代婷婷 ，周 樂，余秦勇，黃細(xì)鳳，謝 軍，宋明慧，劉 嶠*

（1.電子科技大學(xué)信息與軟件工程學(xué)院，成都 610054；2.提升政府治理能力大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)國家工程實驗室（中電科大數(shù)據(jù)研究院有限公司），貴陽 550022；3.中電科大數(shù)據(jù)研究院有限公司，貴陽 550022；4.中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所，成都 610036；5.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所，石家莊 050000）

0 引言

本體的概念源于哲學(xué)領(lǐng)域，最初的含義是形而上學(xué)的同義詞，表示客觀世界中“存在”的本質(zhì)。20 世紀(jì)90 年代，Neches 等［1］、Gruber［2］和Studer 等［3］將本體的概念引入人工智能領(lǐng)域，用于規(guī)范知識的表達(dá)，以促進(jìn)知識融合與共享。本體在許多人工智能系統(tǒng)中扮演著關(guān)鍵角色，它不僅有利于實現(xiàn)領(lǐng)域概念或術(shù)語的統(tǒng)一認(rèn)識與解釋，還作為機(jī)器理解語義信息的一種重要手段，在實現(xiàn)機(jī)器理解和認(rèn)知推理過程中扮演著不可或缺的角色。此外，本體作為一種如何實現(xiàn)領(lǐng)域知識共同理解的解決方案，在實際應(yīng)用中還具有規(guī)范化管理數(shù)據(jù)、更好地服務(wù)于上層應(yīng)用的作用，被廣泛應(yīng)用于信息檢索、人工智能、知識管理等領(lǐng)域。

由于知識表達(dá)是機(jī)器可讀的第一步，不同領(lǐng)域的學(xué)者先后提出了多種本體構(gòu)建方法，但由于人類對知識本體的認(rèn)知存在文化、學(xué)科、地域等差異，迄今為止仍沒有形成普適的標(biāo)準(zhǔn)化本體構(gòu)建方法。從廣義上講，構(gòu)建知識本體的任務(wù)可以被視為是知識工程領(lǐng)域的一種軟件開發(fā)行為，因此研究者們通常參考定義了軟件開發(fā)生命周期的IEEE 1074-1995標(biāo)準(zhǔn)來評估已有知識本體構(gòu)建方法的成熟度［4］。其中，METHONTOLOGY 方法［5］和七步法［6］是兩種相對比較成熟的方法［7］。此外，后續(xù)的本體構(gòu)建方法大多以這兩種為基礎(chǔ)，這在一定程度上證實了方法的適用性。

然而，在為某省政務(wù)大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域構(gòu)建政務(wù)領(lǐng)域本體和開發(fā)基于政務(wù)知識庫的優(yōu)化程序分析軟件過程中，本文發(fā)現(xiàn)這兩種方法也有明顯的局限性。七步法不是完整的生命周期，METHONTOLOGY 雖然給出全生命周期的本體開發(fā)方法，但和七步法一樣，缺少建立工程環(huán)境的方法指導(dǎo)和對開發(fā)前、后期的細(xì)節(jié)規(guī)定，如操作、支持、維護(hù)等。更重要的是，這兩種方法未考慮到如何對本體質(zhì)量進(jìn)行評估和響應(yīng)，而本體評估環(huán)節(jié)是決定本體能否滿足特定領(lǐng)域業(yè)務(wù)需求的關(guān)鍵因素之一，這種能力缺失會限制本體開發(fā)中的版本迭代演進(jìn)過程。

為解決上述問題，本文借鑒軟件開發(fā)的經(jīng)典V-模型［8］，同時參考本體測試領(lǐng)域的相關(guān)研究［9-11］，即依據(jù)領(lǐng)域?qū)＜抑贫ㄐ枨蠛捅倔w工程師細(xì)化概念制定測試用例文檔、本體測試人員利用SPARQL 查詢語言進(jìn)行所建本體的可滿足性測試［10］而非本體公理可滿足性測試［11］，提出了一種以需求-評估-進(jìn)化為核心的領(lǐng)域本體構(gòu)建新方法，稱為基于需求評估響應(yīng)的循環(huán)迭代本體構(gòu)建方法（Cyclic Iterative Ontology Construction method based on demand assessment and response，CIOC）。其中，“基于需求評估響應(yīng)”的含義為強(qiáng)調(diào)采用本體測試方式來評估所建本體對本體應(yīng)用需求的可滿足性，“循環(huán)迭代構(gòu)建”的含義是借鑒V-模型軟件開發(fā)生命周期思想，在本體開發(fā)過程中，在每個關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)對需求的可滿足性進(jìn)行檢查和修正。與通常以知識表征的豐富性和完整性作為本體評估依據(jù)的相關(guān)工作相比，重視本體對需求的可滿足性是CIOC的主要特征和創(chuàng)新點(diǎn)。

