摘   要： 知識本體作為共享概念模型的形式化的規范說明，在信息技術領域的各個方面有著廣泛的應用。本體的表示有多種方法，本文給出了OWA(ontology-based Web annotation) 、Maedche A形式化定義、Guarino和KAON(Karlsruhe Ontology)4種典型形式化定義，并對其進行了對比分析。
關鍵詞： 本體； 形式化； OWL

    知識是推理的基礎，是人類文明的成果和發展的基石，不能想象人類失去了知識將會怎樣。知識表示是一種數據結構與控制結構的統一體，既考慮知識的存儲又考慮知識的使用。知識表示是一組描述事物的約定，把人類知識表示成機器能處理的數據結構。本體是將世界上所有的東西用層次類別組織起來，它是知識表示的中心內容[1]。近年來，本體論被人們引入知識工程領域，其最終目的是為了解決知識的重用和共享。本體不僅是一個可共享的概念模型，更重要的是：首先，本體所描述的概念不能有二義性，即必須是“明確(explicit)”的；第二，本體不僅能被人理解，還要能被計算機所理解，所以本體應該是被“形式化(formal)”的[2]。本文介紹了典型的本體的形式化定義，包括：OWA(Ontology-based Web Annotation)形式化定義、Maedche A形式化定義、Guarino形式化定義、KAON(Karlsruhe Ontology)形式化定義等;并對這四種形式化定義作了簡單的對比分析。
1 本體及本體表示
    本體是“共享概念模型明確的形式化規范說明”。通過本體(Ontology)可以獲取某一領域的知識、本體描述該領域的概念以及這些概念之間的關系[3]。典型的本體一般由概念、概念的屬性、概念間的關系、概念和屬性之間的約束來表示領域知識，這在本質上決定了本體可以借助成熟的關系數據庫技術來完成本體存儲、查詢等工作。OWL(Web Ontology Language)是W3C推薦的語義互聯網中本體描述語言的標準[4]。本體可以采用OWL進行形式化編碼，即用OWL中定義好的元ontology對概念和關系進行形式化描述。
    本體的表示有多種：有僅表示概念的，有表示概念和屬性的框架和語義網絡的，還有能表達豐富語義的基于邏輯的表示。ER模型和UML類圖也可認為是本體的表達。當前有邏輯和非邏輯兩種主要的本體表達。非邏輯表達直觀方便但語義不豐富、不精確，沒有強大的推理能力；邏輯表達源于對謂詞演算，可以清晰表達所描述的領域的認識。描述邏輯是一階謂詞邏輯的子集，它只有概念和角色兩個基本成分，較好地與本體的定義相對應。用描述邏輯形式表達的本體語言的兩個基本描述是：原子概念集（其成員用A表示）和原子角色集（其成員用R表示）。原子概念表示領域中的對象,原子角色表示對象之間的關系。復雜的描述可以通過以上2個概念構造符逐步創建[5]。本體的形式化描述主要有基于五元組、六元組、七元組和八元組的描述[6]。參考文獻[6]采用函數式描述語言精確定義了本體建模基元，提出一種具有封閉性的本體代數定義；參考文獻[7]提出了基于屬性文法的本體形式化描述方法；參考文獻[8]將本體抽象為外部聲明和內部表示兩部分，在外部聲明中說明本體中的概念與關系，在內部表示中說明概念與關系的語義關系，建立了本體內的簡單推理模型。
2 本體的形式化定義
    目前本體論的很多定義都具有普遍性，但卻很少有準確的數學定義，即很少從形式化角度對本體進行精確的描述。其主要原因是數學定義應該包括所有不同類型的本體論，并且不應與特殊的知識表示方法有關。本體的形式化定義典型的有：OWA形式化定義、Maedche A形式化定義、Guarino形式化定義、KAON(Karlsruhe Ontology)形式化定義等[9]。



    本體是對共享的概念化進行形式的規范說明，是知識工程領域中的一個重要分支。本體的表示有多種，主要包括邏輯和非邏輯兩種主要的本體表達。本文從邏輯表達的角度，給出了OWA(Ontology-based Web Annotation)、Maedche A、Guarino和KAON(Karlsruhe Ontology)4種典型形式化定義，并對其進行了對比分析。目前，本體的形式化表示及應用仍是知識工程的一個熱點研究領域，如何用數學的方式更規范地表達本體，將是下一步研究的重點。
參考文獻
[1] 吳強,劉宗田,強宇．基于本體的知識庫推理研究[J]．計算機應用研究,2005,21(13):50-52．
[2] 張其文,臧鳳奎,李明．本體語言的聯系及其邏輯基礎分析[J]．科學技術與工程,2009,9(4):950-953．
[3] 王樂,張建軍．OWL本體存儲的分析與應用[J]．科學技術與工程，2008,8(7):1831-1834．
[4] OWL Web ontology language guide recommendation[EB/OL](2004-02-10).[2011-12-10]http://www.w3.org/TR/2004/RRC-owlguide-20040210.
[5] 王真星,呂滕．基于描述邏輯的本體導航[J]．計算機工程, 2005,31(11):28-29．
[6] 王俊華,左萬利,赫楓齡,等．本體定義及本體代數[J]．吉林大學學報(理學版),2010,48(6):1001-1007．
[7] 宮慧穎,汪美玲,劉磊．基于屬性文法的本體形式化描述方法及其應用[J]．吉林大學學報(信息科學版),2005,23(2):199-204．
[8] 張大志,劉磊．一種本體的形式化描述方法及其應用[J]．吉林大學學報(信息科學版),2004,22(1):74-78．
[9] 程顯毅,劉一松. 面向智能體的知識工程[M].北京:科學出版社，2008.
[10] MAEDCHE A． Ontology learning for the semantic Web[M].[S.l.]:Kluwer Academic Publishers,2002．
[11] GUARINO N. Semantic matching: formal ontological distinctions for information organization extraction and integration[C]. In :Pazienza M T,eds. Information Extraction:  A Multidisciplinary Approach to an Emerging Information  Technology, Springer Verlag,1997:139-170.
[12] GUARINO N,WELTY C. A formal ontology of properties[C]. In:Dieg R,Corby O ,eds. the Proceedings of the 12th International Conference on Knowledge Engineering and Knowledge Management (EKAW’2000), Springer Verlag, 2000:97-112.