e_learning在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)畢業(yè)論文設(shè)計

1、<p>　　E_learning在線學(xué)習(xí)系統(tǒng)</p><p>　　院 系： </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　班 級： </p><p>　　學(xué)生姓名：

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　完成日期： </p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　隨著互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人通過

3、網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息互通、知識傳播和文化交流。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)(E-Learning)也逐漸成為人們獲取知識的重要方式。E-Learning是指通過Internet進(jìn)行的學(xué)習(xí)與教學(xué)活動，它充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)所提供的、具有全新溝通機(jī)制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)的一種全新的學(xué)習(xí)方式。但是，目前網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源數(shù)量急劇增加，如何有效地組織和管理這些資源，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用，并支持學(xué)習(xí)資源的可訪問性就成為一項(xiàng)重要而緊迫的任務(wù)。</p>

4、<p>　　本體技術(shù)的出現(xiàn)為領(lǐng)域知識的組織、管理和共享提供了一種有效的途徑。因此，為了支持網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用，支持對學(xué)習(xí)資源的有效訪問，本論文構(gòu)建學(xué)科本體來組織學(xué)科領(lǐng)域的知識，以實(shí)現(xiàn)對學(xué)科領(lǐng)域共享概念以及概念之間關(guān)系的表達(dá)。另外，本論文采用Web服務(wù)的方式將學(xué)習(xí)資源封裝成E-Learning服務(wù)，并將學(xué)科本體引入到E-Learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，增強(qiáng)了E-Learning服務(wù)發(fā)現(xiàn)能力，并在一定程度上提高了服務(wù)

5、查找的效率和準(zhǔn)確率。</p><p>　　本文在研究和分析國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，主要完成了以下幾個方面的工作：首先研究了當(dāng)今語義Web關(guān)鍵技術(shù)和Web服務(wù)相關(guān)技術(shù)，包括本體技術(shù)、WSDL、UDDI、SOAP以及OWL-S等，并對語義Web中本體技術(shù)和語義Web服務(wù)的描述模型OWL-S進(jìn)行了詳細(xì)闡述。通過對本體技術(shù)的研究，構(gòu)建了計算學(xué)科本體原型，在此基礎(chǔ)上研究將本體技術(shù)應(yīng)用于E-Learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)

6、現(xiàn)過程中的方法，提出了一種基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，既解決了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用問題，又實(shí)現(xiàn)了E-Learning服務(wù)的語義識別和匹配。論文最后給出了一個基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布系統(tǒng)原型的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　本論文在研究本體技術(shù)和Web服務(wù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計的E-Learning服務(wù)語義發(fā)布系統(tǒng)，為進(jìn)一步對E-Learning服務(wù)的語義發(fā)現(xiàn)的研究提供了很好的

7、支持。</p><p>　　關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)(E-Learning)，Web服務(wù),學(xué)習(xí)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With rapid development of Internet，more and more people share, disseminate, exchange informa

8、tion and knowledge through Internet．E-Learning is becoming an important way to acquire knowledge．E-Learning refers to the teaching and learning activities through the internet，which is able to take full advantages of Int

9、ernet and is a promising way for lifetime education．At present, E-Learning resources are sharply increasing．New approach is urgently needed, which is able to effectively organize and manag</p><p>　　The emerg

10、ence of Ontology technology provides an effective way for the organization and management of domain knowledge．Therefore, in order to share and reuse E-Learning resources and support access to E-learning, Discipline Ontol

11、ogy is adopted to formally express the shared concepts and the relations among concepts in a discipline；E-learning resources are encapsulated as E-Learning Services．Discipline Ontology is used in the process of E-Learnin

12、g services publication and discovery, in order to i</p><p>　　Research works in this thesis are as follows．At first, the latest technologies On Web Services and Semantic Web，including Ontology, WSDL,UDDI,SOAP

13、 and OWL-S，etc，are discussed．Then, Ontology and the Semantic Web Services Description Model OWL-S are elaborated．A Computing Discipline Ontology is built；A Discipline Ontology based framework for E-Learning services publ

14、ication and discovery is presented, which aims to support the sharing and reuse of E-learning resources and further to realize semanti</p><p>　　In this thesis，a semantic publication system of E-Learning serv

15、ices is designed on the basis of Ontology technology and Web Service technology, which provides a better support for further research 0n semantic discovery of E-Learning services．</p><p>　　Keywords：E-learnin

16、g,Web service,Discipline ontology</p><p><b>　　摘要II</b></p><p>　　AbstractIII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1研究背景及意義1</p><p>

17、;　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.1 E-Learning方面的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.2.2 語義WEB服務(wù)方面的研究4</p><p>　　1.3本文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)8</p><p>　　1.3.1主要研究內(nèi)容歸納如下：8</p><p>　　1.3.2本研究的創(chuàng)新點(diǎn)

18、主要體現(xiàn)在：9</p><p>　　1.4本文組織結(jié)構(gòu)9</p><p>　　第2章 基于本體的Web服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)11</p><p>　　2.1本體概述11</p><p>　　2.1.1本體的概念11</p><p>　　2.1.2本體描述語言12</p><p>　　2.1.

19、3本體開發(fā)工具16</p><p>　　2.2 Web服務(wù)17</p><p>　　2.2.1 Web服務(wù)概述17</p><p>　　2.2.2 Web服務(wù)核心技術(shù)19</p><p>　　2.3語義Web服務(wù)21</p><p>　　2.4本章小結(jié)27</p><p>　　第3章

20、 基于OWL的學(xué)科本體構(gòu)建28</p><p>　　3.1本體構(gòu)建概述28</p><p>　　3.1.1本體的構(gòu)建原則28</p><p>　　3.2 本課題的本體構(gòu)建方法32</p><p>　　3.3學(xué)科本體的構(gòu)建34</p><p>　　3.3.1需求分析34</p><p>

21、;　　3.3.2領(lǐng)域分析與概念建模35</p><p>　　3.4本章小結(jié)39</p><p>　　第4章 基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架40</p><p>　　4.1設(shè)計目標(biāo)40</p><p>　　4.2系統(tǒng)框架及組件介紹41</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)框架41</p&

22、gt;<p>　　4.2.2系統(tǒng)關(guān)鍵組件功能介紹42</p><p>　　4.3本章小結(jié)47</p><p>　　第5章 系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)48</p><p>　　5.1原型系統(tǒng)概述48</p><p>　　5.1.1需求分析48</p><p>　　5.1.2開發(fā)平臺和工具49</p&g

23、t;<p>　　5.2服務(wù)發(fā)布系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)51</p><p>　　5.2.1 E-Learning服務(wù)發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)51</p><p>　　5.2.2 E-Learning服務(wù)發(fā)布系統(tǒng)處理過程53</p><p>　　5.3本章小結(jié)56</p><p>　　第6章 總結(jié)與展望57</p><p&

24、gt;　　6.1研究總結(jié)57</p><p>　　6.2未來工作與展望58</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)60</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p>　　1.1研究背景及意義</p><p>　　隨著互聯(lián)網(wǎng)及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)

