1 Internet 应用的普及和软件技术的进步使基于 Web 的网络计算模式得到了 广泛的重视和应用，面向 Web 应用的三层结构（或多层结构） 、构件化的商务逻 辑封装、基于 XML 和 Web Services 的自动电子商务等理论和技术已深入人心并 广泛应用。但创新是无止尽的！实际上，现有的这些Web技术并不能真正实现人 们期待已久的智能搜索引擎、智能信息代理、智能交易代理等等基于Web的个性 化、智能化的应用。而这，正是语义Web（Semantic Web）要解决的问题。 智能化应用的基石 基于本体的语义 Web知识处理平台 清华大学计算机系 徐剑军 张钋 李涓子 王克宏 语义 Web 语义 We b 就是建立一个以本体为基础的具有语义特征的网络， 使计算机能够 真正理解数据的语义。随着语义 We b 在实际应该中的推广，人们期待已久的各 种智能化网络应用将成为现实。表 1总结了 We b 技术的发展和语义 We b 在其中 的位置。 表1 Web技术的发展 第一阶段 第二阶段 第三阶段 2 主要的信息 描述格式 HTML XML 和在此基础上 建立的领域标准化格 式，如 ebXML等。 RDF DAML 信息描述特 点 非格式化或半 格式化。 信息格式化、 标准化。 信息定义缺乏关联， 有可能有多重含义。 基于本体的信息定义 与表达，实现语义 We b。 动态交互模 式与技术 处理人机交互 的 CGI技术和类 似的动态脚本 语言 CGI、 ASP、 JSP等。 We b 服务、 SOAP 、 UDDI 、 WSDL。 语义 We b 服务具体模 式和技术有待发展。 动态交互特 点 处理人机 基于 Internet 的 交互，但计算机 与计算机之间 难以交互。 可处理计算机计 算机的交互，交互过 程自动化，但难以构 建个性化、智能化的 服务。 协调处理人机交 互与计算机对计算机 的交互， 交互过程智能 化，可提供智能化、个 性化的服务。 发展现状 应用广泛 技术已日益成熟，已 有大量相关技术规 范，行业应用正在推 广中。 从具体模式、 相应理论 到实现技术、 行业应用 都有待发展。 “本体论”最早是哲学中的基本概念，它是研究“是”之所以为“是”的理 论，可以说是哲学中的哲学，甚至可以认为西方哲学的发展就是一个“本体论” 的产生、发展、怀疑和批判的过程。如果将本体技术引入 We b 技术中，由于本 体具有丰富的语义和广泛的关系，那么将从根本上解决目前 We b 的信息格式的 异构性、信息语义的多重性以及信息关系的匮乏和非统一性。它将变革现有的 We b 服务，使之成为智能化的语义 We b 服务，使 We b 实现从自动化到智能化的 转变成为可能。 语言标准与平台系统 基于本体的语义表示是语义 We b 中一个核心任务。 XML 是语义表示的基础。 XML 句法层通过使用内嵌和可带有属性的元素表示信息，但这些标记信息不具 有解释数据语义内容的能力。这时由 W3C 制定的 RDF 就成为 XML 之后的 We b 信息表示基础标准。 RDF （Resource Description Framework）是一个建立在 XML 技术之上的信 3 息（知识）描述标准。RDF 数据层用于描述资源、链接及其类型，允许对结构 元数据进行译码、交换和重用。它的文档是一个由主谓宾结构的断言的集合且包 括一个数据模型 (RDFMS)和一个 schema (RDFS)。 DAML（DARPA Agent Markup Language）发布于 2000年 8月，它的目的是 为本体层提供语言和工具。它属于军方 DARPA（Internet就是源自该组织的研究 项目）的计划。DAML 是在3C的 XML 与 RDF 标准基础上建立的。DAML 是 通过自己表达本体，同时对原有 We b 页面进行注解，链接到相关的本体上的。 OWL（Web Ontology Language）是 W3C 网络本体工作组设计一种的网络本 体语言。 它包含一个高层的抽象语法， 它充分利用了 DAML， 可以看成是 DAML 的一个升级。并且一个有理论模型的语义形式化表示。可以对 OWL 本体进行形 式化表示，并且可以映射到 RDF 的语法。 