本體論在計算機科學技術的應用論文

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

　　關鍵字：本體論；計算機技術；應用研究

　　和日常語言中的“是”相比哲學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，這也是和生活語言的根本性差別。出現在日常生活中的語言或者概念從本質上來看都是總結的經驗：指的是經驗中的對象或者以主觀心態做出的描述，本體論語言則是以規范性的邏輯規定的“語言”，具有較強的邏輯性。這和計算機科學技術有一定的聯系，計算機語言和生活中也有一定的差別，生活中使用的“十進制”，而計算機使用的是“二進制”，也需要一定的邏輯。筆者在本文中首先分析了哲學中本體論的含義，然后就計算機學科中本體論的含義進行了探討，最后研究了在計算機科學技術中本體論的應用。

　　1哲學中本體論的含義

　　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認識論，所以本體論是對一切客觀存在的本性進行研究的學問，對其怎樣認識進行研究的成為認識論，也就意味著認識論和本體論相對稱。從狹義的角度來看，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。如今在西方哲學中上述兩種方法依然存在。而在馬克思哲學中沒有本體論的廣義和狹義之分，這說明哲學整個問題的過程中使用辯證唯物主義的方式。

　　1.2本體論的研究

　　希臘哲學史上有研究“本體”的淵源。早在米利都學派時期，早期的希臘哲學家就對組成萬物的最基本元素——本原（希臘文arche）進行探索并研究。研究“本原”即成為“本體論”的先聲，同時漸漸的向研究being靠近。后來的巴門尼德也曾經指出：是以外便無非是，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會，和他們同時期的哲學家對此大都忽視了。所以，持有原子論點的學者雖然也對真理認識和暗昧認識有所區分，從思維和感覺上存在一定的不同；但是探索“本原”能否從經驗獲得卻很模糊，才從本質上來看沒有對經驗和超驗加以區分。從蘇格拉底沒有最終結論的對話中，已經表示要想獲取真理使用經驗歸納法是不可能的；在柏拉圖看來，則表示“本原”是驗證世界真理的根本。在古希臘羅馬哲學中，研究本體論主要集中在對世界的本原和基質進行探索。巴門尼德提出的本原是唯一不變的，讓研究存在成為那一時期的主題。亞里士多德認為實體是哲學研究的主要對象，而實體或本體的問題是和本體的本質、共相以及個體有關的問題。在他看來和其他哲學相比，對實體哲學或者本體哲學進行研究是最重要的，高于其他一切哲學。從此之后，本體論的研究方向更加開闊。

　　2本體的分類和應用

　　2.1本體的分類

　　在不同的層次上開展本體的研究以及開發工作。以本體的研究層次為基礎，劃分的類別為：

　　1)頂層本體:主要對非常通用的概念開展研究。如行為、對象、時間、空間等，他們沒有特定的問題和領域。所以，我們可以在一個很大的范圍內共享頂層本體。

　　2)領域本體:研究的領域比較狹窄，有特定的領域要求，如計算機科學、醫學等。

　　3)任務本體:經過推理活動或者任務進行定義，如診斷等。他們在描述自己詞匯的過程中可以使用頂層本體的詞匯。和領域本體相比，任務本體和其處于一樣的開發和研究層次。

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

　　2.2本體的應用

　　所謂的本體指的是在某個領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行指導或評價。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域的專家在構造特定領域的Ontology的過程中需要參與。明確領域中的概念、概念的屬性和約束條件是本體建模的核心。本體的建模原語主要有5種：類、關系、函數、公理和實例。

　　3計算機科學中本體論的含義

　　在哲學范疇內，存在的本體理論為系統化的解釋，在計算機領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表示的是一個領域，W表示在此領域中和其有關事務所處狀態的集合(stateofaffairs)，R表示的領域空間〈D，W〉上概念關系(conceptualrelation)的集合，本體論使用的是一種概念化的語言進行描述。所以，本體論對使用的語言具有較強的依賴性，以描述和表示形式的不同有不同的形式化程度，有三種不同類型的形式化。本體論具有越高的形式化程度，對計算機自動處理越有利。就概念化對象的定義而言，某一確定領域中的術語、定義以及他們之間的語義等應該是此領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技術中的應用