25、成為人們進(jìn)行信息互通、知識傳播和文化交流的重要手段，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)(E-Learning)作為一種能拓展學(xué)習(xí)時空的新的教育形式，也越來越受到人們的普遍關(guān)注，網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)浪潮已經(jīng)到來。E-Learning是指通過Internet進(jìn)行的學(xué)習(xí)與教學(xué)活動，它是充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)所提供的、具有全新溝通機(jī)制與豐富資源的學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)的一種全新的學(xué)習(xí)方式。網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)突破了傳統(tǒng)的時空限制，但也存在一些問題：如網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源重用性低，導(dǎo)致大量資源重復(fù)建設(shè)；各學(xué)習(xí)資源

26、不能實(shí)現(xiàn)大范圍、高效率的共享，眾多學(xué)習(xí)資源成為離散的、孤立的“信息孤島”。</p><p>　　Web服務(wù)的出現(xiàn)為這一問題的解決提供了一個有效的途徑。Web服務(wù)是獨(dú)立的、模塊化的應(yīng)用程序，能夠在網(wǎng)絡(luò)上被描述、發(fā)布、查找和調(diào)用[1]。Web服務(wù)因其可移植性、跨平臺性和易部署性等優(yōu)點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用。因此，我們可以將網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源封裝成Web服務(wù)的形式，來解決網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)領(lǐng)域中“豐富的數(shù)據(jù)和貧乏的知識”的問題。<

27、/p><p>　　E-Learning服務(wù)就是通過Web服務(wù)技術(shù)對學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行管理和發(fā)布的一類Web服務(wù)。近年來。E-Learning服務(wù)已成為網(wǎng)上學(xué)習(xí)的重要形式。但是Web服務(wù)是源于傳統(tǒng)的萬維網(wǎng)的，E-Learning服務(wù)也不例外，這些服務(wù)盡管在信息格式上作了改進(jìn)，卻不能實(shí)現(xiàn)服務(wù)的自動發(fā)布、自動發(fā)現(xiàn)、自動執(zhí)行等操作。E-Learning服務(wù)的急劇增加，為如何準(zhǔn)確高效地從龐大的服務(wù)群中找到所需要的服務(wù)提出了挑戰(zhàn)。為了

28、有效實(shí)現(xiàn)服務(wù)的應(yīng)用價值，我們需要解決以下問題：如何發(fā)現(xiàn)滿足用戶需要的服務(wù)以及如何選擇最佳服務(wù)等。</p><p>　　傳統(tǒng)的技術(shù)大都采用關(guān)鍵字匹配機(jī)制來解決上述問題，但存在查全率和查準(zhǔn)率低且不能很好地解決語義匹配的弊端。語義Web的出現(xiàn)為上述問題的解決帶來了契機(jī)。語義Web是對未來Web體系結(jié)構(gòu)的一個偉大構(gòu)想，基本思想是通過本體和對Web內(nèi)容的語義標(biāo)記，使計算機(jī)可以理解并處理Web上的信息。因此，將本體引入到E-

29、Learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，可以實(shí)現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)服務(wù)的準(zhǔn)確高效的檢索。</p><p>　　學(xué)科本體是一類特殊的領(lǐng)域本體，它將某個特定學(xué)科作為應(yīng)用領(lǐng)域，通過對特定學(xué)科的深入研究，抽取出該學(xué)科領(lǐng)域中已被認(rèn)可的相對固定的概念，并歸納出它們之間的語義聯(lián)系，然后通過某種描述機(jī)制對抽取出的概念及其語義聯(lián)系進(jìn)行描述，就可以構(gòu)造出學(xué)科本體[2]。通過學(xué)科本體，可以實(shí)現(xiàn)對學(xué)科詞匯的語義識別和匹配，為學(xué)習(xí)資料的共享和重用

30、以及E-Learning系統(tǒng)的互操作性提供支持。因此，學(xué)科本體在E-Learning中得到了越來越廣泛的研究。</p><p>　　本論文的選題正是針對存在問題，逐步探索解決方案，最終確定將本體技術(shù)和Web服務(wù)技術(shù)相結(jié)合，研究將本體技術(shù)引入E-Learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)中。這樣，既解決了網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)資源的共享和重用問題，又實(shí)現(xiàn)了E-Learning服務(wù)的語義識別和匹配。因此，研究基于本體的E-Learning服

31、務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)，具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。</p><p>　　1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 E-Learning方面的研究現(xiàn)狀</p><p>　　計算機(jī)在教育領(lǐng)域的應(yīng)用最早可追溯到1958年IBM公司成功開發(fā)世界上第一個計算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)，從此計算機(jī)輔助教學(xué)(CAI)得到迅速發(fā)展。進(jìn)入90年代后，隨著學(xué)習(xí)理論、信息技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)輔助教學(xué)

32、也有了飛速發(fā)展。1996年第一篇有關(guān)局域網(wǎng)培訓(xùn)的論文在美國{Training Magazine}雜志上發(fā)表以來，教育技術(shù)界和培訓(xùn)界正式開始了關(guān)于E-Learning的研究．</p><p>　　E-Learning方面的研究可歸納為以下幾個方面：</p><p>　　(1)E-Learning中學(xué)習(xí)理論和網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究</p><p>　　研究內(nèi)容主要包括現(xiàn)

33、代學(xué)習(xí)理論及其在E-Learning中的應(yīng)用以及網(wǎng)絡(luò)教育相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。目前，對網(wǎng)絡(luò)教育技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究有很多，AICC(Aviation Industry CBT Committee，美國航空工業(yè)計算機(jī)輔助訓(xùn)練委員會)最早提出計算機(jī)管理教學(xué)(CMI)規(guī)范，現(xiàn)成為廣泛采用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]；美國國防部(DoD)的美國高級分布式學(xué)習(xí)研究項(xiàng)目(ADL)借鑒AICC的CMI標(biāo)準(zhǔn)建立了可共享課程對象參考模型SCORM (Sharable Course O

34、bject Reference Model)[4]；美國大學(xué)校際交流委員會(EDUCOM)于1996年設(shè)立的一個研究項(xiàng)目IMS現(xiàn)已建立了內(nèi)容包裝規(guī)范、元數(shù)據(jù)規(guī)范等[5]。2001年，我國開始啟動教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究項(xiàng)目，成立了中國教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)委員會，根據(jù)我國教育情況創(chuàng)建了各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，形成了“中國教育信息化技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系”[6]。國際組織在E-Learning服務(wù)方面的標(biāo)準(zhǔn)化研究主要有DCMI(都柏林核心元數(shù)據(jù)研究行動)和IEEE．L

35、TSC(IEEE學(xué)習(xí)技術(shù)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化委員會)DCMI建立了DC元數(shù)據(jù)規(guī)范和DC．Education元數(shù)據(jù)</p><p>　　(2)E-Learning中學(xué)習(xí)資源管理的研究</p><p>　　該研究主要包括對學(xué)習(xí)對象元數(shù)據(jù)的抽取、學(xué)習(xí)對象重用、利用本體技術(shù)實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)資源查找等內(nèi)容，主要是將內(nèi)容管理思想應(yīng)用到學(xué)習(xí)資源的組織中。Bergstedt研究內(nèi)容管理系統(tǒng)和E-Learning的關(guān)系，指出

