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古代农艺本体的构建实验


□ 於晓庆

  [摘要]借鉴和利用农业科学主题词表的语义关系和领域概念,描述农艺领域内的概念以及概念之间的关系,以农业领域专业词典、《农业专业分类表》、《农业科学叙词表》及农业文本为语料,吸收分面叙词表的编制思想,利用开发工具Protege2000来构建古代农艺的领域本体,以实现对古代农艺资源的有序组织和有效利用。
  [关键词]古代农艺 构建 Protege2000 领域本体
  [分类号]G356.8
  
  20世纪90年代以来,哲学领域的“Ontology”被人工智能领域所借鉴,本体的建模方法也初步确立。近年来,国外对本体建模作了大量研究并将其运用于知识领域,国内对本体的概念、理论及开发某领域本体的研究也随之而兴起。
  
  本文的核心内容是古代农艺本体的构建。拟在前人构建领域本体方法论的基础上,结合图书情报领域编制分类表和叙词表的经验,吸取分面叙词表的编制思想,尝试使用斯坦福大学开发的本体编辑工具Protege2000,探讨行之有效的领域本体的构建方法。在古代农艺本体的构建中,采用计算机辅助的形式半自动构建本体。
  
  1 领域本体概述
  
  1.1 领域本体概念
  本体是关于一些主题的清晰规范的说明。它是一个规范的、已经得到公认的描述,包含词表(或名称表、术语表)。词表中的术语与某一领域相关,词表中的逻辑声明用来描述术语的含义和术语间关系,即它们是怎样和其他术语相关联的。本体提供了用来表达和交流某些主题知识的词表和把握词表中术语间联系的关系集。
  不同应用领域对本体研究的侧重点有所不同,涉及特定学科领域的本体被称为领域本体。本文所构建的古代农艺本体,便是一种领域本体。
  
  1.2 本体构建原则
  由于领域本体研究的特殊环境,没有办法给出一套规范性的指南,只能给出构建原则,而这些原则都是研究人员在各自系统开发经验之上提出的。其中,较有影响的是Gruber在1995年提出的五条规则。事实上,对于构建一个真正的本体来说,并没有一种唯一的途径或方法。最佳的方法依赖于本体构建者所采用的应用软件以及可以预见的扩展功能。同时,本体的开发和完善是一个反复叠加的过程,不能一蹴而就。
  
  1.3 本体构建方法
  目前构建领域本体的方法中,较为著名的有骨架法、TOVE法、Methontology、KACTUS、七步法。这些方法中,斯坦福大学医院开发的七步法较为成熟,而且主要用于领域本体的构建。
  这种方法很符合人类的思维认知,逻辑性强,具有很强的可操作性以及可拓展性,本文古代农艺本体的构建实验即借鉴这种方法。
  
  1.4 本体开发工具
  目前本体的构建工具多达几十种,它们各有所长,亦各有缺陷。现在比较成熟、常用、知名度较高的本体构建工具主要有Ontolingua Server、Prot6g62000、On-toEdit、WebODE等。笔者选择了Prot6g62000作为古代农艺本体的构建工具。
  
  2 古农艺本体的构建
  
  2.1 古农艺本体构建目标
  通过古代农艺本体的构建,利用本体思想和OWL语言组织和描述农艺领域的知识,建立具有逻辑检测和可扩展性的本体库,将词表中孤立的词汇通过本体的各种关系相联系,使传统的缺乏知识联系、简单的语法层次的字、词检索,上升为提供基于知识层面的语义检索,为用户去除冗余信息,快速得到检索需求。
  构建古代农艺本体,可以加强对古代农艺知识的整理,使其成为农艺数字化知识库,便于更深入地挖掘古代农艺的丰富内涵。古代农艺本体用术语或概念对知识进行表达,揭示知识之间的内在关系。通过纵向类属分类和本体的联想进行组织、关联、推理,再利用这些知识进行推理,以满足用户的检索需求。构建古代农艺本体系统,可以实现对古代农艺资源的有序组织和有效利用。
  
  2.2 古农艺本体构建步骤
  根据本体的构建原则,将七步法的思想应用于古代农艺本体的构建,具体的构建过程如图1所示:
  2.2.1 确定古代农艺本体范畴 农艺即农作物生产的技术与原理,内容主要包括大田作物的栽培、育种、土壤管理、施肥、病虫害防治、农机具应用、农田灌溉和排水、农产品的初步加工和贮藏以及农业生产的经营管理等。以经验和手工劳动为基础,以精耕细作为主要特点的中国传统农艺,在世界上居于先进地位,因此对古代农艺的研究具有较高的价值。
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