（計(jì)算機(jī)軟件與理論專業(yè)論文）qos驅(qū)動(dòng)的gis語義網(wǎng)格服務(wù)研究.pdf

o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義網(wǎng)格服務(wù)研究 q o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義網(wǎng)格服務(wù)研究 計(jì)算機(jī)軟件與理論 碩士生：趙叔能 指導(dǎo)老師：李文軍教授 摘要 網(wǎng)格是應(yīng)用于大規(guī)模計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分布式技術(shù)，它為跨地域跨組織問的資源 共享提供了技術(shù)支持。g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o n s y s t e m 地理信息系統(tǒng)) 網(wǎng)格 服務(wù)采用一種面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)( s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ，簡稱s o a ) ， 為g i s 的信息共享與應(yīng)用集成開辟了一條嶄新道路。目前，在g i s 網(wǎng)格服務(wù)的 發(fā)布與查找方面，只能依懶于傳統(tǒng)的基于關(guān)鍵字搜索的辦法。這種辦法并不能很 好的表達(dá)應(yīng)用中服務(wù)的語義及上下文。使得應(yīng)用不能自動(dòng)的發(fā)現(xiàn)與集成已有的 g i s 網(wǎng)格服務(wù)，給g i s 的信息共享與資源的利用帶來了障礙。 本研究結(jié)合語義網(wǎng)格一語義網(wǎng)與網(wǎng)格的研究課題，提出在網(wǎng)格中應(yīng)用語義 網(wǎng)的技術(shù)，通過為網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境巾的資源添加語義描述，加強(qiáng)網(wǎng)格服務(wù)的元數(shù)據(jù) 表達(dá)能力，從而提高網(wǎng)格的資源發(fā)現(xiàn)與集成能力，更好地共享與利用已有的網(wǎng)格 服務(wù)資源。 本文基于中山大學(xué)軟件工程實(shí)驗(yàn)室g i s 網(wǎng)格服務(wù)項(xiàng)目中的研究，提出了基于 語義的q o s 驅(qū)動(dòng)服務(wù)注冊查找框架，并提出了帶q o s ( q u a l i t yo fs e r v i c e 服務(wù) 質(zhì)量) 的服務(wù)本體及相關(guān)的語義匹配與查找方法。利用本體去構(gòu)建一個(gè)關(guān)于網(wǎng)格 服務(wù)的形式化模型，該模型包含有嘲格服務(wù)的動(dòng)態(tài)q o s 信息。在此模型基礎(chǔ)上， 構(gòu)建一個(gè)基于語義的q o s 驅(qū)動(dòng)g i s 網(wǎng)格服務(wù)發(fā)布與查找框架。 關(guān)鍵詞：q o s語義兩格本體 g i s 網(wǎng)格服務(wù) 0 0 s 鹱動(dòng)的g i s 語義阿橋服務(wù)研究 r e s e a r c ho nq o sd r i v e ns e m a n t i cg i sg r i ds e r v i c e s c o m p u t e rs o r w a r ea n dt h e o r y n a m e ：z h a os h u e n g s u p e r v i s o r p r o f e s s o rl iw e n j u n a b s t r a c t g r i d , ad i s t r i b u t e dl e c h n o l o g yu s e di nl a r g es c a l ec o m p u t e rs y s t e m s ，e n a b l e s s h a r i n g r e s o u r c e sa m o n gd i s t r i c t sa n da m o n go r g a n i z a t i o n s g i s ( g e o g r a p h i e i n f o r m a t i o ns y s t e m ) g r i ds e r v i c e s w h i c he m e r g e 鷦t h el l c wg e n e r a t i o no f i u t e m e t - b a s e dg i sa p p l i c a t i o n s ，p a v ean c ww a yf o rb 2 be n t e r p r i s ea p p l i c a t i o ma n d e - g o v e r n m e n t s t os h a r e g e o s p a t i a ti n f o r m a t i o na n ds p a t i a la n a l y s i ss e r v i o e s t h i sp a p e rp r o p o s e saf r a m e w o r kf o rq o sd r i v e ns e r v i c ed i s c o w * yw i t h s e m a n t i c s t h ef r a m e w o r ki st oh e l pn s e l ss e l e c tt h ec u r r e n t l yb e s ts e r v i c e sm a t c h i n g t h e i rr e q u e s t si nad y n a m i cg g s ( g i sg r i ds e r v i c e s ) v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ( v o ) w e m a k et h es e l e c t i o na c c o r d i n gt ot h ef u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sa n dd y n a m i cq u a l i t i e so f s e r v i c e s ( q o s ) r e q u i r e m e n t s t h i sf i a m c w o r ku t i l i z e so n t o l o g yt o d e f i n et h e m m i n o l o g i a so ng g s f u n c t i o n sa n dd y n a m i cq o ss e m a n t i c s t h ew o r ki sb a s e do n t h eg i sp r o j e c to f t h es o f t w a r ee n g i l a e e r m gl a bo f s u n - y a t 咖u n i v e r s i t y s u g g e s t sa 1 o n t o l o g yb a s e dq o s d r i v e ng r i ds e r v i c ef r a m e w o r kf o