本體論在計算機科學(xué)技術(shù)的應用論文

　　摘要：在西方哲學(xué)中有一種特殊的形態(tài)——本體論，在以柏拉圖、黑格爾為主的西方傳統哲學(xué)中，人們把本體論作為“第一哲學(xué)”或者主干，也就是說(shuō)其他哲學(xué)是以本體論為基礎發(fā)展而來(lái)的，他們把本體論看成哲學(xué)中的哲學(xué)、理論中的理論。筆者在本文中首先分析了哲學(xué)中本體論的含義，然后就計算機學(xué)科中本體論的含義進(jìn)行了探討，最后研究了在計算機科學(xué)技術(shù)中本體論的應用。

　　關(guān)鍵字：本體論；計算機技術(shù)；應用研究

　　和日常語(yǔ)言中的“是”相比哲學(xué)范疇的本體論有很大的差別，本體論中的“是”指的是它的規定性邏輯，這也是和生活語(yǔ)言的根本性差別。出現在日常生活中的語(yǔ)言或者概念從本質(zhì)上來(lái)看都是總結的經(jīng)驗：指的是經(jīng)驗中的對象或者以主觀(guān)心態(tài)做出的描述，本體論語(yǔ)言則是以規范性的邏輯規定的“語(yǔ)言”，具有較強的邏輯性。這和計算機科學(xué)技術(shù)有一定的聯(lián)系，計算機語(yǔ)言和生活中也有一定的差別，生活中使用的“十進(jìn)制”，而計算機使用的是“二進(jìn)制”，也需要一定的邏輯。筆者在本文中首先分析了哲學(xué)中本體論的含義，然后就計算機學(xué)科中本體論的含義進(jìn)行了探討，最后研究了在計算機科學(xué)技術(shù)中本體論的應用。

　　1哲學(xué)中本體論的含義

　　1.1本體論的概念

　　如今世界上定義的本體論還未統一，各不相同，但是一般而言對其理解具有一定的范疇。從大體上看，在馬克思哲學(xué)出現之前使用的本體論有兩種：廣義、狹義。從廣義上看，本體論指的是存在物體的本性，要想認識到本性需要通過(guò)認識論，所以本體論是對一切客觀(guān)存在的本性進(jìn)行研究的學(xué)問(wèn)，對其怎樣認識進(jìn)行研究的成為認識論，也就意味著(zhù)認識論和本體論相對稱(chēng)。從狹義的角度來(lái)看，在廣義上本體論的研究劃分為幾種，研究宇宙的起源和結構、研究世界的本性，前者是宇宙論，后者為本體論，這是宇宙論和本體論相對稱(chēng)。如今在西方哲學(xué)中上述兩種方法依然存在。而在馬克思哲學(xué)中沒(méi)有本體論的廣義和狹義之分，這說(shuō)明哲學(xué)整個(gè)問(wèn)題的過(guò)程中使用辯證唯物主義的方式。

　　1.2本體論的研究

　　希臘哲學(xué)史上有研究“本體”的淵源。早在米利都學(xué)派時(shí)期，早期的希臘哲學(xué)家就對組成萬(wàn)物的最基本元素——本原（希臘文arche）進(jìn)行探索并研究。研究“本原”即成為“本體論”的先聲，同時(shí)漸漸的向研究being靠近。后來(lái)的巴門(mén)尼德也曾經(jīng)指出：是以外便無(wú)非是，存在之為存在者必一。認為存在是永恒不變的，變化的是思維。巴門(mén)尼德對being(是，存在)的探討，基本上奠定了本體論研究的方向。但是，只有蘇格拉底和柏拉圖才能領(lǐng)會(huì )，和他們同時(shí)期的哲學(xué)家對此大都忽視了。所以，持有原子論點(diǎn)的學(xué)者雖然也對真理認識和暗昧認識有所區分，從思維和感覺(jué)上存在一定的不同；但是探索“本原”能否從經(jīng)驗獲得卻很模糊，才從本質(zhì)上來(lái)看沒(méi)有對經(jīng)驗和超驗加以區分。從蘇格拉底沒(méi)有最終結論的對話(huà)中，已經(jīng)表示要想獲取真理使用經(jīng)驗歸納法是不可能的；在柏拉圖看來(lái)，則表示“本原”是驗證世界真理的根本。在古希臘羅馬哲學(xué)中，研究本體論主要集中在對世界的本原和基質(zhì)進(jìn)行探索。巴門(mén)尼德提出的本原是唯一不變的，讓研究存在成為那一時(shí)期的主題。亞里士多德認為實(shí)體是哲學(xué)研究的主要對象，而實(shí)體或本體的問(wèn)題是和本體的本質(zhì)、共相以及個(gè)體有關(guān)的問(wèn)題。在他看來(lái)和其他哲學(xué)相比，對實(shí)體哲學(xué)或者本體哲學(xué)進(jìn)行研究是最重要的，高于其他一切哲學(xué)。從此之后，本體論的研究方向更加開(kāi)闊。

