一、 本体建设的方法论
1. Mike Ushold & Micheal Gruninger的 Skeletal Methodology（骨架法）[12]
他们提出的建设本体的方法包括如下步骤：
识别目的和范围（Identify Purpose and Scope）
这个阶段需要弄清楚为什么要建立本体？建好后的用途有哪些？使用该本体的用户范围是什么？等。
建设本体（Building the Ontology）
本体捕获（ontology capture）
本体捕获包括：（1）相关领域中关键概念和关系的识别；（2）这些概念和关系的精确无二义的文本定义的产生；（3）表达这些概念和关系的术语的识别；（4）在以上三点上达成一致。这一过程再细分为以下步骤：
1> Scoping：
a) 通过头脑风暴法（Brainstorming）产生所有潜在相关的术语和短语。
b) 进行分组（Grouping）：对应于自然产生的子组，将这些术语松散地组成工作区（Structure the terms loosely into work areas corresponding to naturally arising sub-groups）。
2> Produce Definitions
a) 决定下一步做什么？
i. 决定元本体（Determining Meta-Ontology）：先不急于提交任何的元本体，而是仔细考虑概念和它们的内部关系，尽量考虑各种可能性。
ii. 工作区（Work Areas）：依次考虑每个工作区。首选那种和其他工作区有最多的语义重叠的先作。
iii. 术语（Terms）：采用了middle-out的方法。首先定义每个工作区中最基本的术语，再定义更抽象或者更具体的。
b) 达成一致
i. 处理二义性的术语（Handling Ambiguous Terms）：选定一个合适的术语来表达这种概念，避免使用二义性的术语。
ii. 指导方针（Guidelines）：产生一个自然语言文本的定义；确保一致性；指出关系；避免环状定义的术语；提供必要的补充信息使术语的定义更有效；在合适的地方给出例子。
iii. 造词（Wording）：权衡技术准确性和清晰。
3> Review
4> Meta-Ontology：设计一个元本体。
本体编码（ontology coding）
该阶段是利用某种形式化语言显式地表现上个阶段的概念化成果。涉及到：（1）作为meta-ontology的基本术语的确定；（2）选择一种表现语言（能够支持meta-ontology）；（3）编码。
集成现有本体（integrating existing ontologies）
在达成一致方面有很多工作需要完成。
评价（Evaluation）
并没有提出自己的评价方法。《引用了Gomez－Perez关于evaluation的定义，需要参见更多的文章》。
文档化（Documentation）
目前很多知识库和本体缺少文档也是一种知识共享的障碍，这些文档应该包括本体中定义的主要概念、meta-ontology等。
某些编辑器可以自动生成这些文档。
每阶段的指导方针（Guidelines for each phase）
把设计本体的初始的指导方针总结为以下设计标准（重点在于共享和重用）：清楚（Clarity）、一致（Coherence）、可扩展性（Extensibility）、最小本体的承诺（Minimal ontological commitment）、最小的编码偏差（Minimal encoding bias）。
2. Micheal Gruninger & Mark. S Fox的企业建模法（TOVE）
TOVE Ontology Project是多伦多大学Enterprise Integration Laboratory的一个项目，它的目标是建立一套为商业和公共企业建模的集成本体，并且已经建成了相关本体。作为该项目的一部分，他们设计了一套创建和评价本体的方法“Enterprise Modelling Methodology”。该方法包括如下几个步骤[13]：
1> 激发场景（Motivating Scenario）
应用领域的某些场景激发了本体的建设，因此，给出一个场景有助于理解建设本体的动机。
2> 非形式化的能力问题（Informal Competency Questions）
提出一个本体应该能够回答的各种问题，作为需求。通过指明能力问题和场景之间的关系，可以对新扩展的本体进行一定的非形式化的判断。也是一种初始的评价，来判断是否需要扩展本体，或者现有本体是不是已经可以涵盖所提出的非形式化问题。
3> 一阶逻辑表达的术语规格说明（Specification in first-Order Logic-Terminology）