rg i sg r i ds e r v i c ed i s c o v e r y a n dm o n i t o r i n g aq o sd r i v e no n t o l o g yi sb u i r a n dt h es e m a n t i cm a t c hm a k i n ga n d q u e r yf o rs f t v i e e si sp r o p o s e d k 礙w o r d s ：q o s s e m a n t i cg r i d o n t o l o g y g i sg r i ds e r v i c e o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義嘲格服務(wù)研究 第1 章引言 語義網(wǎng)格服務(wù) 2 0 1 的研究試圖結(jié)合語義網(wǎng)與網(wǎng)格的研究課題，提出在網(wǎng)格中 應(yīng)用語義網(wǎng)的技術(shù)，通過為網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中的資源添加語義描述，加強(qiáng)網(wǎng)格服務(wù) 的元數(shù)據(jù)表達(dá)能力，從而提高嘲格的資源發(fā)現(xiàn)與集成能力，更好地共享與利用已 有的網(wǎng)格服務(wù)資源。 本研究的解決方案就是利用本體去構(gòu)建一個(gè)關(guān)于糾格服務(wù)的形式化模型，該 模型包含有網(wǎng)格服務(wù)的動(dòng)態(tài)q o s 信息。在此模型基礎(chǔ)上，構(gòu)建一個(gè)基于語義的 q o s 驅(qū)動(dòng)g i s 網(wǎng)格服務(wù)發(fā)布與查找框架。 網(wǎng)格系統(tǒng)的q o s 保證是有待解決的關(guān)鍵問題。隨著網(wǎng)格的發(fā)展向商業(yè)應(yīng)用的 服務(wù)網(wǎng)格，網(wǎng)格體系中的q o s 的需求也向一個(gè)新的臺(tái)階發(fā)展。具有q o s 屬性的 網(wǎng)格服務(wù)發(fā)布與查找成為當(dāng)前網(wǎng)格服務(wù)研究的重點(diǎn)。研究網(wǎng)格中的q o s 技術(shù)， 可以指導(dǎo)用戶或者開發(fā)人員如何以q o s 為驅(qū)動(dòng)機(jī)制，去整合網(wǎng)格環(huán)境中的各種 資源。 對服務(wù)資源的語義描述，成為了網(wǎng)格計(jì)算自動(dòng)化的重要途徑。網(wǎng)格系統(tǒng)必須 能夠動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建、合成、管理各種各樣的有狀態(tài)的網(wǎng)格服務(wù)。這些服務(wù)的自動(dòng)化 管理，更多的依賴于準(zhǔn)確的形式化語義描述。q o s 的語義描述，能夠使得網(wǎng)格服 務(wù)在語義層次上提供q o s 信息，以動(dòng)態(tài)q o s 驅(qū)動(dòng)的這種資源整合方式來利用我 們的網(wǎng)格服務(wù)資源。 語義網(wǎng)格服務(wù)的技術(shù)，能夠?yàn)橛脩籼峁└诵曰拈T戶服務(wù)。對于用戶來說， 所需要的信息服務(wù)更能以適當(dāng)?shù)臅r(shí)間適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)出現(xiàn)。即智能的網(wǎng)格系統(tǒng)用戶程 序，可以利用語義描述及相關(guān)的推理服務(wù)，獲得與用戶密切相關(guān)的服務(wù)資源。 本文后面的章節(jié)安排如下：第2 章介紹本文研究的背景；第3 章介紹了在 語義網(wǎng)格領(lǐng)域比較成功的研究項(xiàng)目：第4 章和第5 章介紹本文研究的理論基礎(chǔ)與 技術(shù)基礎(chǔ)中相關(guān)的基本概念；第6 章與第7 章著重介紹了本文研究的語義網(wǎng)格服 務(wù)框架和相應(yīng)的帶q o s 語義的服務(wù)本體。最后給出對整個(gè)工作的總結(jié)與下一步 工作的展望。 q o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義嘲格服務(wù)研究 2 1 網(wǎng)格 第2 章研究背景 網(wǎng)格( g r i d ) 是為人規(guī)模計(jì)算系統(tǒng)、高性能存儲(chǔ)系統(tǒng)以及高級數(shù)據(jù)分析軟件 的應(yīng)用，為解決商業(yè)領(lǐng)域和科學(xué)領(lǐng)域的計(jì)算問題而提出來的。網(wǎng)格計(jì)算可以使組 織機(jī)構(gòu)可以更加有效地和靈活地用他們現(xiàn)有的分布式計(jì)算資源，從現(xiàn)有的系統(tǒng)中 獲取更加有用的計(jì)算力【14 】。與之相比，已有的分布式技術(shù)如c o r b a 、j a v a r m i 等，只能提供i 一一組織內(nèi)的資源共享，而網(wǎng)格的研究則關(guān)注于動(dòng)態(tài)的、跨組織的 資源共享。主要解決的問題是按需計(jì)算、數(shù)據(jù)密集型計(jì)算、協(xié)同計(jì)算等等。 2 1 1 網(wǎng)格的架構(gòu) 網(wǎng)格架構(gòu)是一個(gè)協(xié)議架構(gòu)，用一組協(xié)議定義了虛擬組織用戶可以建立、管理、 利用資源的基礎(chǔ)機(jī)制。對于網(wǎng)格的架構(gòu)，最初研究人員提出了五層沙漏架構(gòu)( 構(gòu) 造層、連接層、資源層、匯集層、應(yīng)用層) 。五層沙漏結(jié)構(gòu)是一種早期的抽象層 次結(jié)構(gòu)，以“協(xié)議”為中心，強(qiáng)調(diào)協(xié)議在網(wǎng)格的資源共享和互操作中的地位。通過 協(xié)議實(shí)現(xiàn)一種機(jī)制，使得虛擬組織的用戶與資源之間可以進(jìn)行資源使用的協(xié)商、 建立共享關(guān)系，并且可以進(jìn)一步管理和開發(fā)新的共享關(guān)系。這一標(biāo)準(zhǔn)化的開放結(jié) 構(gòu)對網(wǎng)格的擴(kuò)展性，互操作性、一致性以及代碼共享都很有好處。 而后由g r i d f o r u m 4 起草的o g s a ( o p e n g r i d s e r v i c e s a r c h i t e c t u r e ) ，提出 了列格應(yīng)用以嗍格服務(wù)為核一b 1 5 】。開放嘲格服務(wù)結(jié)構(gòu)o g s a 是g l o b a lg r i d f o r u m 4 的重要標(biāo)準(zhǔn)建議，是繼五層沙漏結(jié)構(gòu)之后最重要、也是目前最新的一種 網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)，被稱為下一代的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。其中心思想是：以服務(wù)為中心的模型： 統(tǒng)一的w e bs e r v i c e 框架；突破科技應(yīng)用領(lǐng)域。