李曉輝

（中國科學(xué)院國家科學(xué)圖書館 北京 100190）

（哈爾濱師范大學(xué)圖書館 黑龍江哈爾濱 150025）

本體是語義網(wǎng)的重要內(nèi)容。歷經(jīng)十多年的發(fā)展，已在本體構(gòu)建、本體匹配、本體學(xué)習(xí)、本體整合、本體演化、本體評(píng)價(jià)等方面取得了豐富的研究成果。目前Web上發(fā)布有大量本體，通過 Swoogle 可檢索到 10，000 多本體，本體復(fù)用的問題隨本體數(shù)量的增加而被研究者所關(guān)注。近年來，輕型本體的應(yīng)用呈上升趨勢(shì)，一些簡單的本體，像FOAF、SKOS顯示了潛在的便攜性和持續(xù)性，被廣泛的復(fù)用，這樣的本體沒有沉重的公理化，僅僅對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)集提供一個(gè)形式化的語義描述，可以更加容易的構(gòu)建和復(fù)用本體。本體模式（Ontology Pattern）是可以復(fù)用的解決方案，減少了不經(jīng)過經(jīng)驗(yàn)豐富專家來構(gòu)建本體的模糊和武斷性。基于以上原因，以復(fù)用經(jīng)驗(yàn)和解決方案為目的的模式思想進(jìn)入了本體設(shè)計(jì)的研究視野。

模式最初出現(xiàn)在軟件領(lǐng)域，是編碼的最佳實(shí)踐，是人們面對(duì)同樣的軟件設(shè)計(jì)問題的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，有了模式，就可以利用其他人實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的精華。同時(shí)，在以模式驅(qū)動(dòng)為代表的軟件開發(fā)方法中，模式自身也是一種重要的產(chǎn)物，定義良好的模式被覆用的幾率大大提高。模式在知識(shí)工程中出現(xiàn)是上世紀(jì)90年代中期，并被軟件工程的發(fā)展所驅(qū)動(dòng)。隨語義網(wǎng)和本體工程的涌現(xiàn)，模式作為可復(fù)用的設(shè)計(jì)問題的解決方案被應(yīng)用于本體工程。2004至2005年間，W3C成立了本體工程和模式任務(wù)組（Ontology Engineering and Patterns Task Force，OEP），并提出了本體設(shè)計(jì)模式（Ontology design patterns，ODPs）及其復(fù)用，主要是關(guān)于邏輯模式，表達(dá)領(lǐng)域獨(dú)立的建模問題的解決方案，用OWL 語言描寫。 2008 年，相似的倡議被 NeOn（Networked Ontologies）項(xiàng)目提出，建立了ODPs社區(qū)，并不斷地?cái)U(kuò)大數(shù)量和范圍，覆蓋各種類型的ODPs，它是時(shí)下最大的語義Web本體模式社區(qū)。曼徹斯特大學(xué)也維護(hù)著一個(gè)ODPs目錄——ODPs公共目錄（ODPs PUBLIC CATALOG），主要收集生物知識(shí)領(lǐng)域的ODPs。本體模式的會(huì)議（Workshop on Ontology Patterns，WOP）已于2009和2010年召開了兩次，WOP系列拓展了以前關(guān)于本體模式的研究范圍，包括了所有與本體相關(guān)的模式設(shè)計(jì)和用于語義Web的知識(shí)工程。從2009年的本體模式的國際研討會(huì)開始，相關(guān)研究漸多，基于模式的本體設(shè)計(jì)成為本體建設(shè)過程中一個(gè)重要的理念和方法。本文對(duì)本體模式研究的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了全面的綜述，包括本體模式的概念、分類、特征、表達(dá)、創(chuàng)建、應(yīng)用方法、工具及評(píng)價(jià)，以期對(duì)本體模式的研究現(xiàn)狀有個(gè)全面了解。

1 本體模式的研究概況

1.1 本體模式的主要研究內(nèi)容

本文系統(tǒng)地回顧了三大語義國際會(huì)議ISWC（International Semantic Web Conference），ASWC（Asian Semantic Web Conference），ESWC （European Semantic Web Conference）出版物。總結(jié)了本體模式的研究方向（見表1）。