36、實(shí)行內(nèi)容管理可顯著提高E-Learning系統(tǒng)的教學(xué)質(zhì)量。J.M.su等人研究了SCORM兼容學(xué)習(xí)對象庫的內(nèi)容管理模式。華東師范大學(xué)的李君麗、祝智庭對學(xué)習(xí)內(nèi)容關(guān)系系統(tǒng)的功能、角色進(jìn)行研究，指出學(xué)習(xí)資源管理是實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源和課程融合的重要手段[8]。</p><p>　　(3)E-Learning系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究</p><p>　　研究E-Learning系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)主要是對抽象的邏輯結(jié)

37、構(gòu)的研究。舒蓓，申瑞民等人對支持個性化學(xué)習(xí)的E-Learning系統(tǒng)架構(gòu)及其組成部分進(jìn)行了研究；Suthers將CSCL體系結(jié)構(gòu)分成中央結(jié)構(gòu)、復(fù)制結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)和混合結(jié)構(gòu)。近年來，又出現(xiàn)了基于知識驅(qū)動的E-Learning體系架構(gòu)、基于工作流的E-Learning體系架構(gòu)等。</p><p>　　(4)E-Learning系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究</p><p>　　實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究主要集中在對

38、XML和元數(shù)據(jù)的應(yīng)用研究上，近年來出現(xiàn)了對語義技術(shù)的研究。其中前兩個方面的應(yīng)用研究比較成熟，對語義技術(shù)的應(yīng)用研究還處于探索階段。山東大學(xué)的郝興偉、孟祥旭研究了基于知識本體的E-Learning系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。</p><p>　　1.2.2 語義WEB服務(wù)方面的研究</p><p>　　最早為Web服務(wù)增加語義信息的是DAML．S，OWL-S是在DAML-S的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。DAML-S提供

39、了足夠的表示W(wǎng)eb服務(wù)能力和特性的語義信息來描述Web服務(wù)，目的在于實(shí)現(xiàn)WEB服務(wù)發(fā)現(xiàn)、調(diào)用、合成和執(zhí)行監(jiān)控的自動化。</p><p>　　目前許多語義表示的研究、服務(wù)綁定的研究、基于本體的服務(wù)匹配的研究、DAML．S和UDDI相結(jié)合的研究等方面的研究都是基于DAML-S展開的。當(dāng)前存在的研究主要分為兩類：(1)實(shí)現(xiàn)DAML-S本體描述信息到UDDI的映射，補(bǔ)充UDDI的Web服務(wù)語義描述能力；(2)基于DAMn

40、oIL擴(kuò)展WSDL模式，并基于擴(kuò)展的WSDL實(shí)現(xiàn)WSDL到DAML．S本體的映射，再將語義信息擴(kuò)展到UDDI中。</p><p><b>　　國外的經(jīng)典研究有：</b></p><p>　　美國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Massimo Paolucci提出的基于DAML-S的augmentUDDI語義Web服務(wù)注冊系統(tǒng)。該系統(tǒng)的匹配思想成為后來的語義Web服務(wù)發(fā)現(xiàn)方向研究的核心

41、思想。它利用本體概念之間的包含關(guān)系來實(shí)現(xiàn)Web服務(wù)的輸入輸出的匹配。但該算法僅實(shí)現(xiàn)了同一本體中的概念之間的匹配，沒有考慮服務(wù)質(zhì)量的匹配，導(dǎo)致匹配的范圍過窄且有效性不足，而且匹配程度的劃分粗糙、響應(yīng)時間長。</p><p>　　美國麻省理工學(xué)院的Mark Klein和美國紐約大學(xué)的Abraham Bemstein提出基于過程本體論的服務(wù)發(fā)現(xiàn)方法嗍。通過定義過程本體來表達(dá)查詢請求與Web服務(wù)。由于過程本體與WSDL之

42、間無映射關(guān)系，需要花大量時間對服務(wù)建立索引，因此服務(wù)發(fā)現(xiàn)的高效性不能完全保證。</p><p>　　美國喬治亞大學(xué)LSDIS實(shí)驗(yàn)室的METEOR-S系統(tǒng)，采用語義本體論推理和QoS策略相結(jié)合的服務(wù)匹配和篩選方法，由于使用的是簡單的基于服務(wù)模板的匹配算法，所以不能支持復(fù)雜的邏輯推理。</p><p><b>　　國內(nèi)的經(jīng)典研究有：</b></p><

43、p>　　清華大學(xué)的許斌、李涓子等提出了一種Web服務(wù)語義標(biāo)注方法。為了對WSDL文件進(jìn)行自動語義標(biāo)注并提高標(biāo)注的準(zhǔn)確度，采用OWL描述的領(lǐng)域本體來增強(qiáng)WSDL文件的語義信息，利用XML schema的格式信息與本體概念之間的相似性，實(shí)現(xiàn)對Wcb服務(wù)的語義標(biāo)注，并制定WSDL到OWL-S的轉(zhuǎn)換規(guī)則，生成OWL-S格式的Web服務(wù)語義描述。</p><p>　　山東大學(xué)的李慶忠、王凱等對Web服務(wù)語義描述和語義

44、匹配進(jìn)行研究。在語義描述方面，運(yùn)用語義本體定義和表述Web服務(wù)，參考Web服務(wù)本體OWL-S設(shè)計相關(guān)的服務(wù)本體和領(lǐng)域本體，并運(yùn)用到既定的Web服務(wù)匹配算法中。在Web服務(wù)語義匹配方面，根據(jù)智能化和高效性的要求，在服務(wù)功能語義描述的基礎(chǔ)上，通過對服務(wù)功能的輸入、輸出語義相似匹配，提高服務(wù)檢索的查準(zhǔn)率和查全率。</p><p>　　3)學(xué)科本體的構(gòu)建方面研究現(xiàn)狀</p><p>　　自從197

45、7年知識工程的鼻祖Fcigenbaum提出“知識工程”這個概念以來，基于人工智能和信息技術(shù)的對知識的理解、抽取、表示和應(yīng)用一直是相關(guān)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。上世紀(jì)90年代初，哲學(xué)中“Ontology”被AI領(lǐng)域借鑒，本體建模方法也初步確立，本體論為知識工程中的知識提供了新的組織形式。近年來，國內(nèi)外對本體做了大量研究并將其運(yùn)用于知識工程領(lǐng)域。</p><p>　　國外的經(jīng)典研究主要有：</p><p&g

46、t;　　W3C致力于本體的研究始于2001年，W3C的Web-ontology工作組一開始就將自己的研究定位于為語義網(wǎng)的創(chuàng)建打基礎(chǔ)。該工作組的主要貢獻(xiàn)是從2002年1月起開始制訂OWL(Ontology Web Laguage)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。2004年2月10日，OWL已成為了W3C的正式推薦標(biāo)準(zhǔn)。OWL促進(jìn)了由XML，RDF(S)支持的Web內(nèi)容在機(jī)器間的互操作性。</p><p>　　美國斯坦福大學(xué)的知識系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