建造o g s a 的兩大支撐技術(shù)是網(wǎng) 格技術(shù) 如g l o b u s 軟件包) 和w e bs e r v i c e 。五層模型與o g s a 都相當(dāng)重視互操 作性，但o g s a 更強(qiáng)調(diào)服務(wù)的觀點(diǎn)，將互操作性問題轉(zhuǎn)化為定義服務(wù)的接口和 識別激活特定接口的協(xié)議 2 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義m 格噩務(wù)研究 2 1 2 網(wǎng)格中間件 如果說o s g a 是對網(wǎng)格的一個(gè)藍(lán)圖，那么o s g i ( o p e ng d ds e r v i c e s i n f r a s t r u c t u r e ) 則是如何構(gòu)建網(wǎng)格的說明書了。o s g i 提出了網(wǎng)格服務(wù)，有狀態(tài)的 w e b 服務(wù)以用于分布式的計(jì)算環(huán)境，為合作資源共享及跨機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)虛擬組織間的 計(jì)算問題提出了解決方案。 g t 4 ( g l o b u st o o l k i t4 1 是現(xiàn)時(shí)比較流行的開源網(wǎng)格中間件，它是按照w s r f 的規(guī)范實(shí)現(xiàn)的。該項(xiàng)目發(fā)起于2 0 世紀(jì)9 0 年代中期，最初的目的是希望把美國境 內(nèi)的各個(gè)高性能計(jì)算中心通過高性能網(wǎng)絡(luò)連接起來，方便美國的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu) 使用，提高高性能計(jì)算機(jī)的使用效率。目前，g t 4 系統(tǒng)的主要組成部分有： ( 1 ) 網(wǎng)格安全基礎(chǔ)設(shè)施( g s i ) ：( 2 ) g l o b u s 資源分配管理( g r a i v l ) ；( 3 ) 元 計(jì)算目錄聯(lián)務(wù)( m d s ) ；( 4 ) 全局二級存儲(chǔ)服務(wù)( g a s s ) ；( 5 ) 網(wǎng)格f r p 服務(wù)； ( 6 ) g l o b u s 復(fù)制管理。 2 2 g i s 網(wǎng)格服務(wù) 進(jìn)入因特網(wǎng)時(shí)代以后，一種基于w e b 的新型應(yīng)用w e b g i s 為向非專業(yè)人員發(fā) 布g i s 信息與服務(wù)提供了一種廉價(jià)、實(shí)用的途徑，g i s 從此走進(jìn)千家萬戶。g i s 與因特網(wǎng)相結(jié)合產(chǎn)生了g i sw e b 服務(wù)，它采用松散耦合的面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu) ( s o a ) ，其平臺(tái)無關(guān)性使得應(yīng)用能很好的滿足日益增長的地理空間信息共享以及 集成的需求。為提高g i sw e b 服務(wù)的可互操作性，開放g i s 聯(lián)盟( 0 g c ) 制訂了 一系列6 i sw e b 服務(wù)規(guī)范。包括w e b 地圖服務(wù)( w m s ) 等類型的服務(wù)。當(dāng)前，不 少主流6 i s 軟件供應(yīng)商已經(jīng)推出g i sw e b 服務(wù)產(chǎn)品，包括e s r i 的a r c w e b 服務(wù)、 i n t e r g r a p h 的開放地理空間網(wǎng)絡(luò)、m i c r o s o f t 的 a p p o i n tw e b 服務(wù)等。 g i s 網(wǎng)格服務(wù) 4 5 ，4 6 結(jié)合了w e b 服務(wù)技術(shù)和高性能叫格計(jì)算。與w e b 服務(wù) 相比，網(wǎng)格服務(wù)可以支持更大規(guī)模的資源共享，將一個(gè)虛擬組織( v o ) 中所有的 計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源等資源均抽象為服務(wù)。更有利于將資源整合到一個(gè)應(yīng)用當(dāng)中。 從而有助于創(chuàng)建新型的g i s 應(yīng)用。 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義兩_ | 服務(wù)研究 2 3 語義網(wǎng)格 語義網(wǎng)格( s e m a n t i cg r i d ) 1 9 的提出，很大程度上是由于在大規(guī)模的網(wǎng) 格應(yīng)用中，不斷增加的對虛擬組織自動(dòng)構(gòu)建、組織內(nèi)資源的協(xié)作能力、資源的自 動(dòng)定位利用等方面的需求。我們可以用一個(gè)簡單的例子引出原來網(wǎng)格設(shè)施對語義 的這一種需求。假設(shè)兩個(gè)服務(wù)接口“a d d ”與“p l u s ”是同一虛擬組織中不同服 務(wù)提供者編寫的同一功能的服務(wù)：加法。對于原來的網(wǎng)格設(shè)施，區(qū)分這兩者的責(zé) 任便落到了使用者身上。服務(wù)的用戶必須要顯式的表明我需要使剛哪一個(gè)服務(wù)。 而不能夠只表達(dá)只需要一個(gè)“加法服務(wù)”，然后系統(tǒng)自動(dòng)的匹配一個(gè)這樣功能的 服務(wù)。 現(xiàn)今的網(wǎng)格應(yīng)用需求，很大程度上要提供一個(gè)用戶友好的環(huán)境，盡量自動(dòng) 化所有資源定位使用的工作。這也是當(dāng)初i a nf o s t e r 對網(wǎng)格的一個(gè)愿景。即用 戶不震要理會(huì)網(wǎng)格中有什么資源，只需要將任務(wù)提交，網(wǎng)格系統(tǒng)就會(huì)自動(dòng)的定位 到任務(wù)執(zhí)行所需要的資源并計(jì)算后返回一個(gè)結(jié)果。就現(xiàn)在的網(wǎng)格技術(shù)發(fā)展而言， 在網(wǎng)格資源的加入、選擇、使用、合成方面，人是必不可少的一個(gè)重要兇素。語 義網(wǎng)格正是在這。方面作出努力，希望將更多的語義賦予給不同的資源，使得這 些資源是可以被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所識別的。繼而使資源的加入、選擇、使用、合成都 能在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的自動(dòng)化方式下進(jìn)行。使用者只需要關(guān)心的是需要完成什么任務(wù) 以及這個(gè)任務(wù)需要何種類別的資源，剩下的就可以交給網(wǎng)格系統(tǒng)去完成了。 實(shí)際應(yīng)用中提出了對語義網(wǎng)格的一些明確的需求，下面列舉相關(guān)的十二點(diǎn) 【1 8 】： 1 資源的描述、發(fā)現(xiàn)與使用。系統(tǒng)必需能夠識別構(gòu)成系統(tǒng)的大量的信息內(nèi)容、 服務(wù)、計(jì)算資源、網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施等。