表1 本體模式的研究方向

相關(guān)研究共涉及到10個(gè)大的方向。各個(gè)方向被關(guān)注的程度不同，研究成果多少也不同。關(guān)于如何創(chuàng)建或分離模式，這一領(lǐng)域缺少足夠的研究，有些模式還未涉及到，如本體應(yīng)用模式、本體構(gòu)建模式等。概括的講，從時(shí)間上來看，模式作為工具被表達(dá)和使用，從2009年的本體模式的國際研討會(huì)開始，相關(guān)研究漸多，關(guān)于模式的鑒定（Pattern Identification）、模式的創(chuàng)建方法研究是從那時(shí)開始的，關(guān)于模式的評(píng)價(jià)研究從2008年到2009年之間開始?？蓹z索到的發(fā)表相關(guān)研究成果的研究機(jī)構(gòu)90%在歐洲，許多成果由多家機(jī)構(gòu)合作完成。得出這樣的結(jié)論是基于目前所看到的論文，在一個(gè)很短的時(shí)間周期之內(nèi)，所以，還不能非?？隙ㄊ且环N研究趨勢(shì)。

1.2 相關(guān)國際會(huì)議

相關(guān)會(huì)議：在2005年國際語義網(wǎng)會(huì)議上，討論過語義Web本體模式。那時(shí)研究社團(tuán)規(guī)模還很小，焦點(diǎn)在于討論可復(fù)用的OWL和RDF本體，至力于研究通用的開放問題。在知識(shí)工程與管理 （Knowledge Engineering and Knowledge Management，EKAW）-2008 會(huì)議上提出了本體工程模式。

主題會(huì)議：本體模式的會(huì)議 （Workshop on Ontology Patterns，WOP）至今已經(jīng)召開了兩次，WOP系列拓展了以前關(guān)于本體模式的研究范圍，包括了所有與本體相關(guān)的模式設(shè)計(jì)和用于語義Web的知識(shí)工程。第一次基于模式的本體設(shè)計(jì)的國際會(huì)議于2009年10月在華盛頓與ISWC合作舉辦。這次會(huì)議有兩個(gè)目標(biāo)：一是提供一個(gè)平臺(tái)來促進(jìn)和討論優(yōu)秀的實(shí)踐活動(dòng)、模式、基于模式的本體設(shè)計(jì)等；另一目標(biāo)是發(fā)展共享語言來討論和描述相關(guān)的問題及解決方案，以便模式能在研究團(tuán)體內(nèi)共享。WOP2010于2010年10在上海舉行，討論和收集目前關(guān)于本體模式的解決方案。具體主題涉及到：本體設(shè)計(jì)模式和基于模式的本體設(shè)計(jì)；特定知識(shí)領(lǐng)域的本體設(shè)計(jì)模式，漁業(yè)農(nóng)業(yè)，商業(yè)模式等；抗-模式（Anti-patterns）及其與本體模式的關(guān)系；本體模式如何表達(dá)某些情境下數(shù)據(jù)的關(guān)系；合作本體設(shè)計(jì)和合作模式；本體匹配和整合的通信模式；處理和服務(wù)的過程模式；概念模式、大眾分類、詞典，敘詞的重組模式；本體模式和微形式化；本體設(shè)計(jì)模式和關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)；共同使用不同詞表的模式；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)和相關(guān)應(yīng)用的優(yōu)秀實(shí)踐模式，語義社會(huì)網(wǎng)絡(luò)、語義維基（Semantic Wikis）、語義博客方面相關(guān)的優(yōu)秀實(shí)踐模式等。第三次關(guān)于本體模式的會(huì)議于2012年11月在波士頓召開。這次會(huì)議涉及到的主題更加廣泛，分別是各類型模式研究、模式與其它語義技術(shù)使用、各領(lǐng)域的最佳實(shí)踐、支持基于模式的知識(shí)工程的工具、模式的評(píng)價(jià)等六大塊。

2 本體模式的概念及分類

本體模式是一套本體元素、結(jié)構(gòu)或構(gòu)建原則，用來解決具體的工程問題，可再次使用，以準(zhǔn)確復(fù)制或改編的形式出現(xiàn)在某些本體集中，或者出現(xiàn)在將來的本體中。本體模式分類是構(gòu)建有用模式的最初階段，沒有對(duì)本體模式進(jìn)行連貫和統(tǒng)一的分類，就沒有統(tǒng)一的詞匯用語來討論模式，不方便研究者和本體工程師之間的交流和進(jìn)一步的工作。根據(jù)目前資料，共有兩種分類方式，一種是瑞典林雪平大學(xué)（Link?ping）Blomqvist的分類，一種是 NeOn的分類。

