领域本体构建与语义网络分析

本体（Ontology）作为开放式语义网络环境下知识组织与呈现的有效方式己经得到了学术界的普遍认可，并逐渐在语义网络与知识组织研究领域中占据了重要的位置。随着本体工程相关研究的不断深入，诸多成熟的领域本体（DomainOn tology）相继诞生，并支撑了许多重要的科研项目与工程项目的研发。在“树形”结构的知识组织体系下，等级制与中心化成为两个鲜明的特征。植根于“中心”的“概念树”遵照一定的层级发出“枝杈”知识的“叶片”被非此即彼地挂在特定的“枝杈”上，在分支选择上具有严苛的排他性。概念树上的一片“叶片”不允许同时属于两个“枝杈”。然而领域本体的诞生使这一情况得到了改观，在目前已发布的成熟的领域本体当中，一些领域本体的内部已经出现了概念的多重继承关系，一片“叶片”可能同时隶属于两个或两个以上的“枝杈”。尽管领域本体的内部结构对于传统的知识组织体系是一个突破，但大多数学者和研究人员都认为领域本体仍然具有很强的结构性，其等级制和中心化的特征仍然被保留。

本体的上下位结构是一种类似“父子”/“兄弟”关系的“树形”层级结构，可以通过挖掘上下位结构来发现词表类目间的关联关系以及进行本体映射研究，并且可以利用这种形式框架来辅助建立概念的层级。随着复杂网络理论的兴起，研究者们开始尝试从网络的视角对癌症本体NCI、基因本体GO等大规模本体的结构特征进行研究，包括平均路径长度、度分布、簇系数和聚集系数等参数，并且将本体结构从原本单一的“树形”结构推进到网络结构的视域下，基于网络视角的下的本体结构开展了本体模块划分研究、本体语义相似度研究、本体拓扑结构关系存储研究、本体推荐研究等。以上这些研究在总体上继承和接受了本体结构的“树形”特征，同时也认识到本体结构中的层级关系要比一般意义上的“树形”结构的等级制更为复杂，并通过将本体中的概念映射为网络中的节点，概念之间的相互关系映射为网络中的边，建立本体的概念网络模型。虽然这类转换方法能够直观得到本体对应的概念网络，但没有考虑网络中边的有向性，难以挖掘隐含在网络中的节点的层次关系及不同语义内涵。为了更加客观反映语义网络的结构及其语义关系，本文利用有向边对其进行分析。

在语义Web环境下，概念构成的领域本体可以看做通过属性连接的概念网络，即将领域本体看做由节点和弧线或链组成的带有标记的有向概念图。该领域本体构建的网络中将所有的对象都看做为资源，节点可用于表示具体的实体概念或事务事项等。概念和概念之间的关系以及概念和关系的约束，即资源之间的联系，如概念和属性之间的连接关系、属性和属性之间的连接关系都可以看做是网络的边。由领域本体构建的网络与语义网络具有很大程度的相似性。这是由于语义网络与由领域本体构建的网络都是对知识的表达，可以通过有向图进行描述，并且可以进行语义推理。为了便于分析，本文将由领域本体构建的网络看做是语义网络。(www.xing528.com)

领域本体构成的语义网络富含大量的语义信息，利用复杂网络理论对其进行分析，主要有以下几个优点：将领域本体构建的语义网络作为复杂网络来描述，利用复杂网络的节点和弧来可以简单明了地描述概念之间的属性、关系以及概念特征；将概念以网络的形式进行组织，便于对概念进行访问，分析概念之间的关系，也符合用户对概念的认知习惯，理解起来更加直观和灵活。领域本体构建的语义网络中节点之间的弧线可以形成线状、树状、网状或递归状等多种形式的结构，能够精确的表达领域资源内蕴含的知识，使得基于结构推理的语义解释也就变得更加灵活，深度揭示概念之间的网络关系，进而挖掘、建立、利用数字图书馆资源之间的联系，将繁杂、无序的内容通过资聚合以呈现关联性。

语义网络与复杂网络领域存在着联系，然而，语义网络与复杂网络也有明显的区别。因为二者节点和边的类型不同。语义网络中的概念节点具有丰富的语义，传统的复杂网络中节点类型相同，一般具有同质性，并且其蕴含的语义内容也较为单一。与传统的复杂网络不同，语义网络的边类型也具有多样性。由于语义网络中的节点具有不同的语义，导致边的类型也极为丰富。概念之间关系包括了等级、属性等同等关系外，还有用户自定义的对象属性，这些概念之间的联系一般不能视为同样类型的边或弧。本体表示语言中，允许存在空白节点，这些空白节点是有语义内涵的，一般是由相应的逻辑语法蕴含表达出来，但没有明确声明其存在，而传统网络结构中节点都具有明确的表示方式，一般和现实中的实体对应。