綜上，本文主要貢獻(xiàn)如下：1）針對現(xiàn)有本體構(gòu)建方案忽視本體構(gòu)建過程中的質(zhì)量評估和迭代演進(jìn)問題，提出一種以需求或任務(wù)為驅(qū)動的循環(huán)迭代本體構(gòu)建新方法，其特點(diǎn)是：首先在需求分析的同時設(shè)計本體測試文檔；其次在核心架構(gòu)細(xì)化、知識架構(gòu)細(xì)化階段對測試文檔進(jìn)行更新與完善；最后，把測試文檔作為評估標(biāo)準(zhǔn)，分別從核心架構(gòu)設(shè)計、架構(gòu)知識細(xì)化進(jìn)行可滿足性檢查，并對不滿足情況進(jìn)行本體的局部迭代與更新。此外，可滿足性環(huán)節(jié)中還包含對需求變化的判斷，以決定是否進(jìn)行本體的全局性更新。2）以政務(wù)本體構(gòu)建為案例，通過構(gòu)建一套以政務(wù)事項辦理過程為核心的政務(wù)領(lǐng)域本體來驗證CIOC 的實用性。該本體不僅為表達(dá)政務(wù)事項辦理相關(guān)知識提供了知識表征框架，還為已成功應(yīng)用于某省政務(wù)大數(shù)據(jù)的知識計算提供了流程梳理、流程優(yōu)化功能新思路，一定程度上說明了CIOC的合理性與有效性。

1 相關(guān)工作

本體構(gòu)建的過程是把存儲于人腦中的關(guān)于理解事物的框架轉(zhuǎn)化為從數(shù)據(jù)源中重構(gòu)領(lǐng)域知識認(rèn)知的逆向過程［12］，其中本體構(gòu)建方法是構(gòu)建者在構(gòu)建過程（或逆向過程）中需遵守的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。通過對比分析，本文對現(xiàn)有本體構(gòu)建方法分為三類：第一類為20 世紀(jì)90 年代發(fā)展起來的經(jīng)典本體構(gòu)建方法；第二類是顯式地利用軟件開發(fā)模型思想對經(jīng)典本體構(gòu)建方法的改進(jìn)方法；第三類是近期文獻(xiàn)中強(qiáng)調(diào)本體與需求測試間重要性的構(gòu)建方法。由此可看出，本體構(gòu)建方法的實用性是當(dāng)前本體工程領(lǐng)域的一種發(fā)展趨勢。

經(jīng)典本體構(gòu)建方法包括METHONTOLOGY［5］、七步法［6］等。七步法通過確定知識本體的專業(yè)領(lǐng)域和范疇、考察復(fù)用現(xiàn)有知識本體可能性、列出領(lǐng)域重要術(shù)語、定義類及其層次體系、定義類屬性、定義屬性分面、創(chuàng)建實例等步驟完成本體構(gòu)建，雖然該方法對構(gòu)建過程具有較為清晰的思路，但缺少對本體的評估，難以判斷本體是否滿足需求。METHONTOLOGY法將構(gòu)建過程劃分為三個階段：第一個為管理階段，包含任務(wù)進(jìn)展、所需資源以及如何保證質(zhì)量等事項；第二個為開發(fā)階段，包含規(guī)范說明、概念化、形式化、執(zhí)行和維護(hù)；第三個為維護(hù)階段，包含知識獲取、系統(tǒng)集成、評價、文檔說明、配置管理。以上兩種方法，雖與IEEE 1074-1995標(biāo)準(zhǔn)相比較為成熟，但缺乏本體評估結(jié)果的反饋使其難達(dá)到符合實際的目的。