E.Blomqvist研究的本體模式按抽取和建立、結(jié)構(gòu)和內(nèi)容、抽象度和粒度等三個(gè)成對(duì)的因素來描述。并提出了四種本體模式：本體句法模式 （Ontology Syntactic Patterns）、本體應(yīng)用模式（Ontology application Patterns）、本體構(gòu)建模式（Ontology Architecture Pattern）和本體設(shè)計(jì)模式（Ontology Design Patterns）。

ODPs是一個(gè)建模解決方案，解決了一個(gè)可重復(fù)的本體設(shè)計(jì)問題。 ODPs的概念最初由 Gangemi提出，NeOn項(xiàng)目進(jìn)行了更為詳細(xì)的論述，并精煉了ODPs的類型，建立了 ODPs 目錄，可在線獲得。

圖1 NeOn的本體設(shè)計(jì)模式類型

在NeOn研究的分類中。ODPs按其在本體構(gòu)建過程中的功能不同，可分為內(nèi)容 ODPs（Content－ODPs）、結(jié)構(gòu)ODPs（Structure－ODPs）、詞匯－句法 ODPs（Lexico－Syntactic ODPs）、推理 ODPs（Reasoning－ODPs）、表達(dá) ODPs（Presentation－ODPs）、通信 ODPs（Correspondence－ODPs）等六大類型，以及它們的子模式（見圖 1）。

E.Blomqvist分類覆蓋了本體發(fā)展的全過程，ODPs只是其中的一種。NeOn分類更關(guān)注于實(shí)際本體的構(gòu)建，把所有的模式都叫做 “本體設(shè)計(jì)模式”（概念之間的相互關(guān)系見圖 2）。

圖2 概念之間的相互關(guān)系

3 本體模式的一般特征

關(guān)于本體模式的特征研究，目前可見的資料僅見于內(nèi)容ODPs方面。內(nèi)容ODPs的研究較完整清晰，其它類型模式的特征部分與其相似，如可計(jì)算、小型，自主等，不同之處有待后續(xù)研究。以下詳細(xì)說明內(nèi)容ODPs的特征。

滿足需求組件 （Requirements Covering Components）：內(nèi)容ODPs要滿足本體構(gòu)建中的某些需求，即滿足所謂的勝任問題（Competency Questions）。

可計(jì)算組件（Computational Components）：計(jì)算機(jī)可讀可理解，內(nèi)容ODPs是語言獨(dú)立的，并且應(yīng)該用較高的描述語言，一般需要用OWL描述才能作為構(gòu)建語義Web的積木。

小型、自主組件（Small，Autonomous Components）：小是指一個(gè)內(nèi)容ODPs通常只有2～10個(gè)類，及它們之間的關(guān)系，小方便圖形的可視化，自主指一個(gè)改變不會(huì)影響到另一個(gè)，每個(gè)內(nèi)容ODPs都有獨(dú)立的意思，方便了本體設(shè)計(jì)者，方便組合內(nèi)容ODPs，方便他們控制整個(gè)本體的復(fù)雜性。

層次化組件（Hierarchical Components）：內(nèi)容 ODPs 是有層次的，可通過具體化或一般化一些元素（類，屬性），來構(gòu)建內(nèi)容ODPs的上下層級(jí)。

可推理組件（Inference Enabling Component）：一個(gè)內(nèi)容ODPs允許一些形式的推理。

認(rèn)知相關(guān)組件 （Cognitively Relevant Components）：一個(gè)內(nèi)容ODPs要包含中心概念，在給定的領(lǐng)域和任務(wù)內(nèi)，更趨向理性的專家思維，便于認(rèn)知。內(nèi)容ODPs的可視化必須直觀，結(jié)構(gòu)緊湊，抓住領(lǐng)域的核心觀念。

語言相關(guān)組件 （Linguistically Relevant Components）：內(nèi)容ODPs與語言模式有很好的匹配，如最豐富的倉儲(chǔ)Frame NetFrame，可以用來驗(yàn)證內(nèi)容 ODPs 關(guān)于詞匯的覆蓋面，為它們編入詞匯，被重組為內(nèi)容ODPs。