　　2本體的分類(lèi)和應用

　　2.1本體的分類(lèi)

　　在不同的層次上開(kāi)展本體的研究以及開(kāi)發(fā)工作。以本體的研究層次為基礎，劃分的類(lèi)別為：

　　1)頂層本體:主要對非常通用的概念開(kāi)展研究。如行為、對象、時(shí)間、空間等，他們沒(méi)有特定的問(wèn)題和領(lǐng)域。所以，我們可以在一個(gè)很大的范圍內共享頂層本體。

　　2)領(lǐng)域本體:研究的領(lǐng)域比較狹窄，有特定的領(lǐng)域要求，如計算機科學(xué)、醫學(xué)等。

　　3)任務(wù)本體:經(jīng)過(guò)推理活動(dòng)或者任務(wù)進(jìn)行定義，如診斷等。他們在描述自己詞匯的過(guò)程中可以使用頂層本體的詞匯。和領(lǐng)域本體相比，任務(wù)本體和其處于一樣的開(kāi)發(fā)和研究層次。

　　4)應用本體:對特定的應用進(jìn)行描述，它不僅可以使用涉及特定本體領(lǐng)域的本體概念也可以使用現在任務(wù)本體中的概念。

　　2.2本體的應用

　　所謂的本體指的是在某個(gè)領(lǐng)域表示人為設計的概念模型，對本體設計需要的一定的原則進(jìn)行指導或評價(jià)。就設計本體的基本原則標準而言，TomGruber中給出了5條：1)明確性(Clarity)；2)一致性(Coherence)；3)可擴展性(Extendibility)；4)最小編碼偏差(Minimalencodingbias)；5)最小本體承諾(Minimalontologicalcommitment)。當前我們一致認為領(lǐng)域的專(zhuān)家在構造特定領(lǐng)域的Ontology的過(guò)程中需要參與。明確領(lǐng)域中的概念、概念的屬性和約束條件是本體建模的核心。本體的建模原語(yǔ)主要有5種：類(lèi)、關(guān)系、函數、公理和實(shí)例。

　　3計算機科學(xué)中本體論的含義

　　在哲學(xué)范疇內，存在的本體理論為系統化的解釋?zhuān)�在計算機領(lǐng)域中應用本體論的含義，在其中人們賦予其的意義更具體、更全面。在計算機科技領(lǐng)域中，本體論是明確表示和描述概念化對象(conceptualization)。NicolaGuarino定義的概念為:C=〈D，W，R〉，其中D表示的是一個(gè)領(lǐng)域，W表示在此領(lǐng)域中和其有關(guān)事務(wù)所處狀態(tài)的集合(stateofaffairs)，R表示的領(lǐng)域空間〈D，W〉上概念關(guān)系(conceptualrelation)的集合，本體論使用的是一種概念化的語(yǔ)言進(jìn)行描述。所以，本體論對使用的語(yǔ)言具有較強的依賴(lài)性，以描述和表示形式的不同有不同的形式化程度，有三種不同類(lèi)型的形式化。本體論具有越高的形式化程度，對計算機自動(dòng)處理越有利。就概念化對象的定義而言，某一確定領(lǐng)域中的術(shù)語(yǔ)、定義以及他們之間的語(yǔ)義等應該是此領(lǐng)域中的本體應該具有的最基本的信息。