第二類方法主要包括Ontology Methodology［13］、SCIM（Software Centric Innovative Methodology，SCIM）［14］等。Rani等［13］以METHONTOLOGY 方法為基礎(chǔ)，利用傳統(tǒng)瀑布模型和統(tǒng)一過程開發(fā)思想，對獲取領(lǐng)域詞匯、枚舉概念與屬性、概念分類、整合概念間的層級分類、描述概念屬性及關(guān)系、添加復(fù)雜限制和規(guī)則等進(jìn)行迭代更新以完成本體構(gòu)建。該方法雖然獲取了更豐富的知識體系，但忽略了本體評估與需求間的相互關(guān)聯(lián)，即缺乏對迭代更新的需求引導(dǎo)。John 等［14］提出一種基于軟件工程過程模型的混合本體開發(fā)方法SCIM，從需求分析、領(lǐng)域分析、概念設(shè)計、形式化表達(dá)、本體評估角度進(jìn)行本體的迭代更新。

第三類方法是強(qiáng)調(diào)滿足實際需求的本體構(gòu)建方法，如SAMOD （Simplified Agile Methodology for Ontology Development）［15］等。Blomqvist 等［9］針對本體構(gòu)建方法沒有關(guān)注對支持某些應(yīng)用或任務(wù)的可滿足性問題，首次提出了基于測試用例的本體需求驗證（或本體測試）方法。Peroni［15］受Blomqvist等工作啟發(fā)，參考軟件工程中敏捷方法、測試驅(qū)動方法，提出一種SAMOD 的本體構(gòu)建方法，并從開發(fā)步驟中定義出本體需求的測試用例來驗證本體合理性，但未對測試部分進(jìn)行詳細(xì)說明。Fernández-Izquierdo［10］是對Blomqvist、Peroni等工作的擴(kuò)展與豐富，即通過領(lǐng)域?qū)＜抑贫ㄐ枨?、本體工程師細(xì)化概念的方式制定測試用例、本體測試人員執(zhí)行測試用例，提出一套詳細(xì)的基于SPARQL 查詢的本體測試框架以滿足實際功能的應(yīng)用需求。此外，Keet 等［11］還提出從本體的公理可滿足性角度來評估本體是否滿足實際需求。

2 CIOC本體構(gòu)建方法

為明確各類方法在本體評估和響應(yīng)上的差異性，本文從是否復(fù)用已有本體、是否存在評估環(huán)節(jié)、是否存在本體進(jìn)化環(huán)節(jié)以及本體構(gòu)建形式角度進(jìn)行分析對比，具體信息如表1 所示。從表中可知，首先，部分本體構(gòu)建方法大多未考慮本體復(fù)用環(huán)節(jié)，忽略了不同本體概念的共享與重用。其次，大多方法都認(rèn)可本體評估和本體評估響應(yīng)對所建本體的重要性。具體地，受本體構(gòu)建流程為線性形式的影響，經(jīng)典方法雖然存在評估環(huán)節(jié)但未對本體評估結(jié)果進(jìn)行響應(yīng)（即本體迭代更新）；Ontology Methodology、SCIM、SAMOD 本體構(gòu)建方法是利用如敏捷開發(fā)、增量開發(fā)等軟件開發(fā)模型對經(jīng)典本體構(gòu)建方法的改進(jìn)，均可實現(xiàn)本體進(jìn)化或本體版本演替的功能，且均屬于線性和循環(huán)相結(jié)合的構(gòu)建形式。此外，在本體評估環(huán)節(jié)中，大多學(xué)者從結(jié)構(gòu)（邏輯正確性）、功能（知識覆蓋面）、可用性（復(fù)用本體概念）三種特性出發(fā)進(jìn)行本體質(zhì)量評定［10］。但基于功能特性的本體評估方法側(cè)重于表達(dá)領(lǐng)域知識豐富性，難以滿足實際需求的評估檢驗，為解決該問題，本文借鑒V-模型開發(fā)思想和本體測試框架進(jìn)行改進(jìn)。