最佳實(shí)踐組件 （Best Practice Components）：內(nèi)容ODPs用來描述最佳實(shí)踐，現(xiàn)在的內(nèi)容ODPs質(zhì)量需要依靠創(chuàng)建者的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和建議的品味，或模式重組的知識(shí)來源。

4 本體模式的表達(dá)

本體模式的表達(dá)，目前主要是應(yīng)用模版表達(dá)方式。模版用來描述模式，包括：例子、情境、模式致力解決的問題，包含的要求和約束等。目前對(duì)于模版應(yīng)包含哪些內(nèi)容仍沒有共識(shí)。相關(guān)研究不多，NeOn的表達(dá)模版內(nèi)容為：

名字（Name）：ODPs 的名字；目標(biāo)（Intent）：ODPs 的目標(biāo)，模式致力于的一般使用意向；可選題名（Also Known as）：ODPs的可選題名；來源本體 （Extracted from/Reengineered from）：提供模式來源或復(fù)用的參考本體或概念框架；需求（Requirements）：與ODPs至力于解決的問題，用自然語言描述的能力問題（Competency Questions）；圖表（Diagram）：用 UML 圖表表示 ODPs；舉例（Example）：為讀者提供一個(gè)可能的實(shí)際情景；元素（Elements）：ODPs包含的元素，如類和屬性，及他們的角色；結(jié)果（Consequences）：使用ODPs的優(yōu)勢(shì)和協(xié)議；真實(shí)案例（Known uses）：提供一個(gè)真實(shí)的使用ODPs的本體實(shí)例；相關(guān)模式（Related patterns）：其他相關(guān)模式（如果有），包括是不是描述的模式的具體化 （Specialization）、一般化（Generalization）、組合（Composition），這里也可以描述其他的配合使用模式，及與其他模式的差異；積木（Building Block）：包含用 OWL實(shí)現(xiàn)的ODPs的 URI，可復(fù)用組分的獲取和下載。

5 本體模式的創(chuàng)建

本體模式出現(xiàn)不久，因此ODPs還沒有達(dá)到足夠的規(guī)模。其中，內(nèi)容本體設(shè)計(jì)模式、通信模式、命名模式、轉(zhuǎn)換模式的構(gòu)建有相關(guān)研究。目前有三種構(gòu)建方法：（1）由專家利用其經(jīng)驗(yàn)直接總結(jié)構(gòu)建；（2）由其它非本體的知識(shí)資源重組而來；（3）從本體中抽取。第一種方式適用于所有類型的模式，后兩種方法已見于內(nèi)容本體設(shè)計(jì)模式的構(gòu)建。

目前關(guān)于內(nèi)容本體設(shè)計(jì)模式研究較多?？杀坏诙N方法應(yīng)用的數(shù)據(jù)有：建模語言（Modeling Languages）；概念模型（Conceptual models），如數(shù)據(jù)庫綱要，UML 圖，XSD 綱要；詞匯資源（Lexical resources），如 WordNet，F(xiàn)rameNet；概念框架（Concept Schemes），如敘詞，分類表，術(shù)語表；開放標(biāo)簽系統(tǒng)（Open tag systems），如 Wikipedia，MySpace；關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)（Linked Open Data）等。在Eva Blomqvist研究中用到了分析模式 （Analysis pattern）、 目標(biāo)結(jié)構(gòu)（Goal structure）、項(xiàng)層本體（Top-level ontology）、數(shù)據(jù)模型（Data model）、認(rèn)知模型分類（Cognitive pattern taxonomy）。 從這些現(xiàn)存的模型資源中重組內(nèi)容ODPs。

對(duì)于第三種方法，目前主要是人工的方法，NeOn利用本體編輯器，人工判斷需要類和屬性，從源本體中移植內(nèi)容ODPs所需元素，根據(jù)其致力于解決的問題，構(gòu)成相關(guān)模式。

6 本體模式的應(yīng)用方法及工具

ODPs的復(fù)用是指使用可獲得的ODPs來解決發(fā)展新本體過程中各種不同建模問題的行為。本體設(shè)計(jì)模式的應(yīng)用研究目前僅涉及到幾種模式，有內(nèi)容本體設(shè)計(jì)模式、轉(zhuǎn)換模式、命名模式。包括應(yīng)用方法指南和具體應(yīng)用實(shí)踐。