47、室(KSL-Knowledge Systems Laboratory以下簡稱KSL)，無論是在本體建模工具領(lǐng)域，還是在本體應(yīng)用層面的研究方面，都站在了知識工程領(lǐng)域的最前沿。KSL的N.Gruber在1993年最早提出了“本體”在知識工程領(lǐng)域的定義。目前，KSL的研究主題主要有知識共享技術(shù)、物理系統(tǒng)的建模與分析、應(yīng)用性智能系統(tǒng)三大方面。</p><p>　　德國卡爾斯魯厄大學(xué)(University of Karls

48、ruhe)的Rudi Studer，Alexander Maeche和以他們?yōu)槭椎膽?yīng)用情報學(xué)和規(guī)范描述方法研究所(AIFB．Institute of Applied Informatics and Formal Description Methods)對本體基礎(chǔ)理論(ontology learning)和本體的數(shù)學(xué)表達(dá)進(jìn)行了深層次的研究。AIFB研究所目前從事的研究重點(diǎn)是創(chuàng)建基于本體的知識門戶和語義門戶。</p><

49、p>　　歐洲的OntoWeb依托AIFB研究所的OntoWeb項(xiàng)目，建立了以知識管理為目的的網(wǎng)上知識門戶。OntoWeb的目標(biāo)是集合歐洲語義網(wǎng)網(wǎng)頁標(biāo)準(zhǔn)的研究人員和產(chǎn)業(yè)學(xué)會的力量，加強(qiáng)該領(lǐng)域的跨學(xué)科協(xié)作，促進(jìn)歐洲文化的復(fù)興，保護(hù)歐洲語言多元化和歐洲文化多樣性，并在本體領(lǐng)域的研究中占據(jù)主導(dǎo)地位。</p><p>　　與國外相比，國內(nèi)無論是在理論研究、實(shí)證研究還是在技術(shù)手段的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用方面都相對落后，與國外高水平

50、的研究相比存在很大差距。國內(nèi)對于本體的研究大約始于20世紀(jì)90年代初。</p><p>　　國內(nèi)對于本體的研究主要有：</p><p>　　中國科學(xué)院自1998年就開始從事本體領(lǐng)域的課題研究。其中，數(shù)學(xué)與系統(tǒng)科學(xué)研究院，數(shù)學(xué)研究所、知識處理與人機(jī)交互實(shí)驗(yàn)室，管理、決策與信息系統(tǒng)開放實(shí)驗(yàn)室一直走在研究的最前沿。他們在“天馬”專家系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境研究成果的基礎(chǔ)上，致力于如下幾個方面工作：(1)研究

51、以本體作為關(guān)聯(lián)手段，增強(qiáng)面向?qū)ο蠓椒ǖ谋憩F(xiàn)力，以達(dá)到完成信息系統(tǒng)需求分析的目的。提出了面向本體的需求分析(OORA-ontology-oricnted Requirements Analysis)模型。(2)研究形式化的本體在領(lǐng)域知識的復(fù)用和共享中的基礎(chǔ)地位和作用。(3)研究基于專業(yè)領(lǐng)域知識復(fù)用的，虛擬領(lǐng)域本體的創(chuàng)建技術(shù)。</p><p>　　另外，浙江大學(xué)人工智能研究所早在1985年就致力于地質(zhì)探礦專家系統(tǒng)的研

52、究。并通過了國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目驗(yàn)收和成果鑒定；哈工大計算機(jī)科學(xué)與工程系的研究人員則一直致力于企業(yè)本體論系統(tǒng)的創(chuàng)建和相關(guān)理論的研究。</p><p>　　國內(nèi)外重要的本體系統(tǒng)主要有：基于心理語言規(guī)則的英文詞典WordNet：由美國國家科學(xué)基金贊助，加州大學(xué)伯克力分校的國際計算機(jī)科學(xué)研究所承擔(dān)開發(fā)的FrameNet：南加州大學(xué)信息科學(xué)研究所(ISI-Information Sciences Institute)

53、的Bill Mann和Christian Matthiessen等人開發(fā)的GUM(通用上層模型)，希望用自然語言的表達(dá)方式來組織信息面向自然語言處理，支持多語種處理，包括基本概念及獨(dú)立于各種具體語言的概念組織形式；SENSUS面向自然語言處理，為機(jī)器翻譯提供概念結(jié)構(gòu)，包括7萬多概念。OntoSeek是一個集中了在線黃頁和產(chǎn)品目錄的，基于內(nèi)容檢索的系統(tǒng)。Cycorp集團(tuán)正在進(jìn)行的Cyc項(xiàng)目，旨在提供一種可以為其它程序使用的“深層次的”理解

54、。德克薩斯大學(xué)計算機(jī)系知識系統(tǒng)研究小組將知網(wǎng)(HowNet)列為本體項(xiàng)目之一，用于自然語言處理，包含中文詞典中概念與概念間的關(guān)系，概念的屬性與屬性間的關(guān)系。同時還包含了與中文對應(yīng)的英文概念，以及概念的屬性間的關(guān)系。由新墨西哥州立大學(xué)的計算研究實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)研制開發(fā)的Mikrokmos，是一個概念揭示程度深</p><p>　　目前，學(xué)科領(lǐng)域還沒有比較成熟的現(xiàn)成的本體可以使用，只有一些個人建立的簡單的針對某一課程的小型

55、學(xué)科本體。所以，要研究基于本體的網(wǎng)上學(xué)習(xí)內(nèi)容的發(fā)現(xiàn)，還需要對學(xué)科領(lǐng)域進(jìn)行深入研究，準(zhǔn)確地抽取出該領(lǐng)域中的重要概念、屬性以及相互之間的關(guān)系，從而構(gòu)建出一個包含信息盡可能豐富的學(xué)科本體。</p><p>　　1.3本文研究內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)</p><p>　　本文的研究重點(diǎn)：學(xué)科本體的構(gòu)建；將學(xué)科本體作為對學(xué)科詞匯進(jìn)行語義識別和匹配的基礎(chǔ)，應(yīng)用于E-Learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，支持基于

56、語義的E-Learning 服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)。本文提出了一個基于領(lǐng)域本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，該框架將學(xué)科本體引入E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，增強(qiáng)了E-Learning服務(wù)發(fā)現(xiàn)能力，并在一定程度上提高了服務(wù)查找的效率和準(zhǔn)確率。</p><p>　　1.3.1主要研究內(nèi)容歸納如下：</p><p>　　1)深入學(xué)習(xí)和研究了本體和Web服務(wù)相關(guān)的理論知識。包括

57、本體的概念、描述語言O(shè)WL的語法、本體構(gòu)建的方法和步驟、本體開發(fā)工具等以及Web服務(wù)描述語言WSDL、Web服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程、服務(wù)描述方法和集成協(xié)議UDDI以及用于Web服務(wù)調(diào)用的簡單對象訪問協(xié)議(SOAP)等。</p><p>　　2)對學(xué)科知識進(jìn)行概念提取，構(gòu)建出一個計算學(xué)科本體原型，并對該學(xué)科中涉及的知識進(jìn)行分析，提取出該部分學(xué)習(xí)資源中的關(guān)鍵概念、屬性及它們之間的聯(lián)系，利用本體開發(fā)工具Prot696，為計