系統(tǒng)必需能有效的發(fā)現(xiàn)這些資源，適當(dāng) 的利用，并有計(jì)劃的安排任務(wù)。 2 處理過程的描述與執(zhí)行。虛擬組織可以為某一服務(wù)序列的合成進(jìn)行描述( 如工 作流) ，系統(tǒng)能夠自動(dòng)的將相關(guān)的資源進(jìn)行合成。 3 自治行為。整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)配置可以自動(dòng)完成。特別是在出現(xiàn)故障的時(shí)候， 自動(dòng)修復(fù)的能力是必需的。 4 安全與信任機(jī)制。當(dāng)多組織參與協(xié)作的時(shí)候，各自的安全策略需要以某種形 式發(fā)布以能夠讓其它的成員使用。 4 0 0 s 驅(qū)動(dòng)的g 1 s 語義嘲格服務(wù)研究 5 標(biāo)注。新數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，必須伴隨著解釋這些數(shù)據(jù)的原數(shù)據(jù)。語義網(wǎng)格應(yīng)當(dāng)提 供一種方便的手段，讓領(lǐng)域?qū)＜覟槠洚a(chǎn)生的數(shù)據(jù)添加原數(shù)據(jù)，且這些原數(shù)據(jù) 信息是有助于共享這些數(shù)據(jù)的。 6 信息集成。語義網(wǎng)格可以提供一種手段讓用戶查詢到自己所需要的數(shù)據(jù)信 息，且能使這此信息之間是可互操作的。 7 同步的信息流與混合。除了持久化的數(shù)據(jù)外，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)流動(dòng)引發(fā)的事件應(yīng) 該觸發(fā)一些自動(dòng)處理的事件。利用數(shù)據(jù)的原信息，系統(tǒng)能夠自動(dòng)的整合處理 新產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。 8 上下文相關(guān)的決策支持。系統(tǒng)必須知道在何時(shí)何種設(shè)備上存放或顯示用戶的 數(shù)據(jù)。 9 社區(qū)。網(wǎng)格內(nèi)的用戶可以自由的創(chuàng)建自己的協(xié)作社區(qū)。 1 0 智能環(huán)境。與外界的環(huán)境交互中，網(wǎng)格必須顯示一定的智能性。( 如使用條 型碼或者r f i d 等) 令用戶與其它設(shè)備的交互更直接、方便。 11 容易開發(fā)及配置計(jì)算環(huán)境。網(wǎng)格的服務(wù)應(yīng)當(dāng)令更多非網(wǎng)格技術(shù)專家能夠開發(fā) 和部署。 1 2 與遺留系統(tǒng)的整合。因?yàn)檎Z義網(wǎng)格是希望整合不l j 的資源進(jìn)行共享，因此， 與遺留系統(tǒng)的整合，仍是語義嘲格的研究問題之一。 2 4 。語義網(wǎng)格的研究問題 語義網(wǎng)格這一名詞的提出與網(wǎng)格的出現(xiàn)幾乎是同一時(shí)間的可以說，語義 網(wǎng)格研究只是在原來網(wǎng)格提出的基礎(chǔ)上，針對一些特定的需求所提出問題。相對 于原來的網(wǎng)格研究，語義網(wǎng)格最缺乏的是一個(gè)行之有效的像0 g s a 之樣的架構(gòu)標(biāo) 準(zhǔn)。 現(xiàn)階段的研究，很大程度參考語義網(wǎng)( s e m a n t i cw e b ) 的研究成果 2 1 1 。首 先，在計(jì)算的目標(biāo)與方式上，w e b 與g r i d 有相類似的地方。他們兩者都是以共 享資源為目標(biāo)都是以分布式的計(jì)算環(huán)境為基礎(chǔ)。盡管在架構(gòu)上，這兩者有較大 的區(qū)別，但網(wǎng)格是在w e b 這種計(jì)算方式下發(fā)展過來的，它的基礎(chǔ)設(shè)施很多都是 基于w e b 的應(yīng)用。因此，研究者們在語義網(wǎng)的發(fā)展巾，借鑒了許多語義網(wǎng)的研 究 s o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義髑韉服務(wù)研究 語義網(wǎng)在理論方面的研究，特別是本體的研究為語義網(wǎng)格的研究提供了個(gè) 良好的基礎(chǔ)。近年來，隨著r d f 、r d f s 、o w l 等成為了w 3 c 的推薦標(biāo)準(zhǔn)后， 語義網(wǎng)的許多應(yīng)用都可以成為現(xiàn)實(shí)。更多的標(biāo)準(zhǔn)正在制定，如為w e b 服務(wù)制定 語義標(biāo)準(zhǔn)的o w l - s 提案?，F(xiàn)在的許多語義網(wǎng)格應(yīng)用，在語義原數(shù)據(jù)方面，研究 者和開發(fā)人員們都采用了r d f 進(jìn)行描述，在領(lǐng)域的本體模型上都普遍的使用了 o w l 作為工具。這主要是能夠使得許多的工具與現(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)相符，且能夠與 w e b 的研究成果共享。 另外，一些研究人員基于主體a g e n t 的計(jì)算來研究語義網(wǎng)格 1 8 】。這方面主 要是強(qiáng)調(diào)了服務(wù)的自豐性。即在服務(wù)等級的協(xié)議( s e r v i c el e v e la g r e e m e n t ) 方 面自動(dòng)的進(jìn)行協(xié)調(diào)，也能夠在動(dòng)態(tài)的計(jì)算環(huán)境中自適應(yīng)，例如自動(dòng)的選擇資源。 同時(shí)，由于網(wǎng)格是面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)s o a ，這方面的研究便必須以服務(wù)為核 心，提出a g e n t - b a s e d 的方法論。研究成果方面比較有成效的是w s a g r e e m e n t 。 其次，在一些研究中，人們探討了網(wǎng)格與用戶之閫的交流。畢竟語義網(wǎng)格的 很主要的目標(biāo)是為e - s c i e n c e 服務(wù)的，是要為人們的協(xié)作提供一個(gè)更用效的平臺(tái)。 這方面的研究就涉及到了普適計(jì)算( p e r v a s i v e c o m p u t i n g ) 的范疇。其中也探討 了許多人性化的功能，如在手持設(shè)備上加入對網(wǎng)格的支持等。 總的說來，語義嗍格的研究是基于原有的嘲格體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)，以s o a 為 出發(fā)點(diǎn)，研究在服務(wù)為主導(dǎo)下的計(jì)算環(huán)境中如何更有效的自動(dòng)化整合及共享資 源。 6 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義聃講服務(wù)研究 第3 章語義網(wǎng)格著名研究項(xiàng)目 3 1 m y g r i d 該項(xiàng)目( h t t p ：w w w m y 鯉i d o r g u k ) 是一個(gè)英國e s c i e 眥e 項(xiàng)目，由e p s r c 資助， 并由五所英國的高校及歐洲生物信息研究所和其它一些商業(yè)機(jī)構(gòu)所承擔(dān)。