识别领域中的对象，并用一阶逻辑等方式表达出本体中的术语。
4> 形式化的能力问题（Formal Competency Questions）
用形式化的术语把非形式化的能力问题定义出来。
5> 一阶逻辑表达的公理规格说明（Specification in first-Order Logic-Axioms）
本体中的公理指定了术语的定义以及约束。采用本体中的谓词将公理定义为一阶逻辑的句子。这只是本体的规格说明，并不是本体的实现。
6> 完备性定理（Completeness Theorems）
当能力问题都被形式化的表述之后，必须定义在什么条件下这些问题的解决方案是完备的。
在[12]中去掉了一阶逻辑作为描述语言的限制，把该方法表达成：
1> 动机的确定（Capture of motivating scenarios）
2> 非形式化能力问题的形式化（Formulation of informal competency questions）
3> 采用一种形式化语言编写该本体术语的规格说明书（Specification of the terminology of the ontology within a formal language such as first-order logic）
4> 使用该本体的术语把非形式化的能力问题形式化（Formulation of formal competency questions using the terminology of the ontology）
5> 采用形式化语言编写关于该本体中术语的公理和定义的规格说明书（Specification of axioms and definitions for the terms in the ontology within the formal language）
6> （Justification of the axioms and definitions by proving characterisation theorems）
3. Mariano Fernandez & GOMEZ-PEREZ等的“METHONTOLOGY”[14]
在介绍METHONTOLOGY之前，本文简单介绍了一下本体的开发过程和生命周期。作者总结本体的开发过程包括如下活动：计划（plan）、详细说明（specify）、获取知识（capturing knowledge）、概念化（conceptualize）、形式化（formalize）、集成（integrate）、实现（implement）、评价（evaluate）、文档化（documentation）、维护（maintain）。本体的生命周期依次分为以下状态：详细说明（specification）、概念化（conceptualization）、形式化（formalization）、集成（integration）、实现（implementation）和维护（maintenance）。下图表现了这些活动和状态之间的关系。
作者称METHONTOLOGY方法是结合了骨架法和GOMEZ-PEREZ方法（也是本文作者之一，该方法参照下图右边所示，只是METHONTOLOGY的前身，不再论述）后，提出的一种更为通用的本体建设方法。
METHONTOLOGY是一种建设本体的结构化方法，介绍如下：
1> 规格说明书（Specification）
该阶段要产生一份以自然语言编写的非形式化的、半形式化的、或者形式化的本体规格说明书。至少包括以下信息：本体的目的（预期的用途、场景和最终用户等）、实现本体的形式化程度、范围（包括要表达的术语集、它们的特性和粒度）。
虽然无法确保规格说明书的完整性，但是必须保证一个好的本体规格说明书应该满足以下性质：
简洁（每个术语都是相关的，没有无关或者重复的术语）
部分完整性（术语的覆盖范围、每个术语的问题和粒度）
一致性（每个术语及含义都在领域内有意义）
2> 知识获取（Knowledge Acquisition）
知识的来源很多，可以是：专家、书籍、手册、数字、表格、甚至是其他的本体。从这些数据源获得知识的关联技术包括：头脑风暴法、访谈、文本的形式化或非形式化的分析和一些知识获取工具。
3> 概念化（Conceptualization）
该活动将领域知识组织成概念模型，用规格说明书中识别的领域词汇表描述问题和解决方案。生成的概念模型允许最终用户（a）确定一个本体是否有用，并且对于某个给定应用不需要查看源代码就是可用的（b）比较数个本体的范围、完整性、可重用性、共享性。
4> 集成（Integration）
重用别的本体中已经建好的定义时，可以：
