[摘要]知識構建需要一定的技術支撐。在支撐技術中，語義Web技術能為知識構建提供知識組織管理，網格技術能為知識構建奠定知識集成環(huán)境，基于這兩種技術優(yōu)勢互補的語義網格可為知識構建提供知識空間優(yōu)化的語義互聯(lián)策略和智能整合策略。
　　[關鍵詞]知識構建　技術支撐　語義Web技術　網格技術　語義網格　知識空間　知識網格
　　[分類號]G35
　　
　　知識構建在滿足一定的前提條件和遵循必要的基本原則基礎上，還需要適當的知識技術支撐。
　　
　　1　知識構建的支撐技術
　　
　　知識技術是用于知識采集、模型化、重用、檢索、提供和維護整個知識生命周期的新一代智能信息技術，也是實現以語義網為核心的互聯(lián)網第三次革命的關鍵技術。從本質上說，知識技術是對信息進行理解的智能技術，其中本體技術是其核心�，F在的知識技術包括語義Web技術、概念本體、網格技術、知識地圖技術、基本代理技術等，正在發(fā)展的知識技術有虛擬協(xié)同和聯(lián)合、互聯(lián)網推理服務、多語言實時自然語言處理、泛在計算基礎設施和網格計算。知識技術面臨著概念本體的建造和管理、內容自動化、提供服務、語境捕獲和基本原理、起源和信托(provenanee and trust)、知識維護、社會、文化和組織問題。從研究目標來看，知識技術可用于解決未來知識構建(knowledge architecture，KA)中的知識采集、知識模型化、知識重用、知識檢索、知識提供和知識維護這6個挑戰(zhàn)�？梢姡�知識技術為KA提供了支撐。
　　下面就其中的網格技術和語義Web技術在KA中的應用進行闡述：
　　
　　1.1　語義Web技術為KA提供知識組織管理
　　語義Web技術致力于開發(fā)“以計算機可處理形式表示信息含義的語言”，以在資源之間建立起機器可處理的語義聯(lián)系。本體的目標則是獲取、描述和表示相關領域的知識，提供對該領域知識的共同理解，確定該領域內共同認可的詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些詞匯和詞匯間相互關系的明確定義。具體來說，語義Web技術對KA具有以下促進作用：
　　1.1.1 為KA提供了新的知識組織工具 語義Web技術的出現，使得知識組織工具不再限于傳統(tǒng)的分類法、敘詞表，而為KA提供了新的知識組織工具――概念地圖(concept map)、語義網絡(semantic network)、以本體為核心的語義Web技術和語義網格(semanticgrid)等。其中，概念地圖和語義網絡可將知識結構化，并發(fā)展出語義的描述機制以及著重表現知識關聯(lián)性；而語義網格通過語義互操作能力來提高信息共享能力。
　　1.1.2 為KA提供了新的知識組織方法 語義Web技術改善了KA對技術的需求，為其提供了新的知識組織方法，使知識表達和知識組織從物理層次的文獻單元上升到認知層次的知識單元，從單純的語法處理(主題法、分類法)轉變?yōu)檎Z義處理(如專家系統(tǒng)、語義網絡表示法)，從語義處理發(fā)展到語用處理。而這種基于語義Web技術的KA方法主要體現在利用本體表示語言對信息資源進行標注，具體提供如下基本功能：①為本體構建提供建模元語；②為本體從自然語言的表示格式轉化為機器可讀的邏輯表達格式提供標引；③為本體在不同系統(tǒng)之間的導入和輸出提供標準的機讀格式；④形式化語言表示，利用機器可讀的形式化表示語言表示本體，可以直接被計算機存儲、加工、利用，或在不同的系統(tǒng)間進行互操作。依據本體進行標注后，其語義特征才能為知識組織系統(tǒng)所識別，知識組織系統(tǒng)將自身所獲得的語義信息存儲在知識庫中，并利用知識庫中的知識搜索引擎對語義內容進行重構，形成關于某個特定學科領域的全面的知識網絡，完全達到對知識語義層面的組織。同時，由于語義Web技術是基于語境產生并不斷發(fā)展的，該技術使得知識組織系統(tǒng)與用戶可以相互理解，為知識的語用服務提供平臺。在語法規(guī)則、語義表示和語境分析的綜合作用下，KA消除了知識組織中的含混性和歧義性，其傳遞的語義直指語用，更好地為用戶提供易于理解、準確無誤的語用服務�？梢�，語義Web技術為KA由理論探討全面轉向實際應用提供了新方法。