58、算學(xué)科中的軟件工程知識域開發(fā)了一個本體實(shí)例，為知識的共享提供了基礎(chǔ)。</p><p>　　3)提出一種基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，從語義層上對學(xué)習(xí)資源進(jìn)行描述，使學(xué)習(xí)資源可以實(shí)現(xiàn)共享和互操作。該框架分為4個層次，從上到下依次為用戶層、表示層、中間件層和數(shù)據(jù)存儲層。用戶層主要面向兩類用戶：服務(wù)提供者和服務(wù)請求者。表示層為用戶服務(wù)提供了接口，語義層主要完成語義查詢、語義分析、語義推理功能，存儲層

59、包括學(xué)科本體、服務(wù)本體和UDDI注冊中心，分別用于存儲學(xué)科知識、服務(wù)語義描述信息和已發(fā)布的E-Learning服務(wù)基本信息。</p><p>　　4)基于該框架利用Java語言開發(fā)了一個原型系統(tǒng)。該原型系統(tǒng)通過對計算學(xué)科本體的引用，嘗試將E-Learning服務(wù)提供者所提供的服務(wù)進(jìn)行語義發(fā)布，以便讓網(wǎng)上學(xué)習(xí)用戶能夠準(zhǔn)確高效地發(fā)現(xiàn)這些E-Learning服務(wù)。</p><p>　　1.3.2

60、本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在：</p><p>　　1)將本體技術(shù)引入到E-Learning服務(wù)的發(fā)布與發(fā)現(xiàn)過程中，實(shí)現(xiàn)對E-Learning服務(wù)發(fā)布和發(fā)現(xiàn)信息的語義描述，提高E-Learning服務(wù)查找準(zhǔn)確性。</p><p>　　2)分析了語義WEB服務(wù)相關(guān)技術(shù)，提出了一種基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架。</p><p><b>　　1.

61、4本文組織結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　本文共分六大章：</b></p><p>　　第l章介紹了本課題的研究背景和意義，對與本課題相關(guān)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀做了簡要分析，同時本章還對目前學(xué)習(xí)資源建設(shè)現(xiàn)狀，本體研究現(xiàn)狀，以及語義Web在E．Leaming中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹。最后給出了本文的主要工作內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)。</p><p

62、>　　第2章主要介紹了本體理論和Web Service相關(guān)理論，對本體的概念、描述語言、開發(fā)工具，Web Service關(guān)鍵技術(shù)以及語義Web服務(wù)描述模型進(jìn)行了深入學(xué)習(xí)和研究，為課題的研究工作提供理論上的依據(jù)。</p><p>　　第3章研究學(xué)科領(lǐng)域本體的構(gòu)建。通過對本體構(gòu)建理論的深入研究，綜合考慮各種本體構(gòu)建方法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出一種基于螺旋模型的原型化方法。通過對學(xué)習(xí)領(lǐng)域頂層概念的抽取以及概念之間關(guān)系的分析

63、，構(gòu)建出一個計算學(xué)科本體原型。然后，通過對計算學(xué)科中軟件工程知識域中的學(xué)習(xí)資源的深入研究，對構(gòu)建的本體原型進(jìn)行實(shí)例化，構(gòu)建出一個簡單的計算學(xué)科本體。為實(shí)現(xiàn)基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)做好準(zhǔn)備。</p><p>　　第4章提出一種基于本體的E-Learning服務(wù)發(fā)布與發(fā)現(xiàn)框架，該框架分為4個層次，從上到下依次為用戶層、表示層、中間件層和數(shù)據(jù)存儲層。用戶層主要面向兩類用戶：服務(wù)提供者和服務(wù)請求者。表

64、示層為用戶服務(wù)提供了接口，語義層主要完成語義查詢、語義分析、語義推理功能，存儲層包括學(xué)科本體、服務(wù)本體和UDDI注冊中心，分別用于存儲學(xué)科知識、服務(wù)語義描述信息和已發(fā)布的E-Learning服務(wù)信息。在該框架的基礎(chǔ)上，對Web服務(wù)語義發(fā)布機(jī)制進(jìn)行了分析。</p><p>　　第5章依據(jù)基于領(lǐng)域本體的學(xué)習(xí)資源管理框架，開發(fā)了一個原型系統(tǒng)。原型系統(tǒng)以構(gòu)建的計算學(xué)科本體為基礎(chǔ)，為E-Learning服務(wù)提供者提供一個語

65、義發(fā)布的平臺。本章首先對系統(tǒng)進(jìn)行了需求分析，提出了設(shè)計目標(biāo)和發(fā)布系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并選擇了相應(yīng)的開發(fā)平臺和工具。然后對發(fā)布系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計和實(shí)現(xiàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，該原型系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)E-Learning服務(wù)的語義描述，能夠?qū)崿F(xiàn)E-Learning服務(wù)的語義發(fā)布。</p><p>　　第6章對研究成果進(jìn)行了總結(jié)，對其不足和待改進(jìn)之處進(jìn)行了分析和總結(jié)，并對下一步的工作前景進(jìn)行了展望。</p><p>　　第2

66、章 基于本體的Web服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)</p><p>　　本章將對論文中涉及的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，包括本體技術(shù)和Web服務(wù)技術(shù)以及語義Web服務(wù)技術(shù)。其中本體技術(shù)包括本體的概念、描述語言及開發(fā)工具等。Web服務(wù)技術(shù)包括Web服務(wù)的概念、核心協(xié)議及發(fā)布與發(fā)現(xiàn)機(jī)制。語義Web服務(wù)主要研究其概念及描述模型OWL-S。本章內(nèi)容是進(jìn)行課題研究的理論基礎(chǔ)。</p><p><b>　　2.1本體

67、概述</b></p><p>　　2.1.1本體的概念</p><p>　　Ontology最早是一個哲學(xué)概念，后來隨著人工智能的發(fā)展，被人工智能界賦予了新的定義。比較有代表性的是1998年Studer提出的定義：本體是共享概念模型的明確的形式化規(guī)范說明(Ontology is a formal，explicit specification of a shared concep

68、tualization.)。這個定義體現(xiàn)了本體的4層含義：</p><p>　　①概念模型(conceptualization)</p><p>　　通過客觀世界中一些現(xiàn)象的相關(guān)概念而得到的模型，其表示的含義獨(dú)立于具體的環(huán)境狀態(tài)。</p><p>　?、诿鞔_(expliciO</p><p>　　所使用的概念及其約束都有明確的定義。</

69、p><p>　　③形式化(formal)</p><p>　　Ontology是計算機(jī)可讀的，即能被計算機(jī)處理的。</p><p>　　④共享(share)</p><p>　　Ontology中體現(xiàn)的是共同認(rèn)可的知識，反映的是相關(guān)領(lǐng)域中公認(rèn)的概念集，它所針對的是團(tuán)體而不是個體。</p><p>　　盡管本體有很多不同的定