V-模型是對軟件開發(fā)過程模型中瀑布模型的一種改進(jìn)，與瀑布模型相比，V-模型強(qiáng)調(diào)基于測試結(jié)果（或測試驅(qū)動）響應(yīng)和滿足應(yīng)用需求的重要性。其主要特點(diǎn)是能應(yīng)對需求的變化、以及在需求分析階段制定出測試要求并將其應(yīng)用于產(chǎn)品測試的不同階段以進(jìn)行需求的可滿足性檢查，同時對不滿足需求情況能夠從全局（需求出發(fā)）或局部（需求分析到測試間）進(jìn)行迭代更新。V-模型的軟件開發(fā)思想對指導(dǎo)本體構(gòu)建是有一定幫助的，具體原因如下：首先，V-模型最大目標(biāo)是滿足應(yīng)用需求，這一點(diǎn)與基于需求驅(qū)動的本體構(gòu)建不謀而合；其次，V-模型強(qiáng)調(diào)在需求分析時定義測試文檔，這與知識工程學(xué)者利用本體測試框架進(jìn)行本體評估的方式一致；最后，本體構(gòu)建是螺旋式的上升并非一蹴而就，本體構(gòu)建需求通常是不明確且一般會發(fā)生變化的，這與V-模型的全局和局部更新關(guān)聯(lián)緊密。

因此，本文借鑒V-模型開發(fā)思想，綜合本體測試框架，構(gòu)建出基于需求評估響應(yīng)的循環(huán)迭代本體構(gòu)建方法。該方法明確定義了本體構(gòu)建過程中的需求分析、核心架構(gòu)設(shè)計、架構(gòu)知識細(xì)化、編碼、評估及其更新五部分內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)了需求評估響應(yīng)對所建本體滿足需求的重要性，同時實現(xiàn)了不同維度上的本體評估和演進(jìn)，如圖1所示。各部分描述如下。

2.1 需求分析

該階段參與者包含領(lǐng)域知識專家、本體工程師、測試人員、需求方四種角色的人員，目標(biāo)是分析出較為符合要求的本體構(gòu)建需求，并制定出基于應(yīng)用需求的本體評估標(biāo)準(zhǔn)或本體測試設(shè)計文檔，即單一知識和核心場景知識的可滿足性表達(dá)文檔。其中單一知識指該領(lǐng)域的某個詞語；場景知識指該領(lǐng)域在特定時間空間下的關(guān)于人、事、物間相互關(guān)聯(lián)的知識。具體地，本體構(gòu)建需求一般是基于專家經(jīng)驗，和通過提出并回答問題的方式對目標(biāo)和測試要求進(jìn)行明確，如面向哪個領(lǐng)域建立本體？建立本體的目的是為了實現(xiàn)什么應(yīng)用？該應(yīng)用目標(biāo)用戶有哪些？應(yīng)用場景必須涉及哪些實例數(shù)據(jù)？領(lǐng)域核心術(shù)語有哪些等問題。此外，受領(lǐng)域知識邊界的模糊性和領(lǐng)域間知識交叉性的影響，參與人員還需明確知識領(lǐng)域范圍。

2.2 核心架構(gòu)設(shè)計

該階段參與者為本體工程師和測試人員。首先，預(yù)先定義好本體編輯工具和表示語言；其次，根據(jù)需求分析中的本體目標(biāo)與范圍確定可參考的數(shù)據(jù)源，定義該研究領(lǐng)域的核心要素與關(guān)聯(lián)關(guān)系知識，并從核心架構(gòu)設(shè)計層面形成單一知識、場景知識的資源描述框架（Resource Description Framework，RDF）三元組數(shù)據(jù)并填寫到核心架構(gòu)本體測試文檔中。

2.3 架構(gòu)知識體系細(xì)化

該階段參與者為本體工程師和測試人員。本體工程師主要是基于核心架構(gòu)設(shè)計內(nèi)容，通過枚舉可參考數(shù)據(jù)源中的概念及其屬性以實現(xiàn)知識的細(xì)化工作，依據(jù)專家知識整合概念分類與屬性、創(chuàng)建實例以建立非形式化的領(lǐng)域知識體系。同時，從知識細(xì)化角度形成與單一知識和場景知識相關(guān)的RDF三元組，寫入架構(gòu)知識體系細(xì)化的本體測試文檔中。