以上制定的标准虽然从形式上描述了语义 We b 上的本体， 但是要具体实现各 种基于语义 We b 应用还有一定的距离，还需要各种语义 We b 的知识处理平台以 达到这个目标。所谓平台，其自身并不一定是一个完整的应用程序，而是可以通 过向行业应用系统提供方便易用的基本处理接口，从而可以处理本体形式化表 示、存储管理、分布式管理、甚至是推理机制等各种基础功能。下图说明了语义 We b 的结构 4图1 语义Web的总体结构 知识处理平台 语义 We b 的实现需要支撑软件的支持，因此很多科研机构、学校、公司在语 义 We b、DAML及 RDF基础上开展了研究工作，开发了许多工具和平台。 Sesame 是一个开放源代码的本体存储与查询系统，由 Aidministrator 公司开 发。它解决了以往的本体数据存储的问题，支持关系型数据库和面向对象的数据 库。并且实现了 RQL（RDF Query Language）查询语言，可以在数据库中检索 需要的本体。 KAON（The Karlsruhe Ontology and Semantic Web Infrastructure）是德国 Karlsruhe 大学的一个科研项目，致力于语义 We b 提供所需的基础本体系统和相 关工具。 它针对基于本体的上层商业应用的需求提供了一个开放的本体管理基础 语义 Web 的本体标准与语言 语法层: XML 数据层: RDF 本体层: OWL/DAML+OIL 逻辑层 (逻辑规则) 语义 Web 知识处理平台 本体存储 系统 本体查 询系统 本体推 理引擎其它基础平 台软件 语义 Web 应用系统 电子政务 语义 Web 应用 其它语义 Web 应用 电子商务 语义 Web 应用 电子教育 语义 Web 应用 5 软件，为本体的存储、创建、标识提供了一个全面的工具集。 HP实验室的 Jena是一个以 RDF API为核心的语义 We b 工具。 Jena由 Network API、 Query、 Readers、 Inference、 Writers、 Stores 几部分模块围绕 RDF API 组成。 它支持 RDF的创建、操作和查询等功能。而 RDF API 也能够支持很多不同的数 据存储技术。 插件式的接口设计能够自动适应各种用不同的语言编写的读写 RDF 文件的需要。推理层、查询功能以及网络 API 建立在 RDF API 之上。 WODOS（Web Oriented Distributed Ontology System）系统由清华大学知识工 程室研究开发。它是一个全面的基于本体的语义 We b 知识处理平台，支持中英 文，已经可将本体信息存于关系型数据库中，可以做 RDF 文件的导入导出，支 持 RQL 查询，第三方软件可以通过 OdoAPI 进行操作。 几乎从Internet开始普及推广的时候起， 人们就一直在描绘智能搜索引擎、 个性化智能信息推荐、智能代理、智能电子商务、个性化电子服务、基于 Web 的KOD（Knowledge on Command）等的美好前景。但这些从来就没有应用推广过， 它们就像“科幻小说”一般遥不可及，其主要原因是 Web 智能服务所必需的面 向Web的基于本体的信息及知识表达相关标准、理论和技术还有待发展。 另一方面，本体论在人工智能中的运用也由来已久，但在实际应用中并没有 广泛的效果。Web的出现为本体论提出了新的、更广泛的需求，也提供了一个建 立真正全球化的、统一的、标准化的本体环境的途径。 相关链接 WODOS 的实现 WODOS系统的功能模块规划成四个部分，这四个部分相辅相成，各自都有明 确的功能。 首先，系统要提供本体信息的数据库存储机制，这就需要本体数据库的访问操作模块， 我们定义为 RCS；其次，作为支撑软件，WODOS是以第三方软件的形式提供给别人使用的， 这就需要定义一个对外的接口， 这个接口包括一个 OdoAPI本地本体访问模块和一个 OdoAPI 查询模块（含 RQL 解释器） ，整个接口模块我们定义为 ACS；第三，处理本体需要很多的参 数，而且要调用系统的功能需要一个可视化的界面，我们将这一部分界面和管理功能模块 定义为 MCS；最后，为了实现基于本体的推理机制，我们定义了以 F-Logic推理内核为核心 的功能模块 ICS。WODOS整体结构如图所示。 6图 WODOS整体结构图