6.1 本體模式社區(qū)的建設(shè)

隨著基于模式的本體設(shè)計(jì)的發(fā)展，ODPs的數(shù)量在不斷增長，為了復(fù)用交流，ODPs被有目的收集和存儲(chǔ)并發(fā)布，建立了 ODPs社區(qū)（ontologydesignpattern.org）。 社區(qū)的目標(biāo)是收集ODPs，并提供合作，使有豐富經(jīng)驗(yàn)的人共同致力于最佳實(shí)踐的表達(dá)，社區(qū)支持ODPs的注冊(cè)和提交，通過共同建設(shè)豐富ODPs。概括的說，社區(qū)的作用是提供了一個(gè)空間存儲(chǔ)資源，同時(shí)提供平臺(tái)進(jìn)行交流與共享。社區(qū)致力于收集應(yīng)用于語義Web實(shí)踐發(fā)展的ODPs，希望提交的ODPs來源于實(shí)踐并有成功的本體發(fā)展經(jīng)驗(yàn)。社區(qū)支持ODPs生命周期的全過程，從模式的提出到評(píng)價(jià)、再到認(rèn)證。社區(qū)于2009年開放，收藏注冊(cè)的可復(fù)用的模式類型有內(nèi)容 ODPs、重組 ODPs、對(duì)齊 ODPs、邏輯 ODPs、構(gòu)建ODPs、詞匯-句法ODPs。但目前來看，ODPs社區(qū)模式目錄的規(guī)模仍然很小，共收錄6大類130個(gè)模式，尚不能覆蓋所有的類型和領(lǐng)域。社區(qū)成立了專門的質(zhì)量委員會(huì)，對(duì)提交的ODPs進(jìn)行鑒定和發(fā)布。但模式的內(nèi)容建設(shè)是一項(xiàng)長遠(yuǎn)的工作，該社區(qū)和嚴(yán)格的軟件模式社區(qū)相比尚有差距，在線本體模式庫的建設(shè)還需要社區(qū)成員的共同努力。

6.2 本體設(shè)計(jì)模式應(yīng)用的方法

ODPs應(yīng)用的 XD（eXtreme Design）方法是一個(gè)合作的、互動(dòng)的基于模式的本體設(shè)計(jì)方法。該方法的原理是：XD提出了兩個(gè)空間，一個(gè)是 “通用使用案例”（Generic Use Cases），是對(duì)優(yōu)秀實(shí)踐的總結(jié)和編碼，以便在更廣范圍內(nèi)通用，組成了本體的解決方案空間（Solution Space），這是本體設(shè)計(jì)問題的主要知識(shí)源，另一個(gè)是本體的問題空間（Problem Space），是對(duì)實(shí)際問題的描述，叫做“本地使用案例”。而XD方法就是兩個(gè)空間的匹配過程。如果二者相匹配，相關(guān)的ODPs即被選中，作為最終的解決方案的一部分，根據(jù)具體的指南和工具支持，最后被選中的模式可整合成最終解決方案（見圖3）。

圖3 eXtreme Design方法示意圖［23］

NeOn制定了詳細(xì)的ODPs使用方法指南，使ODPs的使用更容易和實(shí)用。ODPs使用的過程是本體任務(wù)需求與模式相匹配的過程。這些需求來源于本體需求的描述文檔，首先是確認(rèn)本體建設(shè)需求集，再提供一套可復(fù)用的ODPs。在需求與模式匹配的過程中，不斷的細(xì)化需求，通過選擇合適的模式復(fù)用來首先解決小的需求，這些小需求與某些模式相匹配，最后再整合成一個(gè)完整的解決方案。共分為8步：①確認(rèn)需求；②確認(rèn)可獲得模式；③細(xì)分問題，選擇部分問題；④匹配選擇的細(xì)分問題與模式；⑤選擇模式；從倉儲(chǔ)中發(fā)現(xiàn)與建模問題匹配的ODPs；⑥應(yīng)用或復(fù)用選擇的模式并組合；⑦評(píng)估和修訂部分問題，確認(rèn)問題是否全面；⑧采用適合的ODPs，把ODPs與通信模型整合（概念化、形式化、執(zhí)行）。最終結(jié)果是ODPs被整合到一個(gè)新本體中。