2.4 編碼

該階段參與者為本體工程師，任務(wù)是利用本體描述語言和本體開發(fā)編輯工具，完成非形式化到形式化知識架構(gòu)的轉(zhuǎn)變，初步完成本體的構(gòu)建。

2.5 知識評估及其進(jìn)化

該階段參與者為本體工程師和測試人員，內(nèi)容為本體一致性檢驗以及需求的可滿足性測試。本體工程師首先使用推理機(jī)（如Jena 等）進(jìn)行本體一致性檢驗，如若存在邏輯錯誤情況則根據(jù)錯誤結(jié)果在編碼環(huán)節(jié)中進(jìn)行修改，直至滿足一致性要求為止。測試人員基于核心架構(gòu)本體測試文檔、架構(gòu)知識體系細(xì)化本體測試文檔，使用SPARQL 查詢語言對知識可滿足性的表達(dá)進(jìn)行驗證，若存在查詢結(jié)果不存在的情況則對本體設(shè)計部分進(jìn)行迭代更新，直至滿足評估要求。此外，評估環(huán)節(jié)還對需求是否變化進(jìn)行評估以決定是否實施全局的本體迭代工作。

綜上所述，本文所提的基于需求評估響應(yīng)的循環(huán)迭代本體構(gòu)建方法具有如下兩個特點(diǎn)：首先，該方法以需求-評估-更新而非以概念層次結(jié)構(gòu)為主線組織領(lǐng)域知識，適用于指導(dǎo)以需求為導(dǎo)向的領(lǐng)域本體構(gòu)建；其次，線性與循環(huán)相結(jié)合的本體構(gòu)建形式貫穿于本體構(gòu)建整個生命周期，實現(xiàn)了基于評估結(jié)果響應(yīng)的目的。

3 基于CICO的政務(wù)領(lǐng)域本體構(gòu)建

為驗證CICO方法的實用性和有效性，本文以政務(wù)流程優(yōu)化為應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行分析。由于政務(wù)知識涉及領(lǐng)域較多，政務(wù)領(lǐng)域本體的構(gòu)建宜先采用以滿足需求（即政務(wù)流程優(yōu)化）為核心，然后再逐步推廣到相關(guān)領(lǐng)域的方式進(jìn)行構(gòu)建。以下是運(yùn)用CICO方法進(jìn)行政務(wù)本體構(gòu)建的各部分說明。

3.1 需求分析

由于政務(wù)人員對政務(wù)知識的認(rèn)識存在局限性，如不同人員對同一知識的理解存在偏差，導(dǎo)致政務(wù)知識的互通與利用存在困難，降低了服務(wù)質(zhì)量和效率。因此，構(gòu)建政務(wù)領(lǐng)域本體的目標(biāo)是為不同政務(wù)部門信息體系提供一種政務(wù)信息資源統(tǒng)一理解的知識表示框架，并為如政務(wù)流程優(yōu)化等應(yīng)用實現(xiàn)提供一定支撐?？紤]到政務(wù)領(lǐng)域信息豐富，如涵蓋組織、法律等多種交叉性領(lǐng)域知識，為方便研究本文以某省政務(wù)事項辦理為主要內(nèi)容進(jìn)行本體構(gòu)建說明。

3.2 核心架構(gòu)設(shè)計

首先，選定可支持中文的概念、屬性、實例編輯和一致性校驗功能的本體編輯工具protege 和表達(dá)能力較強(qiáng)的OWL（Web Ontology Language，OWL）作為領(lǐng)域知識的形式化表達(dá)語言。

其次，為提高政務(wù)領(lǐng)域本體構(gòu)建效率和所建本體的擴(kuò)展性，復(fù)用WordNet 本體中的同反義詞概念（https：//wordnet.princeton.edu/）、Schema（https：//schema.org/docs/full.html）和DBpedia（https：//wiki.dbpedia.org/）本體中的網(wǎng)頁常用概念等與政務(wù)領(lǐng)域相關(guān)概念。同時，為貼合實際的政務(wù)事項辦理過程，本文以某省政府服務(wù)網(wǎng)為重要參考對象，如事項基本信息表、事項辦理流程等，并以《政府?dāng)?shù)據(jù)分級指南》《政務(wù)主題詞表》《中華人民法律法規(guī)全書》等作為輔助文獻(xiàn)資料進(jìn)行補(bǔ)充。