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

　　4.1在智能信息檢索中的應用

　　對一般的WWW用戶來講，目前面臨一個嚴重的問題——信息過載。當前普遍使用的信息檢索或者編碼過程的依賴或者全文檢索。因為描述編碼對其中的一部分內容進行反應，文獻的內容在單個詞匯中難以顯現，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。就實際的使用而言，為了更好地解決精確查詢問題，人們通過研究發現使用語義定義可以很好地解決設上述問題。但是因為語義檢索對資源信息的顯示標注非常的依賴。在智能檢索信息系統里Ontology提供了形成查詢和資源描述所欠缺的原語，其核心為Ontology技術，然后構建領域內的語義模型，讓信息源有語義標注信息，保證系統內所有的Agent對其中的概念及其之間的關系建立的聯系等相關知識、原理的認識比較統一，這讓系統的精確性和聯想能力顯著地提升，可以讓用戶所需的信息可以被高效、快速、精確的檢索出，同時也把一個全面的共同視圖提供給系統內的所有用戶。如今Ontology漸漸發展成為智能信息檢索系統的核心部件，進行知識的表示。

　　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義網絡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系、實體、屬性等屬于信息造型的概念，同時也使用了面向對象程序設計的語言概念如：對象、類、封閉。自底向上是面向對象分析的本質，通過抽象和認定事物，總結出一類事物的共同特點，區分其中的特性，表示的時候使用類和類層次。由此可知，面向對象分析法的進行的中心為對象和對象類，對象類和對象之間可以組成一定的層次關系，他們屬于垂直的組織關系，對元素之間的父子關系進行深入的表示，就其余的內容而言：對象之間的關系和信息的傳遞，則居于次要的位置。而然現實世界中，軟件和項目比較的復雜和龐大，要想對不同對象類和對象之間的關系進行掌握非常的困難，軟件工程師在分析對象類之間的關系需要花費較長的時間和精力，而不對軟件本身進行分析。個體對象的具體內容不會對軟件開發的注意力產生吸引作用，他們思考的是在構造新的軟件的過程中怎樣使用已經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系。顯示表示領域概念的時候使用本體。以本體論的思想為出發點，該領域的一個公認的概念集合就是某領域中的本體，其中公認的語義也在概念之中，概念之間進行各種關聯來體現這些語義。本體對概念內涵進行雕刻的方式具有通性也有特殊性，一般為通過其概念集合以及所處的上下文。我們可以知道，本體對相關領域的本質概念尤為強調，同時對本質概念之間的關聯也非常的重視。在對象分析之中，利用描述現實世界的本體方法以及本體思想可以充分的刻畫出各對象之間錯綜復雜的關系。

　　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發技術，其目的是使用各種技術讓開發各軟件的效率進一步提升，讓一些不必要的勞動不重復出現。但是被重用的軟件結構和相關信息一般在各式各類的數據庫中貯存，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。要是對重用構件開發軟件的人員不是很熟悉甚至一無所知，因此整個Internet網絡就是其檢索網絡的空間。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，該搜索引擎以用戶輸入的文字（關鍵詞、關鍵字）為基礎，可以迅速的返回相關信息資源庫、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，可以把一個中立的中介層構建在用戶和軟件構件庫之間。在中介層中，人們在組織和管理軟件構件的過程中使用領域本體的概念，通過統一的對本體集成構件數據庫，讓軟件的開發效率進一步的提升。

　　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)進行開發的時候，在應用領域中知識工程師很難對其中完整、具體的工作方式進行系統的定義，所以一般的Knowledge-basedSystem進行開發的過程中系統使用進化的原型系統方法。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、實例、公理、關系進行深度的說明，以此把領域本體建立。在分析屬性的過程中使用元屬性，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題給予解決，讓不同領域的組織間和人員間的交流得以實現。

　　4.5本體論在網絡入侵檢測技術中的應用

　　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，檢測入侵的過程中在主體的作用下通過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作性進一步強化，在應用系統之中本體扮演著知識理論的角色，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一步細化，讓粒度的刻畫更加的細致并概念化。除此之外，我們還需要進一步研究評價本體模型的形式化方法，以及概念類之間的映射存在的翻譯問題，這才有助于在網絡入侵中本體論更好的應用，強化網絡入侵檢測技術的水平，提升網絡入侵檢測的質量。

　　5結束語

　　通過上文的論述我們可以知道，在計算機科學技術領域使用本體論，組織問題領域的術語以及術語之間的聯系并建立本體，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行深入的研究，以便于把計算機科學技術領域中的很多難題有效的解決。

　　參考文獻

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