在內(nèi)容本體設(shè)計(jì)模式選擇方面。目前還是根據(jù)關(guān)鍵詞來進(jìn)行匹配。為領(lǐng)域建模問題找到適合的內(nèi)容ODPs（選擇包括搜索、評(píng)價(jià)、可通過應(yīng)用本體選擇和評(píng)價(jià)程序來完成這個(gè)任務(wù)），在實(shí)例匹配過程中，有精確或冗余匹配、上位匹配、下位匹配等三種情形。

6.3 基于模式的本體設(shè)計(jì)工具

目前，NeOn第一代工具已完成，成為其工具包的插件支持內(nèi)容ODPs倉儲(chǔ)瀏覽、選擇、最佳實(shí)踐應(yīng)用、具體化。XD對(duì)各種類型的ODPs都適用，目前僅實(shí)現(xiàn)了內(nèi)容ODPs的應(yīng)用。未來的工作是要包含所有的模式類型，給出不同的詳細(xì)指南。

XD提供了一組工具組件（見圖4），支持基于模式的本體設(shè)計(jì)行為。包括ODPs注冊(cè)瀏覽和ODPs詳細(xì)說明、XD 選擇器、XD分析器、XD向?qū)?（Wizards）、ODPs出版對(duì)話 （ODPs Publish dialog）、XD 注釋對(duì)話 （XD Annotation dialog）。

ODps注冊(cè)和ODPs詳細(xì)信息視圖：通過這個(gè)組件用戶可以獲取一套可復(fù)用的OWL模式，可直接瀏覽，并在建模過程中直接利用，而不需要在本地存儲(chǔ)這些模式。當(dāng)注冊(cè)樹中的模式被選中，其所有的OWL注釋也在ODPs詳細(xì)信息視圖中可見。

圖4 NeOn工具XD插件界面

XD選擇：提供兩種模式查詢方式，一種是通過簡單的關(guān)鍵詞，另一種是完整的CQ，結(jié)果返回一個(gè)可復(fù)用在當(dāng)前本體工作的ODPs列表，點(diǎn)擊結(jié)果，可以在ODPs詳細(xì)信息視圖中顯示本體注釋的內(nèi)容。

XD詳細(xì)化向?qū)В哼@是XD提供的一個(gè)引導(dǎo)用戶具體化內(nèi)容ODPs的組件，可以從導(dǎo)航視圖、ODPs注冊(cè)視圖或XD選擇結(jié)果視圖獲得，任務(wù)完成后，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)可選的打開本體注釋的對(duì)話框，為創(chuàng)建的新的本體模塊增加注釋。

XD注釋對(duì)話：如果注釋屬性沒有由OWL/RDF提供，則用其他語言注釋本體。對(duì)于內(nèi)容ODPs，支持CPA注釋框架。

XD分析器：目的是為用戶提供根據(jù)XD方法，在本體設(shè)計(jì)中遵循了哪些最佳實(shí)踐的建議和反饋，例如，缺少標(biāo)簽和評(píng)論，單獨(dú)的實(shí)體，未使用的移植本體等。

7 本體設(shè)計(jì)模式效率和效益評(píng)價(jià)

目前只對(duì)內(nèi)容本體設(shè)計(jì)模式和少數(shù)邏輯模式進(jìn)行了評(píng)價(jià)，其它類型的模式的評(píng)價(jià)尚未展開。研究通過實(shí)驗(yàn)對(duì)下述問題進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)：（1）模式的可用性；（2）模式能夠解決的問題；（3）已有模式的表述是否清晰，容易理解，模式表達(dá)對(duì)模式選擇的影響；（4）模式在本體設(shè)計(jì)中的效果，對(duì)本體構(gòu)建速度和難易程度的影響；（5）本體構(gòu)建中，模式的哪些屬性對(duì)構(gòu)建的本體質(zhì)量有影響，使用模式是否使本體質(zhì)量“更好”；（6）模式如何使用，對(duì)模式選擇和使用有哪些要求。

