基于软件工程开发的领域本体构建

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摘 要：随着信息技术的不断发展,软件工程的开发力度也越来越大.软件工程领域的本体分析阶段充分利用原型化方法进行领域概念及概念关系的分析与设计是一项十分重要的工作,通过有效的本体构建能够优化软件工程的开发方法,充分发挥各种软件开发技术的各自优势,使生成的领域本体能够更高效地满足用户的需求,有鉴于此,本文对软件工程开发领域的本体构建进行了详细的分析和研究.

关 键 词：软件工程开发领域本体构建结构化方法

软件工程开发的领域本体构建,能够通过本体来建立指定知识的逻辑模型从而控制本体的开发,使得每个应用都有相应的知识本体,又能集成到项目以后的本体应用.本文在传统的领域本体构建方法基础上融合了软件工程开发方法中的结构化开发方法和原型化开发方法.

1.传统领域本体构建方法分析

本体比较抽象客观的模型已经被人们赋予了不同的概念,并已经在实际生活中得到广泛应用,一些先进的领域已经建立了自己领域的标准本体.目前在计算机上有许多可以广泛使用的本体,这些本体是一些非常关键的资料库,这就使得很多领域的相关专家都是借助本体来实现对领域中所涉及到的或者是所需要的信息资源的共享.但是目前构建的本体还没有固定或者是统一方法,这些本体都是针对领域或者一些比较具体项目提出来的.

1.1共同点分析

骨架法和评估法在构建领域本体过程中的它们之间是存在着共同点的.许多的本体构建方法为了易于知识的获取和本体功能的描述,往往都以一个具体的任务为起点.在构建过程中可分为非形式化的描述本体和形式化描述本体这前后两个阶段,都希望通过累积的方法来构建本体,达到的进一步开发目的.对于那些由同一个基础本体构建出的领域本体,由于能够实现高层概念的共享,使得本体系统之间具有了相互操作的能力.

1.2缺陷分析

软件开发生命周期过程的标准,一般包括模型阶段、项目管理阶段、软件开发阶段和集成阶段,然而目前领域本体的构建还没有形成一种工程性的活动,还没有一种完全成熟的方法.实践中由于不同的研发团队其所处的学科领域的不同,导致各个领域不同的开发方法和体系结构,这就使得工程化的本体通用构造方法和标准的不统一.

2、基于软件工程开发的领域本体构建

2.1构建框架

目前采用结构化方法中进行分段式的模,将整个领域本体构建过程进行划分的方法比较通用.具体划分为规划阶段、分析阶段、设计阶段、实施阶段和运行阶段,由于每个阶段都有自己独立的目标及主要任务,所以前阶段的任务完成是后阶段任务开始的前提和基础,而后阶段的任务则是对前一阶段的进一步具体化.这种构建框架在领域本体分析阶段能够根据领域的本体规划阶段提出具体的要求和目标,实现分析结果的修改和完善.

2.2构建框架分析

2.2.1领域本体规划阶段

领域本体规划阶段首先要确定领域本体的用途和范围.确定领域本体范围主要是通过设计并填写本体的性能调查表来实现.另外,还要考虑复用现有的领域本体.如一些本体已经初具规模,就可以在网上找到相应的本体库及相关资料,在具体开发之前在这些本体中寻找系统可以重用的本体,这样可以省去元本体和顶层本体的建立,把本体建立的目标重点放在领域本体的建立上.

2.2.2领域本体分析阶段

在类和类层次的定义过程中需要依据一定的原则来进行以有效确保类层次的正确性.在类层次中的兄弟关系是同一类的直接子类,并在同一抽象级别上.关于直接子类的个数并没有明确规定,但父类就得个数必须合适.一个类可以是几个类的子类,则子类的实例是其所有父类的实例,子类将继承所有父类的属性和关系约束.还要注意引入新类的时机,新类可以没有任何新的属性,所以没有必要为了一个额外的限定条件来创建新类.不同的约束还可以用来描述属性的值类型、值范围和值基准,而属性应能描述其领域中所有的类,应能填充其范围内所有类的实例.如果类的多数实例的特定属性值是相同的,就可把该值定义成默认值.

2.2.3领域本体设计阶段

一般采用语义模型的形似来表示领域本体,组织领域本体需要基本的建模元语.类或概念从语义上讲表示的是对象的集合,一般采用概念的名称、与其他概念之间的关系集合以及用自然语言对概念进行描述.关系是指在领域概念之间的交互作用,从语义上讲基本的关系包括整体与部分关系、分类关系、实例与概念关系以及属性关系,一般在实际建模中使用的概念关系不限于这几类关系,可以根据领域的具体情况来直接定义相应的关系.在领域本体可用自然语言、框架、语义网络或逻辑语言等来进行描述.但是必须注意的是对计算机来说形式化的描述语言应该具有较强的表示能力,同时也应兼顾推理能力,以此来满足智能检索中推理的进一步实现.还应该具有较强的内在逻辑系统支持和表示数据的能力

2.2.4领域本体实施

领域本体评价应该遵循一定的准则,其所定义的术语应尽量客观,尽量避免受社会背景和客观环境的影响,使给出的定义能够实现尽可能的完整.本体中定义的公理还应该在逻辑上达到一致的,实现概念和概念间关系在逻辑上的一致.本体还需具有拓展性,应该能够在保证添加新的通用或专用术语,能支持在已有的概念基础上定义新术语.另外,概念还应该在知识层次上进行说明,不应依赖于特定的符号层次的编码,因为如果那样的话会导致不同的系统可能采用不同的表示风格.一般情况下的本体承诺只要满足了特定的知识共享需求即可,这可以通过定义约束最弱的公理及只定义交流所需的基本词汇来保证.

2.2.5领域本体试运行

可利用初始生成的领域本体对具体的应用目标进行试运行,以此来验证初始领域本体是否能够满足领域范围应用的需求,要具体检验初始领域本体的一致性、完整性和可扩展性.试运行如果符合要求则转向,不符合的话就要重新进入本体分析阶段,一般针对试运行的结果,可在文档的基础上做一些标注性的修改,对于修改后的领域本体才可以正式投入实际运行的应用过程.

结语

总而言之,只有在充分总结与分析传统领域本体构建方法的基本思想及缺陷,才能实现对软件工程开发构建领域本体的有效研究和分析,实践证明利用结构化的开发方法来构建领域本体,能够达到整体的开发流程,实现用户至上原则,能够进行结构化、模块化和自顶向下地对系统的分析和设计.值得一提的是,结构化的开发方法还存在着开发周期长和不易满足用户需求等缺点,因此在具体的领域本体构建中,应该采用原型化的开发方法,达到用户与开发者的有效沟通,从而实现尽快确定领域本体的初始模型,并运用结构化的开发方法不断地优化和修改初始模型,使其能够尽快满足用户的需求.