此項(xiàng)目 是基于生物科學(xué)的研究領(lǐng)域目標(biāo)為科學(xué)研究提供一個(gè)平臺(tái)共享信息。生物科學(xué) 研究需要一個(gè)工作流程進(jìn)行不同的分析。需要綜合不同的資源，組成一個(gè)臨時(shí)的 組織進(jìn)行工作。m y c , d d 建造了一個(gè)開源的高層次網(wǎng)格中間件，以提供數(shù)據(jù)密集型 的生物科學(xué)研究平臺(tái)。其重點(diǎn)是數(shù)據(jù)資源的整合、工作流、個(gè)性化的用戶使用環(huán) 境。在這個(gè)項(xiàng)目中，利用本體來描述的任務(wù)主要集中在解決兩個(gè)問題：1 ) 找到 合適的服務(wù)類型。2 ) 對于任務(wù)，將找到的服務(wù)合成起來使用f 考慮到的工作流的 語義建模。項(xiàng)目中使用t r d f , r d q l ，d a m l + o i l ( o w l ) ，d a m l - s ( o w l s ) ， w s f l 建模過程中他們利用d o m a i nm c t a d a t a 表達(dá)領(lǐng)域知識b u s m e 站m e t a d a t a 表達(dá) c o s t , q o s 等內(nèi)容。 3 2 0 n t o g r i d t h eo n t o g r i dc o n s o 而u m ( h t t p ：w w w o n t o g r i d n e g o n t o g r i d h o m e i s p ) 包括數(shù) 家大學(xué)及機(jī)構(gòu)的研究人員組成，其成員包抱有t h eu n i v e r s i t yo fm a n c h e s t e r , u i l t h eu n i v e r s i t yo f l i v e r p o o lu k 等著名大學(xué)。其應(yīng)用背景為保險(xiǎn)業(yè)對汽車損壞的 賠償處理以及衛(wèi)星發(fā)射任務(wù)中模擬且進(jìn)行質(zhì)量分析。 提出s - o g s a 作為語義網(wǎng)格的參考架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)在o g s a 基礎(chǔ)上定義了 一個(gè)輕量級的機(jī)制用于顯式的使用語義描述。定義了相關(guān)的知識服務(wù)用于支持處 理服務(wù)能力。 提出了o d e s g s 框架描述語義網(wǎng)格服務(wù)。o d e s g s 是一個(gè)環(huán)境用于為原有 的網(wǎng)格服務(wù)進(jìn)行標(biāo)注語義以及創(chuàng)建新的語義網(wǎng)格服務(wù)。這個(gè)開發(fā)的過程是在知識 的層次上的。這個(gè)環(huán)境提供了能過圖形界面設(shè)計(jì)服務(wù)并自動(dòng)轉(zhuǎn)換到帶語義的服務(wù) 表達(dá)語言表示，以及在這個(gè)過程的錯(cuò)誤處理能力。這使得整個(gè)環(huán)境支持一種半自 7 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義剛格服務(wù)研究 動(dòng)化的服務(wù)發(fā)現(xiàn)機(jī)制。o d e s g s 的標(biāo)注過程是與w s r f 相兼容的。這意味著它 支持對w s r f 描述的服務(wù)進(jìn)行語義標(biāo)注。一旦在知識層次上刨建了網(wǎng)格服務(wù)， 這個(gè)環(huán)境就會(huì)為該網(wǎng)格服務(wù)在w s r f 與語義描述間構(gòu)建一個(gè)關(guān)聯(lián)( 以s - o g s a 為基礎(chǔ)) 并提供將這些語義描述表達(dá)成如r d f ( s ) 、o w l s 的形式。這個(gè)知識 層次上的語義描述是基于o d e s g so n t o l o g y 這一本體的。這本體描述了語義 網(wǎng)格服務(wù)的各方面，如功能、工作流、交互、非功能的參數(shù)等。 借助于語義網(wǎng)的創(chuàng)造，我們將能夠以內(nèi)容訪問w e b 而不是關(guān)鍵字。一個(gè)很主 要的發(fā)展是新一代的標(biāo)記語言如o w l 以及在它之前出現(xiàn)的 d a m l + o i l ( h t t p ：w w w d a m l o r g ) 。這些語言都能夠?yàn)槿魏晤I(lǐng)域創(chuàng)建本體和網(wǎng)站 上本體描述的實(shí)例。這些語言也同時(shí)提供了進(jìn)行邏輯推理的能力，能讓應(yīng)用程序 自動(dòng)的推出奉體描述語句的結(jié)果。 在w e b 資源中，服務(wù)已經(jīng)被提到了一個(gè)相當(dāng)重要的位置。s o a 為許多大規(guī) 模的分布式應(yīng)用提供了良好的支持。語義網(wǎng)在其中所能夠發(fā)揮的作用就是允許計(jì) 算機(jī)可識別的服務(wù)注冊、發(fā)現(xiàn)、使用和監(jiān)視。一個(gè)軟件a g e n t 需要正規(guī)的對服務(wù) 的描述，包括服務(wù)的內(nèi)容、訪問方式、結(jié)果等。網(wǎng)絡(luò)中的資源就需要在一個(gè)統(tǒng)一 的框架中使用標(biāo)準(zhǔn)的本體描述語言，包括一套基本的類與屬性。o w l 就提供了 這么一個(gè)w e b 兼容的語言框架。 o w l - s ( h t t p ：w w w w 3 o r g s u b m i s s i o n o w l - s ) 是基于o w l 建立的w e b 服 務(wù)本體。它的目標(biāo)任務(wù)是： 1 ) 自動(dòng)的w 曲服務(wù)查找與發(fā)現(xiàn)。根據(jù)一些客戶定制的約束能夠自動(dòng)的對有相關(guān) 能力的w e b 服務(wù)進(jìn)行定位。例：機(jī)票( 關(guān)鍵字與本體語義查找的對比) 2 ) 自動(dòng)的w e b 服務(wù)調(diào)用。這是指只提供對服務(wù)的描述一個(gè)w e b 服務(wù)就能夠被程 序或者a g e n t 所調(diào)用，與之相比的是往常所用到的需要生成特定的樁的做法。 3 ) 自動(dòng)的w e b 服務(wù)組合與互操作。通過給出高層次的需求描述，可以自動(dòng)的完 成服務(wù)選擇、組合與互操作。例：旅游安排。對于這個(gè)目標(biāo)的支持，必需提供語 言描述服務(wù)的前提與運(yùn)行結(jié)果的規(guī)格說明，以及描述服務(wù)的合成與數(shù)據(jù)流的交 o o s 驅(qū)動(dòng)的g 1 s 語義硝格服務(wù)研究 互。 構(gòu)造服務(wù)的本體，需要回答下面三個(gè)問題：服務(wù)向用戶提供了什么? 這個(gè)服 務(wù)是如何使用的? 其它服務(wù)如何弓它交互? 從總體上，o w l s 提供了s e r v i c e 、s e r v i c e p r o f i l e 、s e r v i c e m o d e l 、 s e r v i c e c n o u n d i n g 等類去回答上面的問題。