70、義方式，但是從內(nèi)涵上來看，不同研究者對于本體的認(rèn)識是統(tǒng)一的，都把本體當(dāng)作是領(lǐng)域內(nèi)部不同實(shí)體(人、機(jī)器、軟件系統(tǒng)等)之間進(jìn)行交流(對話、互操作、共享等)的一種語義基礎(chǔ)，本體的目標(biāo)是捕獲相關(guān)領(lǐng)域的知識，提供對該領(lǐng)域知識的共同理解，確定該領(lǐng)域內(nèi)共同認(rèn)可的概念詞匯，并從不同層次的形式化模式上給出這些概念和概念之間相互關(guān)系的明確定義，實(shí)現(xiàn)知識共享，即本體提供一種明確定義的知識。就語義Web要實(shí)現(xiàn)的功能目標(biāo)來說，本體提供的這種共識更主要的是為機(jī)器服

71、務(wù)，機(jī)器并不能像人類一樣理解自然語言中表達(dá)的語義，目前的計算機(jī)也只能把文本看成字符串進(jìn)行處理。因此，在計算機(jī)領(lǐng)域討論本體，就要討論本體究竟是如何表達(dá)共識的，也就是概念的形式化表達(dá)問題。</p><p>　　2.1.2本體描述語言</p><p>　　本體描述語言是用來描述本體的，它讓用戶可以為領(lǐng)域模型編寫清晰、形式化的概念描述。本體描述語言起源于人工智能領(lǐng)域?qū)χR表示的研究，因此本體的描述

72、語言不僅僅需要具有良好定義的語法、語義和充分的表達(dá)能力，更需要有效的推理支持(包括計算復(fù)雜性和可判定性等)。大量的研究工作者活躍在該領(lǐng)域，因此誕生了許多種本體描述語言，主要分為兩大類：即傳統(tǒng)的本體描述語言和與Web相關(guān)的本體描述語言。</p><p>　　傳統(tǒng)的本體描述語言主要有：KIF、Ontolingua、Loom和OCML等，它們注重在知識工程過程中知識的共享和重用，但缺乏在本體概念之上的推理功能，不能被廣

73、泛地應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)上的知識交換與共享中。為解決網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境下有效的知識管理問題，以知識本體為核心的語義We；b技術(shù)的研究已成為知識管理領(lǐng)域的最新熱點(diǎn)。</p><p>　　與Web相關(guān)的本體描述語言主要有RDF和RDFS、SHOE、XOL、OML、OIL、DAML、OIL+DAML、OWL。其中RDF和RDFS、OIL、DAML、OIL+DAML、OWL之間有著密切的聯(lián)系，是被廣泛研究的網(wǎng)絡(luò)本體描述語言，都是基于XM

74、L的[9]。而SHOE是基于HTML的，是HTML的一個擴(kuò)展。</p><p>　　目前，W3C推薦的與本體語言相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)有三個：XML、RDF／RDFS、OWL。下面對最流行的本體描述語言進(jìn)行簡要介紹。</p><p>　?、賀DF／RDFS簡介</p><p>　　RDF(資源描述框架)是W3C組織推薦使用的用來描述資源及其之間關(guān)系的語言規(guī)范，具有簡單、易擴(kuò)展、

75、開放性、易交換和易綜合等特點(diǎn)[10]。RDF的目標(biāo)是為Web資源描述提供一種通用框架，它以一種機(jī)器可理解的方式被表示出來，可以很方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，RDF提供了Web數(shù)據(jù)集成的元數(shù)據(jù)解決方案。</p><p>　　RDF語言主要功能特征所描述的內(nèi)容包括：</p><p>　　1)Resourco：一類特定的信息條目，通常是一個WEB站點(diǎn)；資源，通常以切地進(jìn)行標(biāo)識；</p>&

76、lt;p>　　2)Class／Subclass：資源可以被分類，每個類以下都可以有許多小的下位類，由此形成了一個完整的分類體系；</p><p>　　3)Property：連接兩個相關(guān)資源；</p><p>　　4)Domain／Range：一個Property中的兩個資源可以受到限定，一個目標(biāo)域以及目的文件范圍會受到一個特定類的限制；</p><p>　　5

77、)Container：資源集合可組織在Container中。Container包括：“集”，元素的“次序”，即按一定的順序排列，以及“其他的選擇”。</p><p>　　RDF與XML之間的關(guān)系非常緊密，事實(shí)上，它們之間是互補(bǔ)的：RDF的作用之一是以一種標(biāo)準(zhǔn)化的、具有互操作性的模式為基于XML的數(shù)據(jù)規(guī)定語義。RDF是一種元數(shù)據(jù)模型，而XML是一種語法格式[11]。RDF數(shù)據(jù)模型可以用XML表示，也可以用其他語法格

78、式描述。RDF Schema是基于RDF的一種模式定義語言，它使用一種機(jī)器可以理解的體系來定義描述資源的詞匯，其功能就像一個字典，可以將其理解為大綱或規(guī)范。RDF Schema的作用是：定義資源以及屬性的類別； 定義屬性所應(yīng)用的資源類以及屬性值的類型； 定義上述類別聲明的語法； 申明一些由其它機(jī)構(gòu)或組織定義的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的屬性類。</p><p>　?、贠IL和DAML簡介</p><p>

79、　　OIL(ontology interchange language，ontology inference layer)是由斯坦福大學(xué)、荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)從2000年開始聯(lián)合開發(fā)，它所依托的項(xiàng)目是Ontoknowlodge[12]。作為一種推薦標(biāo)準(zhǔn)，具有合并和表示本體以及進(jìn)行系統(tǒng)間交互兩種功能。其設(shè)計目的是為了提供最多的建模元語，可通用于基于框架和描述邏輯的本體。OIL為一個標(biāo)準(zhǔn)的本體語言指出了一個層次化的方法每一增加層將在

80、原來的層上增加功能性和復(fù)雜性。用OIL來描述本體，需要區(qū)分3個不同的層次：首先是對象級，這一級描述具體的本體；其次是第l元級，這一級提供了確定的本體定義，用一種定義良好的語義來描述結(jié)構(gòu)化的詞匯；最后是第2元級，這一級描述的是一個本體的元信息，如作者、名稱和主題等。OIL目前的研究關(guān)注的是第l元級和第2元級，分別稱之為本體定義和本體容器。</p><p>　　DAML(DARPA Agent Markup Lang

81、uage)I掃DARPA(美國國防部高級計劃研究署)主持開發(fā)，力圖溶入RDF、OIL等的優(yōu)點(diǎn)，它與OIL一樣建立在RDF之上，以描述邏輯為基礎(chǔ)[13]。其主要目標(biāo)是開發(fā)一個旨在以機(jī)器可讀的方式表示語義關(guān)系、并與當(dāng)前及未來技術(shù)相容的語言，尤其是開發(fā)出一套工具與技術(shù)，使得Agent(代理)程序可以識別與理解信息源，并在Agent程序之間實(shí)現(xiàn)基于語義的互操作。DAML擴(kuò)展了RDF，增加了更多的更復(fù)雜的類、屬性等定義。它一度很流行，成為網(wǎng)上很多

