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本體論在計算機科學(xué)技術(shù)的應(yīng)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(tǒng)哲學(xué)中，人們把本體論作為“第一哲學(xué)”或者主干，也就是說其他哲學(xué)是以本體論為基礎(chǔ)發(fā)展而來的，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(yīng)用。
關(guān)鍵字：本體論；計算機技術(shù)；應(yīng)用研究
和日常語言中的“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(guī)定性邏輯，這也是和生活語言的根本性差別。出現(xiàn)在日常生活中的語言或者概念從本質(zhì)上來看都是總結(jié)的經(jīng)驗：指的是經(jīng)驗中的對象或者以主觀心態(tài)做出的描述，本體論語言則是以規(guī)范性的邏輯規(guī)定的“語言”，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(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(yīng)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(tǒng)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(xiàn)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(xué)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(jié)構(gòu)、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(xué)中上述兩種方法依然存在。而在馬克思哲學(xué)中沒有本體論的廣義和狹義之分，這說明哲學(xué)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(xué)史上有研究“本體”的淵源。早在米利都學(xué)派時期，早期的希臘哲學(xué)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(jīng)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(lǐng)會，和他們同時期的哲學(xué)家對此大都忽視了。所以，持有原子論點的學(xué)者雖然也對真理認識和暗昧認識有所區(qū)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(jīng)驗獲得卻很模糊，才從本質(zhì)上來看沒有對經(jīng)驗和超驗加以區(qū)分。從蘇格拉底沒有最終結(jié)論的對話中，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，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(xué)研究的主要對象，而實體或本體的問題是和本體的本質(zhì)、共相以及個體有關(guān)的問題。在他看來和其他哲學(xué)相比，對實體哲學(xué)或者本體哲學(xué)進行研究是最重要的，高于其他一切哲學(xué)。從此之后，本體論的研究方向更加開闊。
2本體的分類和應(yīng)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(fā)工作。以本體的研究層次為基礎(chǔ)，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(lǐng)域。所以，我們可以在一個很大的范圍內(nèi)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(yī)學(xué)等。
3)任務(wù)本體:經(jīng)過推理活動或者任務(wù)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(lǐng)域本體相比，任務(wù)本體和其處于一樣的開發(fā)和研究層次。
4)應(yīng)用本體:對特定的應(yīng)用進行描述，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(xiàn)在任務(wù)本體中的概念。
2.2本體的應(yīng)用
所謂的本體指的是在某個領(lǐng)域表示人為設(shè)計的概念模型，對本體設(shè)計需要的一定的原則進行指導(dǎo)或評價。就設(shè)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(dāng)前我們一致認為領(lǐng)域的專家在構(gòu)造特定領(lǐng)域的Ontology的過程中需要參與。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。本體的建模原語主要有5種：類、關(guān)系、函數(shù)、公理和實例。
3計算機科學(xué)中本體論的含義
在哲學(xué)范疇內(nèi)，存在的本體理論為系統(tǒng)化的解釋，在計算機領(lǐng)域中應(yīng)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(lǐng)域中的術(shù)語、定義以及他們之間的語義等應(yīng)該是此領(lǐng)域中的本體應(yīng)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(yīng)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(tǒng)設(shè)計中扮演重要的角色，發(fā)揮重要的作用，下文中筆者對此進行詳細的分析。
4.1在智能信息檢索中的應(yīng)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(dāng)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(nèi)容進行反應(yīng)，文獻的內(nèi)容在單個詞匯中難以顯現(xiàn)，因此上述方法不能保證檢索內(nèi)容和所需要的內(nèi)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(fā)現(xiàn)使用語義定義可以很好地解決設(shè)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(tǒng)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(shù)，然后構(gòu)建領(lǐng)域內(nèi)的語義模型，讓信息源有語義標注信息，保證系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)一，這讓系統(tǒng)的精確性和聯(lián)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(tǒng)內(nèi)的所有用戶。如今Ontology漸漸發(fā)展成為智能信息檢索系統(tǒng)的核心部件，進行知識的表示。