每一個(gè)s e r v i c e 的實(shí)例都會(huì)p r e s e n t s 一 個(gè)s e r v i c e p r o f i l e ，也會(huì)d c s c r i b c d b y 一個(gè)s e r v i c e m o d e l ，同時(shí)會(huì)s u p p o r t s 一個(gè) s e r v i c e g r o u n d i n g 。p r e s e n t s 、d e s c r i b e d b y 、s u p p o r t s 都是s e r v i c e 的屬性。通常說 來，s e r v i c e p r o f i l e 向a g e n t 提供了信息用于服務(wù)的發(fā)現(xiàn)，而s e r v i c e m o d e l 與 s e r v i c e g r o u n d i n g 結(jié)合起來，向a g e n t 提供了足夠的信息說明這個(gè)服務(wù)是如何使 用的。 o w l - s 為語義服務(wù)的本體建立奠定了一個(gè)基礎(chǔ)。 3 4 。k n o w l e d g eg r i d 由中科院諸葛海研究員【2 5 ，2 6 帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。項(xiàng)目立項(xiàng)于0 4 年1 1 月，是國 家的9 7 3 項(xiàng)目，應(yīng)用背景同樣是醫(yī)藥信息類。他們主導(dǎo)的框架較大，計(jì)劃是從理 論到實(shí)現(xiàn)包辦將語義網(wǎng)格提升到另一個(gè)層次一知識網(wǎng)格。在架構(gòu)方面，他們綜 合了p 2 p 計(jì)算及網(wǎng)格計(jì)算的特點(diǎn)提出自己特色的架構(gòu) 對于這個(gè)項(xiàng)目，值得參考的是他們提出的知識網(wǎng)格的需求。他們提出的架構(gòu) 有值得參考的地方。特別是借鑒于p 2 p 計(jì)算方面的這樣一個(gè)考慮。他們不只是要 將語義加入到網(wǎng)格中，而是要用語義的模型去刻畫整個(gè)知識網(wǎng)格的計(jì)算環(huán)境，使 得從基礎(chǔ)設(shè)施開始，整個(gè)網(wǎng)格就是以知識應(yīng)用為中心的。 9 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 諾義兩格服務(wù)研究 第4 章語義信息表達(dá)的邏輯研究 4 1 本體 本體是語義網(wǎng)格中語義研究的理論基礎(chǔ)，它的概念住不同的研究領(lǐng)域有著 不同的含義。借助本體來標(biāo)識我們計(jì)算機(jī)環(huán)境中的服務(wù)，使得計(jì)算環(huán)境具有自動(dòng) 化的性質(zhì)。卜面簡單介紹了本體的概念。 最初本體的研究來源于哲學(xué)。哲學(xué)上的本體足指存在的主體。該領(lǐng)域所研究 之本體問題與計(jì)算機(jī)科學(xué)所研究的本體問題差別較大，這里就不詳細(xì)論述了?？?以在下面這個(gè)網(wǎng)址找到相關(guān)的信息：h t t p ：w w w f o r m a l o n t o l o g y i t 。 4 1 1 人工智能研究的本體 人工智能是最早引入本體概念的計(jì)算機(jī)科學(xué)分枝。其中研究本體是為了定義 知識共享中的公有詞匯( c o m m o n v o c a b u l a r y ) 。我們可以認(rèn)為在人工智能系統(tǒng)中， 現(xiàn)實(shí)存在的就是可以被表達(dá)的。當(dāng)一個(gè)領(lǐng)域( d o m a i n ) 里的知識可以用陳述形 式( d e c l a r a t i v ef o r m a l i s m ) 表達(dá)，那么表達(dá)的對象就構(gòu)成了論域( u n i v e r s eo f d i $ c o l l l s e ) 。這些對象以及它們之間的關(guān)系可以在以知識處理為基礎(chǔ)的程序中表 達(dá)出來。因此，我們可以在一個(gè)程序中用定義具體項(xiàng)目( r e p r e s e n t a t i o n a l t e r m s ) 的方法來描述本體。形式上，這些本體是一個(gè)邏輯學(xué)的陳述( s t a t e m e n t ) 。這也 就引入了使用邏輯的語言來表達(dá)本體。 4 1 2 語義網(wǎng)需要引入的本體 本體就是對概念的一個(gè)規(guī)格說明。這樣的說法比較能夠表達(dá)本體在計(jì)算機(jī) 科學(xué)中，特別是w e b 中的應(yīng)用需求【2 4 】。這就是說，本體是一個(gè)對概念以及在 主體聞存在的關(guān)系的一個(gè)描述。對于本體，重要的是知道本體的用處。在許多計(jì) 算機(jī)科學(xué)研究者的工作中，本體的研究是為了共享與重用知識，而且能夠使得計(jì) 算機(jī)操作與使用這些知識。 語義網(wǎng)中研究本體，是借用了人工智能方面研究的許多成果。在語義網(wǎng)中， 1 0 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義網(wǎng)格服務(wù)研究 研究本體的目的是為了w e b 上的資源共享更好的被機(jī)器自動(dòng)化處理，以便于資 源的整合與利用，且使得在w e b 上可以表達(dá)知識關(guān)系。 對于本體的理解，主要有三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。 1 本體是針對某個(gè)我們感必趣的領(lǐng)域進(jìn)行建模。 2 建模的方式是形式化的，描述的是領(lǐng)域中的概念及其關(guān)系。 3 模型建立以后是可以被計(jì)算機(jī)的軟件工具自動(dòng)處理的。 4 2 描述邏輯 描述邏輯【1 1 】是語義網(wǎng)工作的重要理論支持。它規(guī)范了本體的語義，使得本 體能在計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行交互。了解這門邏輯是為了使語義網(wǎng)格建模能更好的完 成。描述邏輯作為一門邏輯，它有自己的發(fā)展與研究內(nèi)容。其重點(diǎn)是在于研究描 述邏輯的表達(dá)能力與推理能力，以及在實(shí)際應(yīng)_ f l i 的發(fā)揮的作用。對于描述邏輯的 研究屬于專門的一個(gè)方向。若從語義網(wǎng)格應(yīng)用的角度看，我們應(yīng)該注重于考察各 種描述邏輯語言的表達(dá)能力，以及它能夠提供的推理機(jī)制是否適合我們的應(yīng)用需 求。 描述邏輯作為一種表達(dá)知識的形式化方法，是人工智能方面研究的方向。描 述邏輯是由語義網(wǎng)絡(luò)( s e m a n t i cn e t w o r k s ) 和f r a m e 1 1 1 系統(tǒng)發(fā)展而來的。描述邏 輯語言提供的語言結(jié)構(gòu)及推理，被視為知識表達(dá)系統(tǒng)的核心。 在知識表達(dá)領(lǐng)域的研究，一般是關(guān)注高層次的描述能力，即如何顯式的表達(dá) 現(xiàn)實(shí)世界中的概念及概念之問的關(guān)系。這方面的研究從7 0 年代開始。分為兩個(gè) 分枝一個(gè)是邏輯基礎(chǔ)的分技。