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农业科学有关论文范本,与古代农艺本体的构建实验相关毕业设计论文
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[摘 要]借鉴和利用农业科学主题词表的语义关系和领域概念,描述农艺领域内的概念以及概念之间的关系,以农业领域专业词典、《农业专业分类表》、《农业科学叙词表》及农业文本为语料,吸收分面叙词表的编制思想,利用开发工具Protege2000来构建古代农艺的领域本体,以实现对古代农艺资源的有序组织和有效利用.
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[关 键 词]古代农艺 构建 Protege2000 领域本体
[分类号]G356.8
20世纪90年代以来,哲学领域的“Ontology”被人工智能领域所借鉴,本体的建模方法也初步确立.近年来,国外对本体建模作了大量研究并将其运用于知识领域,国内对本体的概念、理论及开发某领域本体的研究也随之而兴起.
本文的核心内容是古代农艺本体的构建.拟在前人构建领域本体方法论的基础上,结合图书情报领域编制分类表和叙词表的经验,吸取分面叙词表的编制思想,尝试使用斯坦福大学开发的本体编辑工具Protege2000,探讨行之有效的领域本体的构建方法.在古代农艺本体的构建中,采用计算机辅助的形式半自动构建本体.
1 领域本体概述
1.1 领域本体概念
本体是关于一些主题的清晰规范的说明.它是一个规范的、已经得到公认的描述,包含词表(或名称表、术语表).词表中的术语与某一领域相关,词表中的逻辑声明用来描述术语的含义和术语间关系,即它们是怎样和其他术语相关联的.本体提供了用来表达和交流某些主题知识的词表和把握词表中术语间联系的关系集.
不同应用领域对本体研究的侧重点有所不同,涉及特定学科领域的本体被称为领域本体.本文所构建的古代农艺本体,便是一种领域本体.
1.2 本体构建原则
由于领域本体研究的特殊环境,没有办法给出一套规范性的指南,只能给出构建原则,而这些原则都是研究人员在各自系统开发经验之上提出的.其中,较有影响的是Gruber在1995年提出的五条规则.事实上,对于构建一个真正的本体来说,并没有一种唯一的途径或方法.最佳的方法依赖于本体构建者所采用的应用软件以及可以预见的扩展功能.同时,本体的开发和完善是一个反复叠加的过程,不能一蹴而就.
1.3 本体构建方法
目前构建领域本体的方法中,较为著名的有骨架法、TOVE法、Methontology、KACTUS、七步法.这些方法中,斯坦福大学医院开发的七步法较为成熟,而且主要用于领域本体的构建.
这种方法很符合人类的思维认知,逻辑性强,具有很强的可操作性以及可拓展性,本文古代农艺本体的构建实验即借鉴这种方法.
1.4 本体开发工具
目前本体的构建工具多达几十种,它们各有所长,亦各有缺陷.现在比较成熟、常用、知名度较高的本体构建工具主要有OntolinguaServer、Prot6g62000、On－toEdit、WebODE等.笔者选择了Prot6g62000作为古代农艺本体的构建工具.
2 古农艺本体的构建
2.1 古农艺本体构建目标
通过古代农艺本体的构建,利用本体思想和OWL语言组织和描述农艺领域的知识,建立具有逻辑检测和可扩展性的本体库,将词表中孤立的词汇通过本体的各种关系相联系,使传统的缺乏知识联系、简单的语法层次的字、词检索,上升为提供基于知识层面的语义检索,为用户去除冗余信息,快速得到检索需求.
构建古代农艺本体,可以加强对古代农艺知识的整理,使其成为农艺数字化知识库,便于更深入地挖掘古代农艺的丰富内涵.古代农艺本体用术语或概念对知识进行表达,揭示知识之间的内在关系.通过纵向类属分类和本体的联想进行组织、关联、推理,再利用这些知识进行推理,以满足用户的检索需求.构建古代农艺本体系统,可以实现对古代农艺资源的有序组织和有效利用.