研究通過人工參與的實(shí)驗(yàn)來對(duì)模式進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)中既有主觀觀點(diǎn)，也有客觀測(cè)量。對(duì)使用或未使用ODPs的情況進(jìn)行比較。首先是對(duì)學(xué)生講解本體和OWL基本知識(shí)，練習(xí)建模，然后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成建構(gòu)本體的任務(wù)和問卷。實(shí)驗(yàn)結(jié)論，模式是有用的，并有實(shí)際的好處，但需要正確的培訓(xùn)，并給出足夠的時(shí)間理解；使用模式使本體質(zhì)量提高；模式與本體構(gòu)建的速度，依賴于構(gòu)建者對(duì)模式的熟悉程度；缺少從目錄中選擇與匹配模式的工具，目前僅有XD和OntoCase工具支持；內(nèi)容ODPs作為構(gòu)建本體的積木，而不是靈感。

8 結(jié)語

本體模式的研究成為近年來本體研究的一個(gè)新內(nèi)容，許多方面的研究還處在較宏觀、抽象的層面，人們對(duì)本體模式的認(rèn)識(shí)較淺，尚有許多工作要深入繼續(xù)，主要有如下幾方面：

（1）模式的分類存在同名異義或同義異名問題。沒有被普遍接受的術(shù)語來定義不同類型的模式，新模式被不斷補(bǔ)充，如OPD第三次會(huì)議主題中提出了流程模式（Processes and services-process patterns），后續(xù)研究可能還會(huì)有新模式被提出。

（2）不同類型的模式研究不均衡。在貫穿本體整個(gè)生命周期的四種本體模式當(dāng)中，有三種模式研究相對(duì)較少，沒有明確的說明，只有一個(gè)框架存在，只有本體設(shè)計(jì)模式研究相對(duì)較多；子模式研究的深度不同。內(nèi)容本體構(gòu)建模式被研究最多，而其它模式，如重組模式，構(gòu)建模式，表達(dá)模式，研究相對(duì)較弱，有些模式還處于提出概念階段，沒有實(shí)際的模式實(shí)例，沒有相關(guān)的應(yīng)用，如本體應(yīng)用模式、本體構(gòu)建模式。后續(xù)需要對(duì)這些模式的功能、表達(dá)做進(jìn)一步研究。

（3）模式數(shù)量少，而且很通用。目前的模式數(shù)量少，領(lǐng)域覆蓋范圍也有限，為了能與研究問題匹配，以正確的方式被復(fù)用，需要更詳細(xì)的領(lǐng)域模式，需要進(jìn)一步豐富模式倉儲(chǔ)。如何從現(xiàn)存本體之中發(fā)現(xiàn)或抽取模式？協(xié)助用戶應(yīng)用ODPs。如何為模式發(fā)展更復(fù)雜的公理？使最終的模式更精確有用。

（4）工具和方法指南的缺乏。當(dāng)使用模式時(shí)，對(duì)模式的選擇，只有XD工具和方法指南支持，而且僅支持內(nèi)容ODPs的選擇。如何提供發(fā)現(xiàn)、匹配、選擇、調(diào)整、擴(kuò)展、組合模式？模式選擇和復(fù)用如何實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化？

（5）目前的評(píng)價(jià)研究還停留在模式的有效性判斷上。主要評(píng)價(jià)內(nèi)容模式、轉(zhuǎn)換模式、命名模式。其它模式的有效性評(píng)價(jià)還未展開。以前NeOn的研究結(jié)論較概括，需要更量化的分析。在NeOn兩部分實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的相關(guān)深入研究。不同工具對(duì)內(nèi)容ODPs支持效果；不同的方法對(duì)內(nèi)容ODPs使用和有效性的效果；模式的表達(dá)對(duì)內(nèi)容ODPs的用途和有效性的效果；任務(wù)表達(dá)、內(nèi)容和本體規(guī)模大小對(duì)內(nèi)容ODPs的用途和有效性的效果；其它類型模式的用途和有效性等。

［1］Swoogle［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//swoogle.umbc.edu/.

［2］Clark P， Thompson J， Porter B W.Knowledge patterns［C］.International Conference on Principles of Knowledge Representation and Reasoning（KR2000）.San Francisco，2000：90-94.

［3］Gangemi A.Ontology design patterns for semantic web content［C］.International Semantic Web Conference （IS WC2005）， Sardinia， 2005：262-276.

［4］Svatek V.Design patterns for semantic web ontologies：Motivation and discussion ［C］.Conference on Business Information Systems （BIS-04）， 2004.

［5］Ontology engineering and patterns task force（OEP） ［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//www.w3.org/2001/sw/Best Pra ctices/OEP/.