82、本體的描述語言。后來DAML的研究者和OIL的研究者開始合作，推出了DAML+OIL語言，成為W3C研究語言互聯(lián)網(wǎng)的本體語言的起點(diǎn)。</p><p>　　DAML+OIL是由美國和歐盟在DAML背景下共同開發(fā)的。它是RDF(S)基礎(chǔ)上的擴(kuò)展，具備充分的表達(dá)能力(如唯一性、傳遞性、逆反性、等價等)，具有一定的推理能力，完全確定了語義網(wǎng)中知識表示語言的整體框架。國外已有多種支持DAML+OIL的工具軟件，如：OIL

83、Ed、Web ODE等。</p><p><b>　?、跲WL簡介</b></p><p>　　OWL語言作為W3C推薦的全新的Web本體語言，雖然它的基本語法和功能與DAML+OIL很相似，但它的語言機(jī)制已大大增強(qiáng)[14]。同時它還增加了更多用于描述屬性和類的詞匯，具有豐富的語義和關(guān)系邏輯表示功能。而且它強(qiáng)調(diào)知識的表示和推理規(guī)則的應(yīng)用，是當(dāng)前語義Web研究中最具代表

84、性的本體描述語言。</p><p>　　OWL針對不同的用戶群，提供了3種表達(dá)能力逐漸增強(qiáng)的子語言：OWL Lite、OWL DL和OWL Full[15]。</p><p>　　OWL Lite 語義表達(dá)能力簡單，僅限于對概念的層次支持基數(shù)，但只允許基數(shù)分類和簡單的屬性約束描述。</p><p>　　OWL Full和OWL DL支持相同的OWL語言結(jié)構(gòu)成分集，它

85、們的不同在于對這些結(jié)構(gòu)成分和RDF特征的使用限制：OWL Full可以隨時與RDFS混用，它與RDFS一樣在類、屬性、個體和數(shù)據(jù)值之間不做強(qiáng)制性的嚴(yán)格區(qū)分；OWL DL則限制與RDF的混用，并嚴(yán)格區(qū)分類、屬性、個體和數(shù)據(jù)值，但是支持它的推理機(jī)已經(jīng)問世；OWL Lite是OWL DL的子語言，只支持OWL語言結(jié)構(gòu)成分集的一部分，OWL Lite與OWL DL遵循相同的語義限制，并且具備推理機(jī)需要的屬性。在構(gòu)建OWL本體時，用戶可以根據(jù)對表

86、達(dá)性和復(fù)雜性的需求，選擇不同的子語言[16]，在選擇子語言時主要應(yīng)該考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　1)約束的可表達(dá)程度。OWL Lite適用于簡單的約束，OWL DL約束的表達(dá)范圍較廣；</p><p>　　2)RDF模型機(jī)制的繼承性。OWL DL不允許定義類型的類型以及為類型賦予屬性這樣的機(jī)制，而OWL Full則在這方面加以實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　3)

87、OWL Full對推理的支持不可預(yù)測性。因?yàn)槟壳斑€沒有完全支持OWL Full的推理軟件的實(shí)現(xiàn)，不能保證可計算性，因此在要求推理的應(yīng)用中有困難。</p><p>　　OWL語言作為W3C推薦的全新的web本體語言，雖然它的基本語法和功能與DAML+OIL很相似，但它的語言機(jī)制已大大增強(qiáng)[17]。同時它還增加了更多用于描述屬性和類的詞匯，具有豐富的語義和關(guān)系邏輯表示功能。而且它強(qiáng)調(diào)知識的表示和推理規(guī)則的應(yīng)用，是當(dāng)前

88、語義Web研究中最具代表性的本體描述語言。本課題采用OWL作為本體描述語言。</p><p>　　2.1.3本體開發(fā)工具</p><p>　　本體編輯工具種類繁多，早期本體編輯工具采取較普及的用于知識庫開發(fā)的KADS方法，目前已基本不用了。后來又出現(xiàn)了一些發(fā)展較成熟且常用的本體編輯工具，如：OntoEdit、Ontolingua、OntoSaurus、WebOnto、OilEd和Prote

89、ge 2000。另外，還有兩種對本體數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和維護(hù)的工具：JenaglSesame。</p><p>　　下面對最常用的兩種本體工程工具Protege和Jena進(jìn)行簡要介紹。</p><p><b>　?、?Protege</b></p><p>　　Protege是由美國斯坦福大學(xué)開發(fā)的本體編輯工具，也是基于知識的編輯器[18]。Prot

90、ege開發(fā)界面友好，本體開發(fā)人員可以在需宴時迅速訪問相關(guān)的信息，可以直接實(shí)施導(dǎo)航和管理本體的操作。樹形控制實(shí)現(xiàn)了類層次結(jié)構(gòu)中迅速和簡單的導(dǎo)航。</p><p>　　Protege使用Java和Open Source作為操作平臺；可用于編制使用分類系統(tǒng)和知識庫；可以根據(jù)使用者的需要進(jìn)行定制，通過定制用戶界面以更好地適應(yīng)新語言的使用；有可自行設(shè)置的數(shù)據(jù)輸入格式，可以將其內(nèi)部表示轉(zhuǎn)換成多種形式的文本表示格式，如XML、

91、RDF(S)、OIL、DAML、DAML+OIL、OWL等系列語言。Protege工具本身沒有嵌入推理工具，不能實(shí)現(xiàn)推理，但它具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，可以插入插件來擴(kuò)展一些特殊的功能[19]，如推理、提問、XML轉(zhuǎn)換等。Protege是可擴(kuò)展的獨(dú)立平臺環(huán)境，用于構(gòu)建和編輯本體以及知識庫。</p><p>　　Protege體系結(jié)構(gòu)的最主要優(yōu)勢是它開放的模塊化風(fēng)格?；诮M建的體系結(jié)構(gòu)使系統(tǒng)開發(fā)者可以通過生成恰當(dāng)?shù)牟寮?/p>

92、增強(qiáng)新的功能。插件可以分為三類，一類是后端插件，使用戶可以以多種格式來存儲和輸入知識庫；一類是slot widgets類插件，用來為特定的域或特定任務(wù)合并槽或顯示邊界槽值；第三類是tab插件，與Protege知識庫一起，提供基于知識的應(yīng)用。后端插件支持在RDF Schema、帶DTD的XML文件、XML Schema文件中存儲和導(dǎo)入本體。</p><p><b>　?、贘ena</b><

93、;/p><p>　　Jena是惠普實(shí)驗(yàn)室提供的針對語義Web應(yīng)用的開源Java開發(fā)包[20]。它支持應(yīng)用程序調(diào)用Jena提供的接口操作本體數(shù)據(jù)：支持主流的本體描述語言，如RDF、RDFS；支持多種本體編碼方式，如N3方式和三元組方式：支持多種本體的存儲模型，如：內(nèi)存模型和數(shù)據(jù)庫模型等；支持基于RDFS的推理。另外，Jena還支持利用SPARQL語言在本體數(shù)據(jù)中進(jìn)行語義查詢。</p><p>&