利用謂詞演算去表達(dá)知識；一個(gè)分枝是非邏輯基 礎(chǔ)的表達(dá)，例如網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和以規(guī)則為基礎(chǔ)的表達(dá)。在邏輯基礎(chǔ)的方法中，一般是 以一階謂詞演算的變形作為知識表達(dá)的語言，而推理則是用于驗(yàn)證邏輯結(jié)論。在 非邏輯基礎(chǔ)的方法中，一般是基于圖形表達(dá)的使用，知識的表達(dá)與推理都是用一 些a dh o c 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及方法，s e m a n t i cn e t w o r k 與f r a m e s 就是這類特殊方法。前 者是由1 9 6 7 年q u i l l i a n 提出的工作f 1 1 1 ，主要目標(biāo)是用網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)表達(dá)及推理 知識。后者則是提出“f r a m e ”的概念作為原型并研究各個(gè)“f 1 a m e ”間的關(guān)系。 這兩者都被視為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)型的知識表達(dá)方法，這種方法利用網(wǎng)絡(luò)狀的結(jié)構(gòu)表達(dá)個(gè) 體集合與他們之間的關(guān)系。這類方法比起邏輯基礎(chǔ)的方法，更以人的認(rèn)識為中心， q o s 驅(qū)動(dòng)的g 1 s 語義網(wǎng) 服務(wù)研究 在實(shí)用方面更有效。但是，這類的系統(tǒng)都缺乏準(zhǔn)確的語義。使得每個(gè)系統(tǒng)的行為 都千差萬別。后來的研究發(fā)現(xiàn)，這兩種方法均可以視作一階邏輯的一部分。在這 樣的基礎(chǔ)上，描述邏輯的研究開始于t e r m i n o l o g i c a ls y s t e m s ，而后來發(fā)展到 c o n c e p tl a n g u a g e s 。直至近幾年，描述邏輯( d e s c r i p t i o nl o g i c ) 這一名稱才廣為使 用。 圖表4 1 則為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的知識表達(dá)例子。例子中表達(dá)了關(guān)于p c i s o r l s 、 p a r e n t s 、c h i l d r e n 等的知識。網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)可以顯式的表達(dá)出概念及其關(guān)系。例如 m o t h e r 與p a r e n t 之間的連接表明了m o t h e r s 是p a r e n t s 的關(guān)系。我們可以從中了 解到描述邏輯表達(dá)知識的基本思想。 圖表4 - 1 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義叫搟服務(wù)研究 第5 章語義網(wǎng)格服務(wù)的技術(shù)研究 語義髓( s e m a n t i cw 西) 【2 l 】的研究為語義嘲播的研究提供了很強(qiáng)的理論與工 程實(shí)踐基礎(chǔ)?，F(xiàn)階段的w e b 應(yīng)用中，大部分信息部只能給人閱讀而不能給機(jī)器 閱讀，換而言之，它缺少了一種可以自動(dòng)處理信息的能力，這就給跨應(yīng)用領(lǐng)域的 數(shù)據(jù)共享及整合帶來了相當(dāng)大的困難，另外財(cái)于更進(jìn)一步的w e b 信息搜索，比 如說知識查找等應(yīng)用的發(fā)展也造成了阻礙。x m l ( e x t a n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 可擴(kuò)展標(biāo)記語言，是由萬維網(wǎng)協(xié)會(huì)w 3 c ( w o r l dw i d ew e bc o n s o r t i u m ，1 9 9 4 1 0 成立，由w e b 的發(fā)明者t i mb e r n e r s - l e e 領(lǐng)導(dǎo)) 于1 9 9 8 年制定的一種基于文本的 數(shù)據(jù)描述語言的語法通用標(biāo)準(zhǔn)，可用于制定定義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、種類、屬性和內(nèi)容 的具體規(guī)范，為各種應(yīng)用提供了良好的數(shù)據(jù)表示形式。語義n ( s e m a n t i cw e b ) 試 圖在這方面通過提出基于x m l 格式的語言規(guī)范的方式去解決問題。使得w e b 上的信息是機(jī)器可以自動(dòng)處理的。提出了語義網(wǎng)的工作基礎(chǔ)r d f ，r d f s 、o w l 三種基于x m l 的語言規(guī)范。 5 1 語義網(wǎng) w e b 的設(shè)計(jì)目標(biāo)是一個(gè)信息的空間，不單為人與人的交互作用而且應(yīng)該為 機(jī)器與機(jī)器的交互提供幫助?，F(xiàn)階段一個(gè)最大的問題是，w e b 上的大部分信息都 只能給人閱讀而不能給機(jī)器閱讀，換而言之，它缺少了一種可以自動(dòng)處理信息的 能力。就算是結(jié)構(gòu)化比較好的數(shù)據(jù)庫，也不能夠提供相當(dāng)好的自動(dòng)化處理能力。 很明顯，給一個(gè)機(jī)器去識別一個(gè)新的數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是非常困難的事情。除了人 工智能研究方面去解決訓(xùn)練機(jī)器去模擬人類行為外，語義n ( s e m a n t i cw e b ) 在這 方面，通過提出語言( 基于x m l 格式) 的方式嘗試去解決這一個(gè)問題。使得w e b 上的信息是機(jī)器可以自動(dòng)處理的。 語義網(wǎng)提供了一個(gè)通用的框架，允許跨越不同應(yīng)用程序、企業(yè)和團(tuán)體的邊界 共享和重用數(shù)據(jù)。語義w e b 是w 3 c 領(lǐng)導(dǎo)下的協(xié)作項(xiàng)口，有大量研究人員和業(yè)界 伙伴參與語義w 曲以資源描述框架r d f ( r e s o u r c ed e s c r i p t i o nf r a m e w o r k ) 為基 礎(chǔ)，r d f 以x m l 作為語法、u r j 作為命名機(jī)制，將各種不同的應(yīng)用集成在一起。 t i mb e m e r s - l e e 等人在對語義網(wǎng)進(jìn)行定義時(shí)提出了“語義網(wǎng)是現(xiàn)有w e b 的 1 3 0 0 s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義網(wǎng)格服務(wù)研究 擴(kuò)展，信息被賦予定義良好的含義，更便于計(jì)算機(jī)和人的協(xié)同”。在t i m b e m a c s - l e e 的設(shè)想中，語義網(wǎng)就是w w w 的將來?