最后，明確辦理對象申請事項、受理對象辦理事項場景。即辦理對象在某時間、某行政點(diǎn)上申請事項，并由政府組織下的受理對象處理處于不同環(huán)節(jié)下的事項。其中，事項狀態(tài)需受理對象依據(jù)相關(guān)法律文件進(jìn)行判斷，如同意申請并頒發(fā)相關(guān)事項材料?；谝陨厦枋?，提取出事項、組織、材料、環(huán)節(jié)、對象、地點(diǎn)、時間7個核心概念，以及申請、辦理、產(chǎn)生、屬于等關(guān)聯(lián)關(guān)系。其中核心概念含義如表2 所示，政務(wù)領(lǐng)域核心架構(gòu)如圖2所示。

表2 政務(wù)本體的核心概念釋義Tab.2 Explanation of core concepts of government affair ontology

3.3 架構(gòu)知識體系細(xì)化

首先，本體工程師基于核心架構(gòu)設(shè)計中的參考數(shù)據(jù)源，人工地枚舉出與政務(wù)相關(guān)概念、概念屬性及實例。

其次，基于枚舉結(jié)果和核心架構(gòu)整合形成概念層次結(jié)構(gòu)，部分概念結(jié)構(gòu)如圖2 所示。其中，事項按照事項內(nèi)容所屬領(lǐng)域劃分為財稅金融類事項、交通運(yùn)輸類事項等共20 個事項子概念，材料根據(jù)功能的不同分為法律文件和事項材料，對象按照事項辦理主客體可分為辦理對象以及受理對象等。

為完成領(lǐng)域知識表達(dá)還需描述概念關(guān)聯(lián)關(guān)系和概念基本特征，也就是定義概念的對象屬性和數(shù)據(jù)屬性。對象屬性是指將概念間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，包括層次關(guān)系和二元關(guān)系，其中層次關(guān)系是一種以樹狀結(jié)構(gòu)描述的父與子概念間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，如圖2 中材料與法律文件、事項與財稅金融事項間的關(guān)系等；二元關(guān)系是反映不同層次概念間的關(guān)系，如圖2 所示的如對象與事項間的受理或申請關(guān)系。數(shù)據(jù)屬性表示某概念的基本信息，如事項包括事項編碼、事項類型等數(shù)據(jù)屬性。

圖2 政務(wù)領(lǐng)域概念關(guān)系（部分）Fig.2 Concept relations of government affair domain（part）

3.4 編碼

基于核心架構(gòu)設(shè)計步驟中選定的本體描述語言與本體開發(fā)軟件，利用概念、屬性、實例編輯接口對架構(gòu)知識體系細(xì)化中獲得的半形式化的領(lǐng)域知識體系進(jìn)行數(shù)據(jù)導(dǎo)入，以完成政務(wù)領(lǐng)域知識體系的形式化表達(dá)。

3.5 本體評估及其進(jìn)化

根據(jù)CICO流程，從結(jié)構(gòu)和需求可滿足性表達(dá)角度出發(fā)驗證所建政務(wù)本體的合理性與有效性。在政務(wù)本體的結(jié)構(gòu)特性驗證上，利用protege軟件自帶的HermiT推理機(jī)進(jìn)行本體邏輯一致性的檢驗，同時對不滿足一致性檢驗的情況，本體工程師根據(jù)推理結(jié)果對本體的邏輯錯誤表達(dá)進(jìn)行修訂。