a） 查看元本体，选择适合自己概念模型的。
b） 选择和自己概念模型中的语义和实现一致的术语定义。
5> 实现（Implementation）
用任何一种形式化的语言编码实现本体。需要一套开发环境的支持，至少包括：词法和语法分析器、翻译器、编辑器、浏览器、搜索器、评价器、自动维护工具。
6> 评价（Evaluation）
评价是指在本体生命周期的每个阶段和阶段之间，利用某种参考框架对本体、软件环境、文档进行技术判断。评价包括正确性（verification）和有效性（validation）。
7> 文档化（Documentation）
在本体建设的全过程中每个阶段都应该有对应的文档。
4. Alexander Maedche等的Cyclic Acquisition Process[15]
Maedche有一系列关于从文本中抽取领域本体的文章，提出了这种本体获取的方法论，它是一种环状的结构。
1> 环形的起点是一个通用的核心本体的选择。
任何大型的通用本体（像Cyc、Dahlgren的本体）、词汇-语义网（像WordNet, GermaNet）、或者领域相关的本体（像TOVE）都可以作为这个过程的开始。选定基础本体后，用户必须确定用于抽取领域相关实体的文本。
2> 从选择的文本中获取领域相关的概念，并建立概念之间的分类关系。
3> 除去领域无关的概念，只留下和领域相关的。这时，建立起了目标本体的概念结构。
4> 从基础本体中会继承一些关系，其他的关系需要通过学习的方法从文本中抽取。
5> 对得到的领域相关的本体进行评价，还可以进一步的重复上述过程。
5. IDEF-5方法[16]
IDEF的概念是在70年代提出的结构化分析方法的基础上发展起来的。在1981年美国空军公布的ICAM: integrated computer aided manufacturing工程中首次用了名为“IDEF”的方法。IDEF是ICAM DEFinition method 的缩写，到目前为止它已经发展成了一个系列。本体描述获取方法IDEF5（Ontology Description Capture Method）提供了两种语言形式，即图表语言和细化说明语言来获取某个领域的本体论。这两种语言是互为补充的，IDEF5的图表语言在表达能力的某些方面是很有限的，但是它的这种绘图式方式又使得它很直观，容易被理解；而IDEF5的细化说明语言是一种具有很强的表达能力的文本语言，它可以把隐藏在图表语言内的深层次的信息描述清楚，从而可以弥补图表语言的不足。另一方面，IDEF家族中的方法都是互相补充的， 而在一个概念模型的描述中会遇到很多的相继发生的事件，即一个过程。那么对这些过程的描述也需要有一个很好的支持语言，IDEF3（Process Flow and Object State Description Capture Method）正是一种为获取对过程的准确描述所用的方法。它提供过程流图和对象状态转移网图（OSTN）这两种图表来获取，管理和显示过程。
IDEF-5提出的本体建设方法包括以下五个活动：
1> 组织和范围（Organizing and Scoping）
确定本体建设项目的目标、观点和语境，并为组员分配角色。
2> 数据收集（Data Collection）
收集本体建设需要的原始数据。
3> 数据分析（Data Analysis）
分析数据，为抽取本体作准备。
4> 初始化的本体建立（Initial Ontology Development）
从收集的数据当中建立一个初步的本体。
5> 本体的精炼与确认（Ontology Refinement and Validation）
完成本体建设过程。
以下是个人的看法：
从本体的概念和作用我们可以看出，本体建设应该是工程化生产。工程思想的核心有两点：标准化的表达方式和规范化的工作步骤。软件工程就使得软件生产从程序员的个人劳动提高成为有组织的、可控制的工程，从而大幅度的从根本上提高了软件开发的效率和质量。相比于一般的软件，本体更强调共享、重用，它本身的出现就是为了给不同系统之间提供一种统一的语言，因此它的工程性更为明显。目前本体工程这个思路虽然已经被大家所接受，但是并没有出现成熟的方法论作为支持。上述的各种方法论也是诞生在具体的本体建设项目之中，在相应的项目中得到实践。这些方法之间并没有太大的差别，并且都和软件工程中常见的开发过程相类似。我们可以综合一下这几种方法，从而制定自己的一套方法论。
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2005/7/23 21:13:00
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