，F(xiàn)階段，許多組織都致力于 把機(jī)器可認(rèn)識的數(shù)據(jù)放到w e b 上面。只有將數(shù)據(jù)以機(jī)器可認(rèn)識的形式發(fā)布，我 們才能利用軟件工具自動(dòng)的處理、共享w e b 上面的數(shù)據(jù)。語義網(wǎng)的愿景就是將 w e b 上面的數(shù)據(jù)以一種可以機(jī)器使用的形式進(jìn)行定義與鏈接，這樣做的目的不但 可以使數(shù)據(jù)為人所閱讀，而且可以為以后跨應(yīng)用的數(shù)據(jù)自動(dòng)化、整合、重用提供 良好的基礎(chǔ)。 5 2 x m l x m l ( e x t e n s i b l em a r k u pl a n g u a g e ) 可擴(kuò)展標(biāo)記語言，由萬維網(wǎng)協(xié)會(huì)w 3 c 于1 9 9 8 年制定的一種基于文本的數(shù)據(jù)描述語言的語法通用標(biāo)準(zhǔn)，可用來制定定 義數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、種類、屬性和內(nèi)容的具體規(guī)范。x m l 被譽(yù)為因特網(wǎng)上的世界語， 其主要應(yīng)用領(lǐng)域有：數(shù)據(jù)交換、w e b 發(fā)布和分布式計(jì)算等，是新萬維網(wǎng)w e b 的 基礎(chǔ)，是語義網(wǎng)研究中在表示層上一個(gè)重要的工作基礎(chǔ)。 5 3 r d f 與r d f s 5 3 1 r d f r d f ( h t t p ：w w w w 3 o r g r d f ) 是用于在w e b 上表現(xiàn)信息及交互知識。它是 w 3 cr e c o m m e n d a t i o n1 0f e b r u a r y2 0 0 4 。r d f 是語義網(wǎng)工作的基礎(chǔ)之一，雖然它 的許多語法被x m l 的開發(fā)者所反對，但它最有價(jià)值的部分是數(shù)據(jù)模型。它定義 了非常簡單的三元組形式的數(shù)據(jù)模型：( s u b j e c t , p r e d i c a t e ，o b j e e o 其中s i l b j e c t 和 p r e d i c a t e 是u r i $ ，o b j e c t 是u r i 或者文字描述。r d f 直接定義類，屬性以及它們的 關(guān)系。這些操作是直接在數(shù)據(jù)模型這一層次上做的，而不是語法層次。在這一領(lǐng) 域上最難的問題不是整個(gè)實(shí)現(xiàn)的機(jī)制，而是本體本身。如果沒有工業(yè)上廣泛認(rèn)可 的本體存在，使用語義網(wǎng)是有很大的限制的。許多機(jī)構(gòu)正在努力研究這一方面的 內(nèi)容，如d u b l i nc o r em e t a d a t al n i t i a t i v e l t 在創(chuàng)建各種的本體以及相關(guān)的工具去管 理它們。 r d f 的表現(xiàn)形式為x m l ，它刻畫了一個(gè)r d fg r a p h 。 1 4 o o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義m 格服務(wù)研究 r d f 使用命名特性和值來表達(dá)與資源有關(guān)的簡單聲明。但是，在某些情況 下，用戶希望能夠根據(jù)需要自定義一些詞匯，然后用這些詞匯來描述資源。這些 詞匯表明用戶正在描述某種資源，并且會(huì)采用某些特定的特性來描述。 詳細(xì)的 內(nèi)容可以參考w 3 c 公布的規(guī)格說明。 5 3 2 r d f s r d f 本身并不能針對特定應(yīng)用需求來定義一些類和特性。這些類和特性被稱 為r d f 詞匯，它們需要通過r d f 詞匯描述語言：r d fs c h e m a ( r d f 的一種擴(kuò) 展語言) 來定義。r d f s 才算得上是本體描述語言。 r d f s 通過一些元r d f 標(biāo)記，可以用于定義基本的用戶詞匯，表達(dá)領(lǐng)域知識。 關(guān)于r d f s 的詳細(xì)的內(nèi)容可以參考w 3 c 公布的規(guī)格說明。 5 4 o w l o w l ( h t t p ：w w w w 3 o r g 2 0 0 4 o w l ) 是用于發(fā)布共享本體，用于支持更有效 的w e b 搜索、軟件a g e n t ) 及知識管理。o w l 也是需要r d f 、r d f s 作為基礎(chǔ)的。o w l 分為三個(gè)子語言，分別對應(yīng)1 i 同的需求。o w ll i t e 、o w ld l 、o w lf u l l 。 o w l 提供了三種表達(dá)能力遞增的子語言，以分別用于特定的實(shí)現(xiàn)者和用戶團(tuán)體。 o w ll i t e 用于提供給那些只需要一個(gè)分類層次和簡單約束的用戶。例如， 雖然o w ll i t c 支持基數(shù)限制，但只允許基數(shù)為0 或l 。提供支持o w ll i f e 的工 具應(yīng)該比支持表達(dá)能力更強(qiáng)的其他o w l 語言更簡單，并且從辭典( t h e s a u r i ) 和 分類系統(tǒng)( t a x o n o m y ) 轉(zhuǎn)換到o w l l i t e 更為迅速。 o w ld l 支持那些需要最強(qiáng)表達(dá)能力的推理系統(tǒng)的用戶，且這個(gè)推理系統(tǒng) 能夠保證計(jì)算的完整性( c o m p u t a t i o n a lc o m p l c t o n e s s ，即所有的結(jié)論都能夠保證 被計(jì)算出來) 和可判定性( d e c i d a b i l i t y ，即所有的計(jì)算都在有限的時(shí)問內(nèi)完成) 。 它包括了o w l 語言的所有成分，但有一定的限制，如類型的分離( 一個(gè)類不能 同時(shí)是一個(gè)個(gè)體或?qū)傩?，一個(gè)屬性不能同時(shí)是一個(gè)個(gè)體或類) 。o w ld l 這么命 名是岡為它對應(yīng)于描述邏輯。o w ld l 旨在支持已有的描述邏輯商業(yè)處理 ( b u s i n e s ss e g m e n t ) 和具有良好計(jì)算性質(zhì)的推理系統(tǒng)。本文所構(gòu)建的本體即基于 此語言。 1 5 q o s 驅(qū)動(dòng)的g i s 語義嗍講服務(wù)研究 o w l f u l l 支持那些需要盡管沒有可計(jì)算性保證，但有最強(qiáng)的表達(dá)能力和完 全自由的r d f 語法的用戶。例如，在o w l f u l l 中，一個(gè)類可以被同時(shí)看為許多 個(gè)體的一個(gè)集合以及本身作為一個(gè)個(gè)體。另外一個(gè)和o w ld l 的重要區(qū)別是 o w l ：d a t a t y p e p r o p c r t y ( 數(shù)據(jù)類型屬性) 能作為一個(gè)o w l ：i n v e r s e f u n c t i o n a l p r o p e r t y ( 逆函數(shù)型屬性) 。o w lf u l l 允許一個(gè)本體增加預(yù)定義的( r d f