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语义Web(Semantic Web)是当前Web的一种扩展,其中信息被赋予良好定义的语义,更便于计算机和人协同工作。朝着Web智能化发展,语义Web有助于计算机自动处理wleb信息,是人工智能的一个前沿研究领域。
本体(Ontology)和规则(Rule)是语义Web上知识表示与推理的重要组成部分。本体是显式的的概念化规范,具有共享性,常用于描述共同认可的结构化知识,以描述逻辑DL(Description Logic)为其逻辑基础。不同于本体,规则更侧重于陈述性知识演绎,通过逻辑程序设计LP(Logic Programming)实现基于规则的知识系统。随着语义Web的发展,本体虽已初具形态,但存在一些亟待解决的问题,如知识表示不够丰富、推理不够实效等。规则的参与,一方面,能够弥补本体表达能力的不足,提高实际应用的运行效率;另一方面,也提出了新的机遇与挑战,尤其是本体与规则的有机结合需要协调两者语义差异,并设计新的算法判定推理问题。本文从语义Web本体与规则出发,着重研究两者的有机结合,主要工作包括:
1.给出TDatalog
- 系统,并基于Datalog引擎和DL推理机开发了异构平台。当规则引擎完成异构子句消解后,DL推理机负责检查DL概念和角色的可满足性,实现推理服务a为了保证系统可判定,且最大程度上弱化安全性而强化表达力,Datalog
- 仅需一般Datalog安全性,但要求DL角色独立。在基于本体与规则的异构法研究中,Datalog
- 提供了理论依据,并实践证明了系统可行性。
2.给出了语义Web规则语言SWRL(Semantic Web Rule Language)的RDF解释,并借助RDF三元组存储器实现了SwRL推理,其中RDF是指资源描述框架(Resource Description Framework)。由于RDF语义可处理RDF数据中潜在的高阶逻辑语法糖,这不同于经典一阶逻辑语义。SWRL的RDF解释同样也将对象和对象的外延加以区别,使得对象被包含在其外延里,而不再是自包含。给定Web本体语言OWL(Web Ontology Language)由DL推理机提供支持,我们的原型系统完成了SWRL规则的评估,为基于本体和基本规则的同构法研究奠定了理论和实践基础。
3.给出了SWRL的Jess(Java Expert System Shell)翻译,并通过Jess规则引擎支持SWRL推理。其中,OWL2Jess提供OWL文件的Jess事实以及OWL语义的Jess规则,而SWRL2Jess将重写SWRL规则为Jess规则。由于规则不能全面覆盖本体的表达能力,提议用户交互有效完成推理任务。当本体的构建需要用户交互而防止不易察觉的建模错误时,该工作有助于检查本体知识,增强规则表达力,提高推理效率。在基于本体和基本规则的同构法研究中,SWRL的Jess翻译提供了一种实用的系统框架,以便快速有效完成推理服务。
4.提出了扩展SWRL语言E-SWRL,允许在E-SWRL规则中出现经典否定词和缺省否定词;并定义了可判定的一般SWRL语言,名为ALC<,P>。语法上,ALC<,P>知识库除了原有DL经典TBox公理(Terminology)和ABox断言(Assertion)外,新增PBox由形如Datalog’一般规则组成,而所有规则谓词取值于DL概念和DL角色。语义上,通过广义Herbrand结构解释ALC<,P>,在保持TBox和ABox传统DL模型语义的同时,开放答集用于定义PBox的模型。算法上,设计DL Tableaux算法判定ALC<,P>知识库可满足性和查询推理问题。在基于本体与扩展规则的同构法研究中,我们的工作E-SWRL具有非单调特性,提供了更丰富的知识表达能力。进一步,我们研究一般SWRL语言ALC<,P>,并给出了理论依据,从而确保知识系统的可判定性。
通过以上工作,我们详细讨论了基于本体和规则的异构和同构系统,基本实现了语义Web本体与规则的有机结合。根据语义Web上知识表示与推理的特点和需求,我们的工作弥补了本体与规则单方面的不足,加强了语义Web逻辑基础,为实现Web智能化提供了技术框架。