94、lt;b>　　2.2 Web服務(wù)</b></p><p>　　2.2.1 Web服務(wù)概述</p><p>　　Web Service是建立可互操作的分布式應(yīng)用程序的新平臺。Web Service平臺是一套標(biāo)準(zhǔn)，它定義了應(yīng)用程序如何在Web上實(shí)現(xiàn)互操作性。你可以用任何你喜歡的語言，在任何你喜歡的平臺上寫Web Service，只要我們可以通過Web Service標(biāo)準(zhǔn)對這些

95、服務(wù)進(jìn)行查詢和訪問。</p><p>　　通常認(rèn)為Web服務(wù)體系結(jié)構(gòu)是由三種角色(服務(wù)提供者、服務(wù)請求者和服務(wù)注冊中心)和三個操作(服務(wù)發(fā)布、服務(wù)發(fā)現(xiàn)和服務(wù)綁定)構(gòu)成的。</p><p>　　該體系結(jié)構(gòu)中三種角色的功能：</p><p>　　服務(wù)提供者：它是服務(wù)的所有者，發(fā)布自己的服務(wù)和接口到注冊中心，并且對使用自身服務(wù)的請求進(jìn)行響應(yīng)。</p><

96、;p>　　服務(wù)請求者：它是一個應(yīng)用程序、一個軟件模塊或是男一個需要其它服務(wù)的服務(wù)。它向服務(wù)注冊中心提出服務(wù)請求，通過傳輸器綁定該服務(wù)，然后執(zhí)行該服務(wù)功能。服務(wù)消費(fèi)者通過接口調(diào)用該服務(wù)。</p><p>　　服務(wù)注冊中心：它是可搜索的服務(wù)描述注冊中心，服務(wù)提供者在此發(fā)布他們的服務(wù)描述。在靜態(tài)綁定或動態(tài)綁定執(zhí)行期間，服務(wù)請求者查找服務(wù)并獲得服務(wù)的綁定信息(在服務(wù)描述中)。</p><p>

97、;　　為了利用Web服務(wù)，必然會發(fā)生以下三個行為：發(fā)布服務(wù)描述、查詢或查找服務(wù)描述以及根據(jù)服務(wù)描述綁定或調(diào)用服務(wù)。這些行為可以單次或反復(fù)出現(xiàn)，這些操作具體為：</p><p>　　發(fā)布(publish)：為了使服務(wù)可訪問，需要服務(wù)提供者向服務(wù)注冊中心發(fā)布自己的功能和訪問接口，發(fā)布服務(wù)描述以使服務(wù)請求者可以查找它。</p><p>　　查找(find)：在查找操作中，服務(wù)請求者直接搜索服務(wù)描

98、述或者在服務(wù)注冊中心中查找所要求的服務(wù)類型。</p><p>　　綁定(bind)和調(diào)用(invoke)：在檢索服務(wù)描述后，服務(wù)消費(fèi)者通過服務(wù)描述的信息來定位、聯(lián)系和調(diào)用服務(wù)。</p><p>　　為支持結(jié)構(gòu)中的三種操作(Publish，F(xiàn)ind和Bind)，Web Service體系結(jié)構(gòu)需要對服務(wù)進(jìn)行一定的描述，這種服務(wù)描述應(yīng)具有下面幾個重要特點(diǎn)：</p><p>

99、;　　首先，它要聲明服務(wù)提供者的語義特征。服務(wù)注冊中心使用語義特征將服務(wù)提供者進(jìn)行分類，以幫助具體服務(wù)的查找。服務(wù)請求者根據(jù)語義特征來匹配那些滿足要求的服務(wù)提供者。</p><p>　　其次，服務(wù)描述應(yīng)該聲明接口特征，以訪問特定的服務(wù)。</p><p>　　最后，服務(wù)描述還應(yīng)聲明各種非功能特征，如安全要求，事務(wù)要求，使用服務(wù)的費(fèi)用等等。</p><p>　　接口特征

100、和非功能特征也可以用來幫助服務(wù)請求者對服務(wù)提供者的查找。</p><p>　　Web Service體系結(jié)構(gòu)沒有對Web Service的粒度進(jìn)行限制，因此一個Web Service即可以是一個組件(小粒度)，該組件必須和其他組件結(jié)合才能進(jìn)行完整的業(yè)務(wù)處理；Web Service也可以是一個應(yīng)用程序(大粒度)。</p><p>　　2.2.2 Web服務(wù)核心技術(shù)</p>&l

101、t;p>　　Web服務(wù)技術(shù)是在現(xiàn)有的Web技術(shù)(如HTTP)的基礎(chǔ)上，通過制定新的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)形成的。當(dāng)今Web服務(wù)的主要協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)主要有SOAP、WSDL、UDDI等[21]。</p><p>　?、?SOAP-Service的調(diào)用方式</p><p>　　SOAP(Simple Object Access Protocol，簡單對象訪問協(xié)議)是一個基于XML的協(xié)議，用于在分散或分布

102、式的環(huán)境中交換信息的簡單的協(xié)議，它是Web服務(wù)的核心。SOAP可以使用任何語言來完成，只要客戶端發(fā)送正確的SOAP請求。SOAP沒有對象模型，應(yīng)用程序可以捆綁在任何對象模型中。SOAP規(guī)范定義了SOAP消息的格式，以及怎樣通過哪協(xié)議來使用SOAP。SOAP消息分為請求消息和響應(yīng)消息。SOAP消息的結(jié)構(gòu)組成包括HTTP標(biāo)題信息(HTTP Header)，SOAP綁定信息(SOAP Binding)，SOAP信封(SOAP Envelopo

103、)，SOAP標(biāo)題信息(SOAP Header)和SOAP內(nèi)容信息(SOAP Body)。</p><p>　　SOAP為XML數(shù)據(jù)交換提供了任何平臺、任何編程語言、任何網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、以及基于任何對象模型之上的中間件或應(yīng)用系統(tǒng)都支持的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制。SOAP實(shí)現(xiàn)了松散耦合的軟件開發(fā)，為應(yīng)用服務(wù)集成提供了有效的解決方案。SOAP有效地隱藏了前端和后端的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。用戶只需要了解SOAP消息的格式和內(nèi)容，而對底層實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)可以無需

104、關(guān)心。Web服務(wù)的實(shí)現(xiàn)可以是EJB系統(tǒng)，可以是COM，也可以是COBRA。同樣，服務(wù)提供者并不了解服務(wù)請求者的實(shí)現(xiàn)。服務(wù)請求者和提供者除了消息的格式和內(nèi)容外，都不了解或關(guān)心其它細(xì)節(jié)，從而使應(yīng)用服務(wù)的互操作簡單化了。</p><p>　?、?WSDL-Web Service的描述方式</p><p>　　WSDL(Web Service Description Language，Web服務(wù)描

105、述語言)，用來描述Web服務(wù)的接口和Web服務(wù)的交互。它為Web服務(wù)提供者提供一個簡單的方法，描述申請的形式并響應(yīng)遠(yuǎn)程方法調(diào)用信息。</p><p>　　WSDL用類型(Types)、消息(Message)、端口類型(PortTypc)、綁定(Binding)、端口(Port)和服務(wù)(Service)等元素來定義Web服務(wù)。</p><p>　　(1)Types：提供用于描述所交換消息的數(shù)