4.2在面向?qū)ο蠓治鲋械膽?yīng)用
如今在需求分析中面向?qū)ο蠓治鼍哂幸欢ǖ拇硇裕^的面向?qū)ο蠓治鲋傅氖钦Z義網(wǎng)絡(luò)模型和圖與面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)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、實體、屬性等屬于信息造型的概念，同時也使用了面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計的語言概念如：對象、類、封閉。自底向上是面向?qū)ο蠓治龅谋举|(zhì)，通過抽象和認定事物，總結(jié)出一類事物的共同特點，區(qū)分其中的特性，表示的時候使用類和類層次。由此可知，面向?qū)ο蠓治龇ǖ倪M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(guān)系，他們屬于垂直的組織關(guān)系，對元素之間的父子關(guān)系進行深入的表示，就其余的內(nèi)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(xiàn)實世界中，軟件和項目比較的復(fù)雜和龐大，要想對不同對象類和對象之間的關(guān)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(guān)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(nèi)容不會對軟件開發(fā)的注意力產(chǎn)生吸引作用，他們思考的是在構(gòu)造新的軟件的過程中怎樣使用已經(jīng)獲得的大量可用的軟件。所以更應(yīng)受到重視的為描述軟件構(gòu)筑之間的關(guān)系。顯示表示領(lǐng)域概念的時候使用本體。以本體論的思想為出發(fā)點，該領(lǐng)域的一個公認的概念集合就是某領(lǐng)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(guān)聯(lián)來體現(xiàn)這些語義。本體對概念內(nèi)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(guān)領(lǐng)域的本質(zhì)概念尤為強調(diào)，同時對本質(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(xiàn)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(fù)雜的關(guān)系。
4.3在軟件構(gòu)件重用中的應(yīng)用
以構(gòu)件為基礎(chǔ)的計算機軟件開發(fā)技術(shù)，其目的是使用各種技術(shù)讓開發(fā)各軟件的效率進一步提升，讓一些不必要的勞動不重復(fù)出現(xiàn)。但是被重用的軟件結(jié)構(gòu)和相關(guān)信息一般在各式各類的數(shù)據(jù)庫中貯存，所以，能夠貯存構(gòu)件的數(shù)據(jù)庫一般為分布式也可以是異構(gòu)的。要是對重用構(gòu)件開發(fā)軟件的人員不是很熟悉甚至一無所知，因此整個Internet網(wǎng)絡(luò)就是其檢索網(wǎng)絡(luò)的空間。要想讓所需的構(gòu)建被快速的找到，必須以Internet為基礎(chǔ)設(shè)計搜索引擎，該搜索引擎以用戶輸入的文字（關(guān)鍵詞、關(guān)鍵字）為基礎(chǔ)，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(gòu)建資源庫一般是異構(gòu)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(gòu)建在用戶和軟件構(gòu)件庫之間。在中介層中，人們在組織和管理軟件構(gòu)件的過程中使用領(lǐng)域本體的概念，通過統(tǒng)一的對本體集成構(gòu)件數(shù)據(jù)庫，讓軟件的開發(fā)效率進一步的提升。
4.4在知識工程中的應(yīng)用
一般在對基于知識的系統(tǒng)(Knowledge-basedSystem,KBS)進行開發(fā)的時候，在應(yīng)用領(lǐng)域中知識工程師很難對其中完整、具體的工作方式進行系統(tǒng)的定義，所以一般的Knowledge-basedSystem進行開發(fā)的過程中系統(tǒng)使用進化的原型系統(tǒng)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(guān)系進行深度的說明，以此把領(lǐng)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(yīng)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(lǐng)域的組織間和人員間的交流得以實現(xiàn)。
4.5本體論在網(wǎng)絡(luò)入侵檢測技術(shù)中的應(yīng)用
對象是入侵檢測應(yīng)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(fā)展，以本體論分布式處理機制為基礎(chǔ)讓不同系統(tǒng)和構(gòu)建之間的協(xié)作性進一步強化，在應(yīng)用系統(tǒng)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(jié)構(gòu)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(chǔ)的入侵檢測在應(yīng)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(wǎng)絡(luò)入侵中本體論更好的應(yīng)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(jié)束語
通過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，組織問題領(lǐng)域的術(shù)語以及術(shù)語之間的聯(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。
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