　　1.1.3 為KA提供了語義匹配和互操作 語義Web技術不但使KA可對知識庫進行語義描述，利用本體技術建立通用模型，實現分布異構知識庫的語義互聯(lián)和語義互操作，解決用戶接口和人機交互、知識空間中用戶統(tǒng)一模型、個性化服務及用戶交流協(xié)作；而且對用戶需求進行語義描述，以實現用戶需求語義上的忠實、無差異表達；還對用戶需求與知識庫進行語義匹配，實現用戶需求與知識庫的互理解；優(yōu)化了KA的知識空間，提高了知識檢索的效率。
　　1.1.4 為KA提供了新的知識組織體系 本體和語義Web是對知識組織體系影響最大的理念。本體使知識組織體系從傳統(tǒng)的樹型結構進化為網狀結構，為各類不同知識體系的結構和結合方式提供了理論基礎，可極大地促進知識檢索和導航功能的更新?lián)Q代。語義Web通過對信息的解釋、交換和處理，來進行網絡結構和語言的設計，可使分布于全球的眾多獨立的數據庫融合。
　　綜上所述，在語義Web技術的驅動下，知識表達和知識組織從物理層次的文獻單元上升到認識層次的知識單元，從單純的語法處理轉變?yōu)檎Z義處理，從語用處理發(fā)展到“模擬個體知識記憶結構”的考慮語境的語用處理方式，從而使知識組織的理論和實踐都發(fā)生了巨大的變革，為KA提供了知識組織管理。但是，語義Web技術主要集中解決KA中的知識庫之間和知識庫與用戶之間的語義互聯(lián)及互操作，尚未對用戶之間具有語義關聯(lián)的需求進行語義匹配及語義整合，也缺乏對知識系統(tǒng)本身的異構性、分布性更多的關注。
　　
　　1.2　網格技術為KA奠定知識集成環(huán)境
　　
　　網格技術是構筑在互聯(lián)網上的推進下一代分布式計算的基礎設施，包括大規(guī)模信息資源集成問題的解決，即通過對分布異構的多樣性資源整合而形成統(tǒng)一的集成資源，從而在動態(tài)的、多機構的虛擬組織中實現協(xié)同資源共享和問題求解。尤其是知識網格，在解決資源分布異構的信息整合上具有巨大潛力，利用網格實現平臺和環(huán)境的無關性與獨立性，形成虛擬計算組織，用戶可以在全球任何地方訪問所需的知識。下面就知識網格對KA的知識集成作用進行體系結構分析和開放式網格服務架構(open grid services architc―ture，OGSA)技術規(guī)范解讀。
　　1.2.1 知識網格的體系結構――KA實施知識集成的基礎 知識網格使用基于知識的方法學和技術學，致力于資源的規(guī)范組織(資源空間模型)、智能聚合(軟設備)、語義互聯(lián)(語義鏈網絡)，能為用戶或虛擬角色有效地獲取、發(fā)布、共享和管理知識資源提供一個智能集成的環(huán)境。
　　如圖1所示，知識網格的體系結構是一個三層結構：人類層、語義層和資源實體層。
　　?人類層：反映知識網格的社會和人類行為特 征，它包括知識空間、用戶空間、社會組織規(guī)則。知識空間包含所有參與者的明確知識；用戶空間包含用戶信息；社會組織規(guī)則表示評估其社會價值的標準或規(guī)范。
　　?語義層：包括知識表示子空間和角色子空間。知識表示子空間以語義空間和規(guī)范語義空間的形式組織，并以機器可理解的形式表述用戶知識。語義空間能通過規(guī)范化來達到完備性、完整性、有效性和正確性等質量要求。語義鏈、本體屬于語義空間。語義層避免了用戶直接與資源實體層交互，用戶不必關注資源的形式和位置，這也使得資源實體層的任何變化對用戶透明化。而且，角色子空間的服務是自治的、自表示的，能根據用戶及服務的需求，為用戶提供多種角色。因此，當通信平臺和表示基礎變化時(如標記語言更新)，語義層能夠保持相對穩(wěn)定。
