòu)建領(lǐng)域詞典過程中，客觀上由于各類資源組織方式不同，主觀上由于加入人工添加規(guī)則描述，導(dǎo)致詞典中分類之間語義關(guān)系存在偏差。結(jié)合外部語義詞典，查詢對(duì)比本文領(lǐng)域詞典中的分類及屬性之間的語義關(guān)系是否符合語義詞典中定義語義關(guān)系，包括上下位關(guān)系、同義關(guān)系、翻譯關(guān)系、部件與整體關(guān)系、問題與角色關(guān)系、屬性與宿主關(guān)系等。例如“木質(zhì)素磺酸鹽鉆井液”與“木質(zhì)素磺酸鹽泥漿”為同義關(guān)系，“設(shè)備”與“鉆井設(shè)備”為上下位關(guān)系，“泥漿處理”與“鉆井液處理”為整體—個(gè)體關(guān)系等。通過語義詞典匹配檢測(cè)判斷語義關(guān)系是否通過，若不通過則對(duì)其進(jìn)行修正并補(bǔ)充，使詞典更加正確、完整、有效。

2.7 機(jī)器自學(xué)習(xí)

語義詞典在實(shí)際應(yīng)用中需要不斷進(jìn)行增量迭代和自主優(yōu)化，本階段先建立基本的鉆井事故與復(fù)雜問題領(lǐng)域語義詞典，后續(xù)會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展完善，并通過計(jì)算機(jī)輔助訓(xùn)練實(shí)現(xiàn)機(jī)器自主學(xué)習(xí)，保證領(lǐng)域本體的完整性、權(quán)威性，有利于在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用。

3 小結(jié)

（1）采用構(gòu)建本體的方法來構(gòu)建語義詞典，利用該語義詞典初步實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井事故與復(fù)雜問題知識(shí)點(diǎn)的語義標(biāo)引、語義結(jié)構(gòu)分析，并對(duì)知識(shí)點(diǎn)的完整度進(jìn)行分析，從而有效提高鉆井事故與復(fù)雜問題的處理效果，進(jìn)而減少安全生產(chǎn)事故。

（2）本研究所構(gòu)建的語義詞典具有較高的準(zhǔn)確性和規(guī)范性，可為整個(gè)行業(yè)相關(guān)應(yīng)用共享、復(fù)用提供借鑒。

（3）語義詞典構(gòu)建是一個(gè)復(fù)雜的過程，尤其是在構(gòu)建初期和維護(hù)階段，為了保證詞典的完整性及準(zhǔn)確率，需要花費(fèi)大量人力和時(shí)間。本語義詞典的構(gòu)建尚處于實(shí)驗(yàn)階段，今后還需要在實(shí)踐應(yīng)用中進(jìn)一步完善。

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