一种新型的语义本体建模方法-电子科技大学成都学院.doc

一种新型的语义本体建模方法 X X* （电子科技大学成都学院 计算机系，四川 成都 611731） 摘 要：为了解决数据集成中的语义表示问题，提出了一种基于语义网格的本体建模方法。面向语义网格本体模型包括核心本体层、角色本体层、目标本体层、服务本体层和协调本体层五个层次，每一层各具功能，基于UML规范给出了每一层的实现方法。应用效果表明本方法提高了网格应用领域中语义描述的精准度，能有效适应网格计算中的结构不稳定性及用户需求差异性。 关键词：语义网格；本体建模方法；语义表示；数据集成 1 引言 目前，许多数据集成系统广泛采用本体技术描述数据源的语义，本体建模引起了国内外学者的关注。2002年意大利学者Falbo提出基于本体的领域工程(ODE，Ontology-based Domain Engineering)，ODE通过引入领域知识定义正式的公理， 设计一个自动化的工具，通过推理机制从定义的公理中获取领域概念，实现数据集成过程中的本体建模[1]；文献[2]提出的面向特征的领域建模分析方法(FODA, Feature-Oriented Domain Analysis)，是近年来最流行的领域分析和建模方法，该方法主要利用特征图捕捉领域的共性和一些可变因素；文献[3]和文献[4]提出了一个面向服务的本体建模框架，该框架依据用户需求系统地分析与定义模型中各层次的功能与关系。 但是，以上研究主要趋近于语义表达，没有考虑网格计算带来的新问题。由于网格计算中网络拓扑结构的不稳定性及用户需求的差异性，网格计算环境中建立的领域模型需要具有一定的适应性。基于此，为了对网格应用中的信息进行更好的形式化描述，解决基于语义的数据集成中的语义表示问题，本文提出了一种面向语义网格的本体模型框架和建模方法，对现有的本体建模方法进行了改进和扩展。 2 面向语义网格的本体模型框架 为了更好地实现基于语义的网格数据集成中网格资源的知识表示，本文提出了一种面向语义网格的本体模型框架，框架的核心本体层对网格资源（计算资源、数据资源、设备资源等）提供语义支持，角色本体层适应网格用户的具体需求，目标本体层可以依据预先定制的业务目标，灵活地实现业务功能组合，服务本体层加强网格服务的语义扩展，实现对网格资源动态访问，该框架可以提高网格应用领域中资源语义的描述精准度。面向语义网格的本体模型框架如图1所示。 图1 面向语义网格的本体模型框架 2.1 核心本体层 定义核心本体（Core Ontology）为特定领域内 的概念以及概念间广泛存在的各种关系提供了共享的描述。 2.2 角色本体层 通过定义角色本体（Role Ontology）可以分析组织架构，标识网格用户的权限范围，并进一步辅助决定业务目标。 2.3 目标本体层， 目标本体（Goal Ontology）抽象来源于实际的业务目标，目标本体与角色本体关系密切，按照角色范围划分，可以分为组织目标和用户目标；按照功能划分，可以分为功能性目标和非功能性目标，非功能性目标一般不能被直接获得，它们可以是一些客观标准（如QoS指标），功能性目标一般根据组织的需求和用户的偏好设定。 2.4 服务本体层 根据实际的业务流程定义服务本体(Service Ontology)，可以用来匹配网格服务层提供的网格服务或者Web服务，实现目标本体层中定义的业务目标策略。服务本体分为原子服务本体和合成服务本体。通过服务本体，可以实现语义服务组合，通过服务匹配机制，将服务流程具体化。 2.5 协调本体层 通过对实际业务功能的分析，设计五类协调器本体，包括核心本体间的协调器本体，服务本体间的协调器本体、目标本体间的协调器本体、服务本体与目标本体间的协调器本体和角色本体与目标本体之间的协调器本体，每一类协调器都应该包括发起者和接收者，并包含相应的操作。 3 面向语义网格的本体建模方法 针对上一节提出的模型框架，本节基于UML规范描述每层本体内部和各层本体之间的关系，并采用OWL（Web Ontology Language）语言规范具体定义本体。 2.1 核心本体层模型 、属性、关系、实例。 核心本体按照逻辑功能分为三类：实体本体（Entity Ontology）、上下文本体（Context Ontology）和操作本体（Operation Ontology）。实体本体主要用来定义领域内名词概念和实体间的关系操作本体定义领域内动词概念及概念之间的关系从而可以具体描述如何操作或者使用实体概念和及其关系；上下文本体定义了一些与概念及其关系相关的上下文，由于一些在上下文中的概念来源于其他相对独立的领域，而不包含在本体中。 图2 核心本体层模型 2.2 角色本体层模型 的是用来分析组织结构，行动者作用，一般业务目标 图3 角色本体层模