［6］Ontology Design Patterns.org［EB/OL］. ［2012-10-26］.http：//ontologydesignpatterns.org/wiki/Community：ListPa tterns.

［7］ontology design patterns （ODPs）public catalog［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//www.gong.manchester.ac.uk/odp/ht ml/index.html.

［8］WOP 2009-Workshop on Ontology patterns［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//sunsite.informatik.rwth-aachen.de/Publications/CEUR-WS/Vol-516/.

［9］Welcome to the 2nd Workshop on Ontology Patterns-WOP2010 ［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//ontologydesignpatterns.org/wiki/WOP：2010#Topics.

［10］Hammar K.the state of Ontology Pattern Research［C］.the Workshop on Ontology Patterns（WOP）at the International Semantic Web Conference （ISWC）2010，Shan ghai，2010.

［11］Ontology Patterns for the Semantic Web［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//researchweb.watson.ibm.com/people/w/w elty/OPSW-05/.

［12］EKAW 2008-16th International Conference on Knowledge Engineering and Knowledge Management Knowledge Patterns［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//ekaw2008.inrialpes.fr/.

［13］Welcome to the 3rd Workshop on Ontology Patterns-WOP2012［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//ontologydesignpatterns.org/wiki/WOP：2012.

［14］Blomqvist E.Semi-automatic Ontology Construction based on Patterns［D］.Link?ping：Link?ping University，2009.

［15］Blomqvist E.Ontology Patterns-Typology and Experiencesfrom Design Pattern Development ［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//www.ep.liu.se/ecp/048/010/ecp10 48010.pdf

［16］Gangemi， A.： Ontology design patterns for semantic web content［A］.Gil，Y.，Motta，E.，Benjamins，R.， Musen，M.（eds.） The Semantic Web-ISWC 2005， 4th International Semantic Web Conference［C］.2005：262-276.

［17］Suarez-Figueroa，M.C.et al.NeOn deliverable D5.1.1-Neon modelling components ［R/OL］.［2012-06-20］.http：//www.neon-project.org/deliverables/WP5/NeOn_2 007_D5.1.1v3.pdf.

［18］Presutti V.et al.NeOn deliverable D2.5.1-A library of ontology design patterns：reusable solutions for collaborative design of networked ontologies ［R/OL］.［2012-06-20］.http：//www.neon-project.org/deliverables/WP2/NeOn_2008_D2.5.1.pdf.

［19］Sabou M.et al.NeOn deliverable D2.2.3-Methods and Tools for the Evaluation and Selection of Knowledge Components ［R/OL］.［2012-06-20］.http：//www.neonproject.org/web-content/images/Publications/neon_2009_d223.pdf.

［20］A.Gangemi，V.Presutti.Ontology Design Patterns.Hand book on Ontologies.International Handbooks Information System［M］.Berlin：Springer，2009：221-243.

［21］Frame Net ［EB/OL］.［2012-10-26］.https：//framenet.icsi.berkeley.edu/fndrupal/about..

［22］Suárez-Figueroa， M.C.， Gómez-Pérez， A.First Attempt towards a Standard Glossary of Ontology Engineering Terminology［C］.8th Proceedings of TKE，2008：18-21.

［23］Daga E.et al.NeOn deliverable-D2.5.2 Pattern based ontology design： methodology and software support［R/OL］.［2012-06-20］.http：//www.neon-project.org/nw/images/5/5c/NeOn_2010_D252.pdf.

［24］Suárez-Figueroa M.C.et al.NeOn deliverable-D5.4.2.Revision and Extension of the NeOn Methodology for Buildi ng Contextualized Ontology Networks ［R/OL］.［2012-06-20］.http：//www.neon-project.org/web-content/images/Publications/neon_2009_d542.pdf.

［25］XDtools［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//neon-toolkit.org/wiki/XDTools.

［26］cpannotationschema.owl［EB/OL］.［2012-10-26］.http：//ontologydesignpatterns.org/schemas/.

［27］R.García-Castro et al.NeOn deliverable-D5.6.1： Experimentation with the NeOn methodologies and methods.［R/OL］.［2012-06-20］.http：//www.neon-project.org/nw/Deliverables.

［28］Dzbor M.et al.NeOn deliverable-D5.6.2： Experimentation and Evaluation of the NeOn Methodology［R/OL］.［2011-06-20］.http：//www.neon-project.org/nw/Deliverables.