　　?資源實體層：包括智能通信平臺和資源實體空間。后者包含知識存儲子空間、XML文件子空間、HT-ML文件子空間、軟設備子空間等。知識網格應利用互聯(lián)網的優(yōu)點并與其兼容。知識存儲子空間通過定義在語義空間的原語來實現。中國知識網格研究組提出了軟設備模型來概括和封裝各種資源類型，包括推理機制、知識資源和數據資源。智能通信平臺綜合了客戶/服務器、網格、P2P計算的優(yōu)點，支持移動性和正確性，從而實現網格的知識集成功能。
　　在知識網格體系結構中，任何用戶或服務都可根據其應用領域選擇一個角色，在需求空間輸入需求。服務空間中的服務將在需求空間中主動查找相匹配的需求，然后為需要服務的用戶(或虛擬角色)提供最佳服務，通過服務代理選擇最優(yōu)的服務，或者將相關服務進行組合提供統(tǒng)一集成的服務。在服務交互中，服務集成包括數據流集成和知識流集成，從而獲得單一語義映像。
　　1.2.2　知識網格的OGSA規(guī)范――KA實現知識集成的機制 OGSA是知識網格的骨架、靈魂和技術規(guī)范，包括對網格基本組成部分和各部分功能的定義和描述，網格各部分相互之間的關系與集成方法的規(guī)定，網格有效運行機制的描述等。在OGSA框架中，網格將被看成一個可擴展網格服務的集合，多個網格服務能以不同的方式組合在一起，構成完整的工作流，以滿足網格用戶的需求。
　　OGSA只是一個框架，網格服務的具體實現是開放網格服務基礎設施OGSI(Open Grid Services Infra-structure)標準，它通過定義在網格環(huán)境中各種服務之間使用的接口和協(xié)議的標準，并規(guī)定了服務繼承實現這些端口的規(guī)則，從而實現并規(guī)范了具體網格服務的功能和內容。
　　
　　OGSA架構主要由資源層、Web服務層、基于OG-SA架構的服務層和網格應用層4部分構成，如圖2所示：
　　4層都為KA的網格知識集成提供了資源整合的內在機理和網格服務的協(xié)調機制；而且，OGSA架構中所有的服務都是用Globus Toolkit構建的。所以，OGSA的基本思想等于網格結構加Web服務再加工具箱(Toolkit)，能有效地解決標準服務接口的定義和協(xié)議的識別這兩個重要問題。
　　OGSA基于Web服務架構，這就使OGSA具有兩方面的優(yōu)勢：一方面通過注冊和發(fā)現接口定義及終端，實現描述以及動態(tài)產生特定接口綁定的代理，在異構環(huán)境中能夠支持服務的動態(tài)發(fā)現與合成；另一方面，由于Web服務機制在應用領域廣泛被采用，OGSA采用Web服務框架，使人們能夠利用許多現有的開發(fā)工具和擴展服務，如產生語言綁定的WSDL處理器。OGSA從Web服務的標準接口定義了多協(xié)議綁定、多個實現、本地/遠程透明機制；此外，還定義了統(tǒng)一的開放式服務語義，創(chuàng)建、命名、發(fā)現瞬時網格服務實例與持久Web服務協(xié)同的機制。這些優(yōu)勢都為KA中的知識集成實現提供了強有力的技術支持和內在機制。
　　但是，網格技術更側重解決知識在物理上的分布與異構，而對知識的語義互聯(lián)與互操作缺乏足夠的技術支持。隨著OGSA對Web服務的自然進化，其未來的發(fā)展能充分地整合網格和Web技術，能夠很好地解決KA過程中的服務發(fā)現、動態(tài)服務創(chuàng)建、服務生命周朝管理等問題。
　　
　　2　基于語義網絡的知識空間優(yōu)化
　　
　　2.1 語義網格在知識空間優(yōu)化中的應用
　　語義Web技術可以實現對資源進行基于語義的標注、瀏覽與檢索，網格技術可以整合分布、異構、自治的數字資源，獲得資源透明調用的能力。而基于對這兩種技術進行優(yōu)勢互補的語義網格，體現了網格、語義網和Web服務在KA中的融合，不但能夠形式化地描述知識，使其負載的語義能夠為機器所解析和認識，而且使知識實現負載平衡與松散耦合，從而將知識、服務和用戶有效地整合起來；為KA的有效知識組織、共享、集成和管理建立起基于語義關聯(lián)、智能應用的互聯(lián)環(huán)境，并為KA的知識空間提供如下的優(yōu)化策略。