　　4本體論在計算機科學(xué)技術(shù)中的應用

　　上世紀九十年代，計算機科學(xué)技術(shù)中對本體論的研究逐漸增多，在各種技術(shù)系統設計中扮演重要的角色，發(fā)揮重要的作用，下文中筆者對此進(jìn)行詳細的分析。

　　4.1在智能信息檢索中的應用

　　對一般的WWW用戶(hù)來(lái)講，目前面臨一個(gè)嚴重的問(wèn)題——信息過(guò)載。當前普遍使用的信息檢索或者編碼過(guò)程的依賴(lài)或者全文檢索。因為描述編碼對其中的一部分內容進(jìn)行反應，文獻的內容在單個(gè)詞匯中難以顯現，因此上述方法不能保證檢索內容和所需要的內容高度的吻合。就實(shí)際的使用而言，為了更好地解決精確查詢(xún)問(wèn)題，人們通過(guò)研究發(fā)現使用語(yǔ)義定義可以很好地解決設上述問(wèn)題。但是因為語(yǔ)義檢索對資源信息的顯示標注非常的依賴(lài)。在智能檢索信息系統里Ontology提供了形成查詢(xún)和資源描述所欠缺的原語(yǔ)，其核心為Ontology技術(shù)，然后構建領(lǐng)域內的語(yǔ)義模型，讓信息源有語(yǔ)義標注信息，保證系統內所有的Agent對其中的概念及其之間的關(guān)系建立的聯(lián)系等相關(guān)知識、原理的認識比較統一，這讓系統的精確性和聯(lián)想能力顯著(zhù)地提升，可以讓用戶(hù)所需的信息可以被高效、快速、精確的檢索出，同時(shí)也把一個(gè)全面的共同視圖提供給系統內的所有用戶(hù)。如今Ontology漸漸發(fā)展成為智能信息檢索系統的核心部件，進(jìn)行知識的表示。

　　4.2在面向對象分析中的應用

　　如今在需求分析中面向對象分析具有一定的代表性，所謂的面向對象分析指的是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )模型和圖與面向對象程序設計綜合在一起而形成的一種分析方法。在這種分析方法中使用了關(guān)系、實(shí)體、屬性等屬于信息造型的概念，同時(shí)也使用了面向對象程序設計的語(yǔ)言概念如：對象、類(lèi)、封閉。自底向上是面向對象分析的本質(zhì)，通過(guò)抽象和認定事物，總結出一類(lèi)事物的共同特點(diǎn)，區分其中的特性，表示的時(shí)候使用類(lèi)和類(lèi)層次。由此可知，面向對象分析法的進(jìn)行的中心為對象和對象類(lèi)，對象類(lèi)和對象之間可以組成一定的層次關(guān)系，他們屬于垂直的組織關(guān)系，對元素之間的父子關(guān)系進(jìn)行深入的表示，就其余的內容而言：對象之間的關(guān)系和信息的傳遞，則居于次要的位置。而然現實(shí)世界中，軟件和項目比較的復雜和龐大，要想對不同對象類(lèi)和對象之間的關(guān)系進(jìn)行掌握非常的困難，軟件工程師在分析對象類(lèi)之間的關(guān)系需要花費較長(cháng)的時(shí)間和精力，而不對軟件本身進(jìn)行分析。個(gè)體對象的具體內容不會(huì )對軟件開(kāi)發(fā)的注意力產(chǎn)生吸引作用，他們思考的是在構造新的軟件的過(guò)程中怎樣使用已經(jīng)獲得的大量可用的軟件。所以更應受到重視的為描述軟件構筑之間的關(guān)系。顯示表示領(lǐng)域概念的時(shí)候使用本體。以本體論的思想為出發(fā)點(diǎn)，該領(lǐng)域的一個(gè)公認的概念集合就是某領(lǐng)域中的本體，其中公認的語(yǔ)義也在概念之中，概念之間進(jìn)行各種關(guān)聯(lián)來(lái)體現這些語(yǔ)義。本體對概念內涵進(jìn)行雕刻的方式具有通性也有特殊性，一般為通過(guò)其概念集合以及所處的上下文。我們可以知道，本體對相關(guān)領(lǐng)域的本質(zhì)概念尤為強調，同時(shí)對本質(zhì)概念之間的關(guān)聯(lián)也非常的重視。在對象分析之中，利用描述現實(shí)世界的本體方法以及本體思想可以充分的刻畫(huà)出各對象之間錯綜復雜的關(guān)系。

