【基于本体的大豆信息服务系统构建与实现】 本体构建
摘要：在农业本体理论的基础上构建了大豆信息服务系统，探讨了设计核心思想和实现思路等。通过利用本体的特性实现大豆知识内容的精确存储，同时通过本体工具的推理功能来提高大豆本体的构建效率和准确性，从而可以实现系统数据库的专业知识内容存储，进而实现信息服务系统的应用。最终一个好的领域本体库可以为领域内的人工智能实现打下基础。
关键词：大豆；农业本体；信息服务；人工智能
中图分类号：ＴＰ３１１．５２；Ｓ５６５．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）15－3336-04
Ｏｎｔｏｌｏｇｙ－Bａｓｅｄ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ aｎｄ Ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ oｆ Ｓｏｙｂｅａｎ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｓｙｓｔｅｍ
ＳＵ Ｘｉａｎ－ｘｉｎ，ＸＵ Ｗｅｎ－ｊｕａｎ，ＺＨＡＯ Ｈｏｎｇ－ｌｉａｎｇ
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ａｇｒｏｎｏｍｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １１０１６１， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｓｏｙｂｅａｎ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｏｎｔｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｒｅ ｉｄｅａｓ ａｎｄ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｄｅａｓ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｏｎｔｏｌｏｇｙ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｓｏｙｂｅａｎ ｒｅａｌｉｚｅ ｐｒｅｃｉｓｅ ｓｔｏｒａｇｅ， ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｎｔｏｌｏｇｙ ｔｏｏｌｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｓｏｙｂｅａｎ ｏｎｔｏｌｏｇｙ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ’s ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ａｃｃｕｒａｃｙ， ｗｈｉｃｈ ｗｏｕｌｄ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆ ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ ｋｎｏｗｌｅｄｇｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ ｓｙｓｔｅｍ． Ｆｉｎａｌｌｙ ａ ｇｏｏｄ ｄｏｍａｉｎ ｏｎｔｏｌｏｇｙ ｌｉｂｒａｒｙ ｃｏｕｌｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｏｙｂｅａｎ； ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ ｏｎｔｏｌｏｇｙ； ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｅｒｖｉｃｅ； ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ
农业本体论可以描述农业领域内相关知识结构，从而为农业知识表达做好铺垫。农业本体也是农业领域内知识的概念、属性、过程和它们之间相互关系形式化、具体化的描述。这种描述可成信息系统中可移植、可重用、可共享的组件或数据代码， 让硬件能够理解，并可以通过本体关系进行推理，为用户及上端软件系统使用提供了统一的术语及概念，使知识准确性提高，有利于获取、提高获取速度并增加知识可靠性［１］。
针对我国大豆产业现在所面临的诸如外国粮商控制、转基因大豆侵害、集约性、农民分辨知识能力差等问题，构建一个能提供准确信息获取、专业知识问答等功能的信息系统，从而推动我国大豆产业发展。
１ 大豆信息服务系统的理论基础
构建大豆信息服务系统需要以下三大领域知识作为基础：本体论相关知识和本体构建方法；农业信息理论、农业推广理论、大豆专业知识；数据库知识、开发工具的使用。
本体理论的应用主要以农业本体理论为支持，通过对大豆知识的细化然后得出大豆相关本体及层次分类，利用本体开发工具进行构建［２］。如ｐｒｏｔéｇé２０００。在设计和构建本体的同时要熟悉大量的大豆相关知识，了解该作物的习性、分类、生理特点、病理、种植分布等。并且还要结合农业推广等相关理论争取既能进行细化的本体构造，同时也能在服务系统进行大豆知识普及和推广。图１为基于本体的大豆信息服务系统构建思路。
２ 大豆信息服务系统的本体构建
２．１ 本体概念
经过了这么多年的发展，我国的学者根据对本体概念的理解，将本体的定义归纳为６点［３］。①本体是对某领域的概念化的描述；②一个本体的声明转换到另一个声明可能会不可逆；③概念是现实对象在某些或某属性空间上的投影；④任何本体不可能包含对象全部属性，只会限制到所研究的领域范围内；⑤投影的规则可能非常复杂，会涉及多次投影和其他转换；⑥对同一领域的概念化有某些共同点，但是概念化可能会有差异存在。
２．２ 大豆本体的构建方法
大豆信息系统主要围绕大豆信息进行相关的信息服务，关于大豆本体的构建方法可以遵循以下思想。
１）确定领域本体及其构建范围和目标。首先确定将要构建的大豆领域相关本体，构建本体的目标是通过本体精准定位及描述领域本体内的概念及知识信息，同时可以通过语义推理对大豆相关信息进行处理。如信息增殖、合理化分类。最主要的问题是通过本体可以准确分辨领域内的信息内容，避免模糊不清的关键字影响查询结果，或者对于查询结果人们抱有不确定性从而影响学习和使用领域知识［４］。
２）建立及确定领域内的核心及基本本体。根据国际通用构建方法应该建立及确定领域内的核心本体和基本本体及领域本体内的相关术语。并且这些本体主要描述该领域内的继承关系，以便于后期推理。
３）根据大豆本体设置概念结构。关于概念结构的设置有三种常用方法：自顶向下、自底向上、双向法。在这里用自顶向下方法设计大豆概念结构。图２结果表明，大豆本体中关于大豆概念之间的关系可以构成语义网络图Ｇ（Ｖ，Ｅ）。类似计算机科学中数据结构对数据的表示，Ｖ表示大豆本体中概念的节点，Ｅ表示大豆本体概念语义关系有向边集合。可以简单理解为指向其根节点的子节点，有向边的根问子节点的父节点，它们之间要有继承关系［５］。