在需求可滿足性表達(dá)上，從是否能夠支持核心架構(gòu)本體測試文檔、知識架構(gòu)細(xì)化的本體測試文檔兩方面表達(dá)進(jìn)行本體查詢驗證。核心架構(gòu)本體測試階段是重點(diǎn)查詢或判斷核心架構(gòu)本體測試文檔中的事項、辦理對象、受理對象、事項環(huán)節(jié)、材料等概念及其具備的數(shù)據(jù)屬性、對象屬性是否已預(yù)定義于當(dāng)前本體中，如若不存在則返回核心架構(gòu)設(shè)計步驟進(jìn)行添加與完善。知識體系細(xì)化測試階段是從實例化或支持存儲的角度來判斷所定義的知識體系能否表達(dá)知識架構(gòu)細(xì)化的本體測試文檔中的事項辦理知識，如若存在不能表達(dá)的情況則需返回架構(gòu)體系細(xì)化步驟實現(xiàn)本體的局部更新與完善。以某省“職業(yè)病診斷醫(yī)師資格許可”事項案例為例進(jìn)行簡要說明，該事項案例的部分知識關(guān)聯(lián)圖如圖3 所示。根據(jù)事項辦理流程，申請人辦理“職業(yè)病診斷醫(yī)師資格許可”事項，首先需在周一至周五時間段中提交多種材料到衛(wèi)生計生委窗口以進(jìn)入事項申請環(huán)節(jié)，其中材料包含如衛(wèi)生計生行政部門提供的《醫(yī)師執(zhí)業(yè)證書》等、申請單位提供的《專業(yè)技術(shù)職務(wù)聘任書》等、申請人半身照片等；隨后，趙成松等根據(jù)《職業(yè)病診斷與鑒定管理辦理》材料和法律標(biāo)準(zhǔn)對受理、審查、決定、制證與發(fā)證環(huán)節(jié)做出相關(guān)決定，如出具受理通知書、職業(yè)病診斷資格證等。該案例從實例角度證實了所建政務(wù)本體能夠涵蓋政務(wù)事項辦理的相關(guān)知識。此外，本體工程師和測試人員還需衡量本體構(gòu)建需求是否發(fā)生變化，如若改變則需返回需求分析對本體進(jìn)行全局性的迭代更新，直至滿足實際需求為止。

圖3 部分“職業(yè)病診斷醫(yī)師資格許可”事項知識片段Fig.3 Part of the knowledge fragment diagram of the item of Occupational Diagnostic Physician Qualification License

4 基于政務(wù)本體庫的政務(wù)流程優(yōu)化示例

受政務(wù)數(shù)據(jù)體量大、事項關(guān)聯(lián)關(guān)系錯綜復(fù)雜等因素影響，政務(wù)事項辦理存在著群眾和企業(yè)辦事“一直在路上”的社會現(xiàn)象，嚴(yán)重制約政府各部門的辦事效率，相關(guān)部門迫切需要利用自動化手段進(jìn)行處理以達(dá)到簡化政務(wù)、提高辦事效率的目的。為此，本文從某省政務(wù)大數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域中的流程優(yōu)化出發(fā)，用于說明基于CICO方法構(gòu)建的政務(wù)本體對知識管理、以及優(yōu)化應(yīng)用的可滿足性和有效性。

在知識管理上，本文利用政務(wù)本體中定義的相關(guān)概念與屬性知識制定了一個可自定義、可編輯的可視化事項辦理流程梳理工具。與其他省份的人工繪制流程圖相比，本文所提的梳理工具靈活度高，可減少辦公人員的事項發(fā)布時間成本，縮短事項辦理流程發(fā)布時間以方便辦理群眾的快速知曉。另一方面，為新的政務(wù)知識入庫或者已有政務(wù)知識的更新提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的接口，這在一定程度上有助于數(shù)據(jù)規(guī)范化管理、以更好地服務(wù)于流程優(yōu)化應(yīng)用。

在政務(wù)本體支撐流程優(yōu)化應(yīng)用上，從某省政務(wù)官網(wǎng)中獲取相關(guān)事項辦理數(shù)據(jù)，如部門、事項、材料、辦理對象等，依據(jù)政務(wù)本體庫定義的概念與屬性，形成事項-需要-材料、事項-依賴-事項等知識，為政務(wù)知識庫構(gòu)建提供了數(shù)據(jù)支撐。此外，針對群眾和企業(yè)辦事“一直在路上”的社會現(xiàn)象，本文對政務(wù)流程采用關(guān)鍵路徑分析、材料共享的手段實現(xiàn)事項辦理優(yōu)化功能，這在一定程度上說明了該本體構(gòu)建方法可有效支撐相應(yīng)需求的完成。具體功能描述如下：