　　
　　2.2　基于語義網格的知識空間優(yōu)化策略
　　2.2.1 語義互聯(lián)策略　為解決資源的無限存在與有限表達之間的根本矛盾，知識空間優(yōu)化中的語義互聯(lián)策略就是要實現將各種資源整合到一個統(tǒng)一的語義資源空間，以解決其固有的異構性、多領域性和語義差異性。在互聯(lián)過程中，首先要對資源進行語義標注，每個獨立的資源一般都包含多領域的語義，因此需要使用多個領域本體對其進行標注，從而形成多個異構知識庫。為了在語義層面整合這些異構的知識庫，就需要建立本體之間的語義關聯(lián)。知識地圖技術可以有效地解決多領域本體之間的知識關聯(lián)和快速定位，通過語義知識鏈將領域本體映射到知識地圖中，形成本體知識地圖，從而將異構知識本體鏈接起來，形成一個統(tǒng)一的語義空間，KA中的語義互聯(lián)概念模型如圖3所示：
　　
　　KA過程中，包括知識庫的語義互聯(lián)及與用戶需求的語義互聯(lián)兩方面。應用有效的知識標識語言(RDFS、DAML+OIL、OWL、Loom、OKBC、TM、CycL等)，通過領域本體對知識庫中的資源對象和用戶需求表達進行語義標注，將使KA中的資源成為機器可識別和理解的數據，從而構成KA中資源語義互聯(lián)的基礎。
　　?知識庫的語義互聯(lián)策略。基于本體對知識庫中的對象進行語義描述，通過單一語義映射和多層語義互聯(lián)，將知識庫從多個不同類型的語義空間變換整合到統(tǒng)一的語義(知識)空間，構建語義網格環(huán)境下知識庫的語義互聯(lián)模型，實現跨專業(yè)、跨系統(tǒng)的語義互聯(lián)和語義互操作。
　　?用戶需求的語義表達。對用戶需求進行語義分析，應用有效的知識標識語言進行語義描述。在此基礎上，探討用戶語義表達策略，構建用戶需求的語義表達模型。
　　2.2.2　智能整合策略　應用虛擬組織機制，將知識、服務和用戶智能地整合到統(tǒng)一的知識空間，構建基于語義網格的知識空間優(yōu)化智能整合模型，如圖4所示!
　　
　　?知識庫的整合策略。針對分布異構的知識庫群，利用語義網格技術將這些資源有效地聚合在統(tǒng)一的資源空間，實現資源的廣泛共享。其內容主要包括：①知識的共享、協(xié)同、集成與管理機制；②語義網格接口規(guī)范與集成模型；③知識的存儲、傳輸和搜索機制；④語義網格服務的可靠性、可用性與非平凡性等；⑤構建基于語義網格知識庫的整合模型。
　　?用戶需求的整合策略。針對用戶需求語種上的多樣性和語義上的復雜性，利用語義網格技術將用戶需求有效地整合到統(tǒng)一的用戶需求空間，使得具有語義相關性的需求用戶能夠實現共享資源上的協(xié)同工作。其主要內容包括：①用戶需求空間的共享、協(xié)同與管理機制；②用戶需求空間語義聚合策略；③對語義相關的用戶需求進行語義聚合，構造用戶需求空間；④構造基于語義網格的用戶整合模型。
　　在上面語義互聯(lián)和智能整合策略的基礎上，還應利用網格技術，形成KA的模擬環(huán)境，并應用虛擬組織機制，將已整合到統(tǒng)一資源空間的、分布異構的知識庫和整合在統(tǒng)一用戶需求空間的用戶需求統(tǒng)一納入一個虛擬知識空間中，以實現知識庫與用戶需求的語義匹配，達到用戶需求與知識庫的互理解。
　　
　　3　結語
　　
　　KA基本原理研究是對其理論發(fā)展與實踐應用的引擎和推動。從KA過程中知識狀態(tài)演變的需求，可以發(fā)現KA的基本原則、前提條件和技術要求。在語義網格環(huán)境中，語義web技術能為KA提供知識組織管理，網格技術能為KA奠定知識集成環(huán)境，將這兩種技術進行優(yōu)勢互補的語義網格，能為KA的知識空間優(yōu)化提供語義互聯(lián)和智能整合策略，給KA的未來發(fā)展帶來了光明前景。

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