2.2 古农艺本体构建步骤
根据本体的构建原则,将七步法的思想应用于古代农艺本体的构建,具体的构建过程如图1所示：
2.2.1确定古代农艺本体范畴 农艺即农作物生产的技术与原理,内容主要包括大田作物的栽培、育种、土壤管理、施肥、病虫害防治、农机具应用、农田灌溉和排水、农产品的初步加工和贮藏以及农业生产的经营管理等.以经验和手工劳动为基础,以精耕细作为主要特点的中国传统农艺,在世界上居于先进地位,因此对古代农艺的研究具有较高的价值.
古代农艺领域本体的开发,主要是利用《中国图书馆分类法》专业分类表系列之《农业专业分类表》、《农业科学叙词表》、农业领域专业词典以及农史研究论文为语料,进行构建本体的尝试.希望通过该本体的开发找到古代农艺信息的组织手段,在其基础之上寻找构建本体的一种方法.
构建一个完整或完善的领域本体不是一蹴而就的,而是一项极其浩大的工程,需要对其不断地完善和修订.因此,本体构建工作应明确目标,限定范围,降低难度,从而使工作得以顺利进行.根据上述目的,本文所构建的古代农艺本体首先缩小范围,给出最基础的一个实验本体.
2.2.2 考查复用现有农艺本体的可能国内对本体的研究还处于实验阶段,还没有成型的实用的领域本体,而且对于古代农艺这个领域,目前还没有发现与之相似、可以重用的本体.因此,在本构建方案中没有考虑复用现有本体,不过这是将来必须要考虑的.因为,本体最大的特点之一是共享和重用,考察复用现有本体的可能,是保证本体的这一特性得以实现的重要方式.
2.2.3列出古农艺本体的重要术语、概念 要进行领域本体的构建,首先要确定该领域的关键概念,确定上位概念、较为显著的概念和常用概念,以建立核心概念集,然后在此基础上进行扩展.本研究主要从试验性角度出发分析概念,主要参考了《农业专业分类表》、《农业科学叙词表》及农业领域词典,进行语义分析和确立核心概念.
经过语义分析,得到如下7个作为该本体类的一级核心概念：
农作物：禾谷类作物、经济作物、豆类作物、薯类作物等；
农具：整地工具、中耕工具、播种工具、收获工具等；
肥料：粪肥、饼肥、渣肥、骨肥等；
耕作制度：自然模仿农作制、休闲耕作制、撂荒制等；
耕作技术：畎亩法、垄平作兼行、发展轮耕制等；
选种育种：一穗传、穗选法、无性繁殖等；
农书：月令体农书、专业性农书、综合性农书等.
分析得到作为属性的核心概念：
朝代：夏朝、西周、三国、唐代等；
土地利用方式：丘陵山地的利用、河湖滩地的利用、滩涂的利用等；
施肥：追肥、基肥、分期施肥等；
材质：石质、木质、青铜质、铁质等.
2.2.4 定义古农艺本体类及类的等级体系一般而言,建立一个类的等级体系结构有两种方法：①自顶向下法,由一个领域中最大的概念开始,而后再将这些概念细化；②自底向上法,由这个等级体系中的细枝末节即最小概念开始,然后将这些细枝末节的类加以组织、概括,也就是泛化的过程.由于本文是参照《中国图书馆分类法》和《农业科学叙词表》的思想来定义类体系结构,由大概念开始向下细化,因此采用自顶向下法来构建,即将《中国图书馆分类法》和《农业科学叙词表》中的学科体系结构嵌入到这个本体中,充当本体的主干结构,对其中不足的部分进行添加和修改.
如前文所述,本体的构建是一个系统工程,必须一步一步来,首先要圈定一个小的范围.因此,通过修改,最终将古代农艺本体定义为7个大类,分别是农作物、农具、耕作制度、耕作技术、肥料、农书及作物育种,也就是第三步中所列举的7个一级核心概念.本文在本体构建过程中,曾考虑将土壤作为一类,但由于古代对土壤的分类没有作比较深入地研究,而且对古代土壤的研究记录不是很详细,因而将土壤转化为土地利用方式,作为属性而存在.
确定类之后,还需要确定类之间的关系.将等级关系转化至本体中变成父类与子类的关系,并且在Protege2000中以等级树的形式显
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