　　4.3在軟件構件重用中的應用

　　以構件為基礎的計算機軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，其目的是使用各種技術(shù)讓開(kāi)發(fā)各軟件的效率進(jìn)一步提升，讓一些不必要的勞動(dòng)不重復出現。但是被重用的軟件結構和相關(guān)信息一般在各式各類(lèi)的數據庫中貯存，所以，能夠貯存構件的數據庫一般為分布式也可以是異構的。要是對重用構件開(kāi)發(fā)軟件的人員不是很熟悉甚至一無(wú)所知，因此整個(gè)Internet網(wǎng)絡(luò )就是其檢索網(wǎng)絡(luò )的空間。要想讓所需的構建被快速的找到，必須以Internet為基礎設計搜索引擎，該搜索引擎以用戶(hù)輸入的文字（關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字）為基礎，可以迅速的返回相關(guān)信息資源庫、資源表。因為可重用的構建資源庫一般是異構式或者分布式的，所以為了讓檢索更方便，可以把一個(gè)中立的中介層構建在用戶(hù)和軟件構件庫之間。在中介層中，人們在組織和管理軟件構件的過(guò)程中使用領(lǐng)域本體的概念，通過(guò)統一的對本體集成構件數據庫，讓軟件的開(kāi)發(fā)效率進(jìn)一步的提升。

　　4.4在知識工程中的應用

　　一般在對基于知識的系統(Knowledge-basedSystem,KBS)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的時(shí)候，在應用領(lǐng)域中知識工程師很難對其中完整、具體的工作方式進(jìn)行系統的定義，所以一般的Knowledge-basedSystem進(jìn)行開(kāi)發(fā)的過(guò)程中系統使用進(jìn)化的原型系統方法。本體論知識概念被知識工程師引入知識工程中，對該模型中涵蓋的概念、實(shí)例、公理、關(guān)系進(jìn)行深度的說(shuō)明，以此把領(lǐng)域本體建立。在分析屬性的過(guò)程中使用元屬性，并對屬性提出一種和本體建模概念化相對應的形式化方法，把共享知識中的一些問(wèn)題給予解決，讓不同領(lǐng)域的組織間和人員間的交流得以實(shí)現。

　　4.5本體論在網(wǎng)絡(luò )入侵檢測技術(shù)中的應用

　　對象是入侵檢測應用主題的核心，該對象并非僅僅指的是被檢測的對象，還包括和該對象相依附的檢測方法，本體模型建立的核心為概念，檢測入侵的過(guò)程中在主體的作用下通過(guò)本體模型的運用概念化自身的對象，因此資源掃描的可共享性以及一致性被保障。以本體論的建模方式為發(fā)展，以本體論分布式處理機制為基礎讓不同系統和構建之間的協(xié)作性進(jìn)一步強化，在應用系統之中本體扮演著(zhù)知識理論的角色，為處理機制提供的知識結構是通用型的，不存在知識的隔閡和差異。以入本體模型為基礎的入侵檢測在應用上雖然會(huì )有一定的差距和困難，其中最主要的困難為要對本體模型進(jìn)一步細化，讓粒度的刻畫(huà)更加的細致并概念化。除此之外，我們還需要進(jìn)一步研究評價(jià)本體模型的形式化方法，以及概念類(lèi)之間的映射存在的翻譯問(wèn)題，這才有助于在網(wǎng)絡(luò )入侵中本體論更好的應用，強化網(wǎng)絡(luò )入侵檢測技術(shù)的水平，提升網(wǎng)絡(luò )入侵檢測的質(zhì)量。

　　5結束語(yǔ)

　　通過(guò)上文的論述我們可以知道，在計算機科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域使用本體論，組織問(wèn)題領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)以及術(shù)語(yǔ)之間的聯(lián)系并建立本體，提供形式化的工具和方法，那么我們就可以方便的共用所建立的本體并對其進(jìn)行深入的研究，以便于把計算機科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中的很多難題有效的解決。

　　參考文獻

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