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实用分类系统及其实现方法(1)

2015-02-13 01:00

1　语义网与实用分类系统

    目前计算机硬件技术（如处理速度、数据存储、网络通讯设备的能力等）已经有了长足的发展，但是大量数字化信息的表达还停留在“机读”水平，缺乏应有的“智能”去“读懂”数字化信息；互联网仍然处在“混沌网”和缺乏互操作性的阶段，其根本问题在于缺乏语义。语义网的出现将改变这种状况，简单地说，语义网就是机器可以理解的信息，是数据网或全球性的数据库。作为当前因特网的延伸，语义网赋予信息以清晰的定义和含义，为数字化的信息加上“智能”，促进人与计算机的合作，能够最大限度地发挥因特网的潜力，使该技术能够让机器支持全球化的知识交流[1]。
    W3C(World wide web consortium)在语义网的开发中，将工作重点放在了可扩展置标语言(XML)和资源描述框架(RDF)为基础的实施技术方面，而其中的核心部分便是对实用分类系统(Ontology)的开发和利用，实用分类系统与计算语言学相结合，将成为应用领域里关于数据含义的聚集库。实用分类系统是为共享领域内的通用说明、定义和关系提供的一个语义框架，它的最终目标是精确地表示那些隐含的（或不明确的）信息，使得它们可以被软件系统重用和共享[2]。
    语义网的整套标准和技术可以划分为一个从基础的国际码(Unicode)和统一资源标识(URI)到最高的信任层(Trust)的层式结构，如图1所示[3]。
    国标码、统一资源标识、可扩展置标语言及其相关技术如名域(Namespaee)和可扩展置标结构语言（XML Schema Language，简称XML Schema）构成语义网的原始物理基础，这一层奠定了数据的格式和语法，但并不能赋子数据以语义，即数据的含义和各种数据之间的联系[4]。资源描述结构及其语言（RDF Schema Language，简称RDF Schema）通过定义概念之间的关系使数据能够自我描述，这项标准建立了“计算机可读（懂）数据”的环境。但是这还不够，因为计算机不能像人那样聪明地判断“电脑”就是“计算机”，而且“掌上电脑”是电脑中的一个类型，可以具有记事、日历、上网的多种功能。要让信息系统能够处理并懂得这些数据（不同名称）和它们之间的关系，就必须设计实用分类系统词汇表(ontology vocabulary）来定义这些概念，统一用词，建立参照系统将有关的概念联系在一起，逻辑推理(logic)、证明(proof)和信任(trust)这些最高层次的技术必定依赖于实用分类系统的建立。

    　　2　实用分类系统和图书馆分类法

    实用分类系统的主要成分是一套对某一领域里的知识进行表述的词和术语，编制者根据该知识领域的结构将这些词和术语组成等级类目，并且应用面向对象(Object-Oriented)的方法按需要给一些类目加上更细的定义（如特性、限制、推纳规则等）。实用分类系统与传统知识分类工具的一个根本区别就是系统的概念、特性、限制条件等都是计算机可读（懂）的，所以实用分类表中的知识定义可以被再利用。具体区别参照表1[3]。 （科教范文网http://fw.nseac.com）
    由上表可以看出实用分类系统中概念之关系的表达比图书馆分类法要广而且深，这是由于实用分类系统主要为机器增加“智能”进而实现自动化处理信息、知识分享和再利用而建立的。所以在数据模型和表述语言方面，它的结构和数据库很接近，通过简单的处理即可以将整个分类系统转换成数据库而直接实施到信息系统的开发和建设当中去，为知识采集和知识库的建立搭建平台。实用分类系统中的概念、特性、关系和规划就像神经网络中的神经单元，统管着自己那个小领域的知识内容、特征和方法，建造实用分类系统相当于建造信息处理所需的智能单元，是开发语义网的基础。

    　　3　实用分类系统的构造设计

    构造和设计实用分类系统(Ontology)是很复杂的，这主要是因为有关实用分类系统的研究尚处在雏形阶段，没有统一的定义和固定的应用领域。专有领域实用分类系统和共享领域实用分类系统的建立都是刚刚起步。但现阶段构造实用分类系统的素材却是多种多样的，就其完整性而言，有结构的、半结构的和无结构的等[5]。
    有结构的素材如数据库结构、叙词表、术语分类表等。①数据库的结构对于建立实用分类系统有重要的影响，但是数据库样式表(Database schema)和实用分类系统(ontology)中的实例(instances)是不同的，和Database schema相比，ontology具有以下特点：ontology也可视为数据，ontology是和语义相结合的，ontology被经常地重复使用，ontology在本质上是分散的，Ontology数据模型是丰富多样的，层级关系也可视为ontology的同等概念。②由于按照叙词表对文献进行标引之后，可以利用计算机对文献信息进行快速、准确、全面的检索，20世纪80年代以来叙词表的编制有了长足的进展。在网络环境下，叙词表不但在建立各个领域的实用分类系统中将充当重要角色，而且，更重要的是要首先结合各个知识领域的发展与自身概念性强的特点，建立能够驾驭各领域的具有叙词语言特色的实用分类系统，为将来语义网中的智能检索奠定基础[6]。③术语分类表是长期以来各学科发展的重要成果，在这方面充分利用也要比从头做起容易得多。

    半结构的素材包括网页（特别是XML标记的网页）、词典或字典等半结构的来源。有专家把实用分类系统分作静态(Static ontology)、动态(Dynamic ontology)、目的(Intentional ontology)、社会(Social ontology)4类，在编制实用分类系统时，具有完整结构的素材固然有较好的利用价值，但是半结构以及无结构的素材因为有较好的开放性、可扩展性，对于描述动态实用分类系统(Dynamic ontology)和社会实用分类系统(Social ontology)更有开发前景。
    实用分类系统(ontology)在编制中应首先被视作一种具有生命周期的东西，西方有学者将规范化(Specificadon)、概念化(Conceptualization)、格式化(Formalization)、执行(Implementation)、保存(Maintenance)作为实用分类系统生命周期中的5个阶段，但同时也指出：这5个阶段不是固定不变的，Maintenance也不是最终的目的，新知识的层出不穷和过于零散、无结构促使在编制实用分类。系统时要吐故纳新，时刻保持重复可用的生命力。

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