在對政務(wù)知識庫抽取出的事項-材料關(guān)聯(lián)子圖分析時發(fā)現(xiàn)事項辦理所需的材料中存在隱含前置事項的情況，這造成了事項辦理時間過長的問題，如圖4 上部分所示的省發(fā)改委中鐵礦、有色礦山開發(fā)項目核準(zhǔn)的案例事項辦理。其中，該事項辦理涉及多個前置事項辦理的材料結(jié)果，如省級城鄉(xiāng)規(guī)劃部門出具的選址意見書、建設(shè)項目用地預(yù)審事項出具的用地預(yù)審意見等。為解決隱含前置事項影響辦事效率的問題，把關(guān)聯(lián)子圖轉(zhuǎn)換為以事項為節(jié)點(diǎn)、獲取事項材料所需時間為邊的事項辦理關(guān)鍵路徑圖，利用關(guān)鍵路徑算法計算出辦理該事項串的最佳順序和最短辦理時長，同時建議事項節(jié)點(diǎn)1、2、3、4進(jìn)行聯(lián)辦，如圖4下部分所示。該解決方案不僅可幫助用戶和管理者了解辦理事項的最長時間和關(guān)鍵事件，還提供了事項聯(lián)辦優(yōu)化建議。其中優(yōu)化建議的實施可使該事項的跑腿次數(shù)減少了兩次，進(jìn)而可緩解群眾和企業(yè)辦事“一直在路上”的社會現(xiàn)狀。

圖4 鐵礦、有色礦山開發(fā)項目核準(zhǔn)事項材料關(guān)聯(lián)子圖及其關(guān)鍵路徑Fig.4 Correlative sub-map and key paths of approval item materials of iron ore and nonferrous mine development projects

此外，在事項-需要-材料關(guān)聯(lián)子圖中發(fā)現(xiàn)在事項辦理過程中存在高頻材料重復(fù)提交與審核、事項辦理需求量大影響效率的問題。本文以有限責(zé)任公司設(shè)立登記事項為例進(jìn)行說明，該事項辦理需10 份材料，且在某省年度辦理量為630 件、處于高頻事項辦理的第4 名。為此，通過設(shè)計材料共享功能，在公司設(shè)立登記事項辦理上共享（或者無需重復(fù)提交）選址意見書、用地預(yù)審意見、承諾書三個材料文件，使得政府年度審核材料次數(shù)減少1 887次，提高了政府辦事效率。

綜上所述，依據(jù)CICO方法構(gòu)建出的政務(wù)本體能在政務(wù)知識管理、政務(wù)流程優(yōu)化應(yīng)用上具有一定的實用性，進(jìn)一步驗證了所提的本體構(gòu)建方法CICO的有效性。

5 結(jié)語

本文所提出的基于需求評估響應(yīng)的循環(huán)迭代本體構(gòu)建方法是一種面向通用領(lǐng)域的本體構(gòu)建方法。通過借鑒V-模型開發(fā)思想、突出強(qiáng)調(diào)本體評估對滿足實際需求重要性的方式，建立了以需求-評估-更新為本體構(gòu)建的基本循環(huán)架構(gòu)，實現(xiàn)了貫穿于本體構(gòu)建的全生命周期的評估響應(yīng)，以達(dá)到對已有本體進(jìn)行局部或全局迭代更新的目的。同時，為驗證所提方法的實用性與有效性，以某省政務(wù)知識為研究對象，分別從基于CICO 方法的政務(wù)本體構(gòu)建、基于CICO 方法構(gòu)建的政務(wù)本體對知識管理以及流程優(yōu)化應(yīng)用進(jìn)行了簡要說明。未來工作將從三個方面展開：首先，繼續(xù)細(xì)化并完善本體評估方法并致力于實現(xiàn)從人為評判到智能技術(shù)量化的轉(zhuǎn)變，減少構(gòu)建者主觀因素的干擾，以建立更符合領(lǐng)域所需的本體架構(gòu)；其次，將通過引用規(guī)則的方式加強(qiáng)對領(lǐng)域知識的表達(dá)；最后，將探索自動化抽取技術(shù)，實現(xiàn)概念、屬性等知識的抽取，達(dá)到解放人力勞動并提升本體構(gòu)建效率的目的。