前言

本体演化是为适应变更而对本体做出的及时变更，并要保持变更后本体及其相关应用的一致性。在Web这样一个开放、动态、协作环境中显现出一些难于解决的问题，如全局知识、语义冲突和不可计算性等。演化中的冲突会导致本体的不一致和推理错误等问题。

本书将本体演化的基本概念和技术进行了概述，分析了开放环境下本体演化的研究现状，提出了目前亟待解决的问题，重点对本体非标准一致性推理算法、本体演化序列冲突检测算法和本体演化多版本差异检测算法进行了深入探讨。

本书第1章介绍研究背景、本体演化及其面临的问题，阐述了国内外与本体演化相关的研究现状。第2章阐述本体演化的基本理论，包括描述逻辑与本体的关系、OWL 语言的逻辑基础、本体推理任务、本体推理常用方法等，是本书后续方法描述的基础。第3章的主要工作是给出本体语言OWL到Alloy转换规则和算法，为OWL本体提供了更加有效的推理支持。基于一阶逻辑的Alloy语言及其推理工具Alloy Analyzer弥补了现有同类本体推理工具的不足，并利用Alloy语言本身对关系的强调，对很多本体推理工具不能处理的具有复杂属性的本体提供推理支持。第4章将OWL本体文件根据定义的中间语言以及中间语言与OWL语言中间的转换规则转换成可满足性问题，利用SAT求解器对子句集进行求解确立本体的可满足性。对于找不到可满足解的情况，通过提取极小不可满足子句集来定位原因。与第2章中基于Alloy的本体推理方法相比，本章方法的优势在于支持更大规模的本体一致性检测。第5章分析开放环境下本体演化序列内部和演化序列之间可能存在的三种冲突。在此基础上，针对三种不同的冲突分别给出检测算法。尤其是针对变更序列之间不一致冲突，为了最大限度地满足用户的变更需求提出最大一致变更子序列获取算法。最后，针对已有的基因本体进行实验设计，验证算法效率。第6章提出一种基于冲突变更序列矩阵的动态冲突诊断算法，为此将具有语义冲突的变更序列对模型化为冲突变更序列矩阵，在此基础上，提出最小碰集矩阵的计算方法，更进一步，提出基于贝叶斯概率推理的碰集集合概率排序，最终确定最有可能解释冲突的原因。第7章提出一种基于概念格的本体版本空间表示模型，在此基础上提出并论证了有参差异检测和无参差异检测的相关算法。相比较现有的方法，基于概念格模型的本体版本差异检测算法的执行效率更高。第8章根据本书的理论部分设计并实现了一个支持开放环境下本体演化的原型系统。系统用仿真的方式模拟了本体演化的过程，通过对同一本体的多个变更序列的冲突检测来保证本体变更的顺利进行，并且利用本体一致性非标准推理方法反复对变更本体进行一致性检测，保证变更后本体的正确性。

本书由笔者与大连海事大学刘亚清博士等共同完成，并得到山东工商学院计算机科学与技术学院冯烟利院长、窦全胜教授的大力支持，在此表示衷心的感谢!

同时，本书的研究工作得到了山东省高校智能信息处理重点实验室（山东工商学院）的资助，特此表示感谢。

本书描述的非标准算法、变更序列冲突检测算法及多版本本体差异检测算法是新的尝试，不足之处尚有很多，在实际应用中还存在大量的问题需要解决，在不同领域本体中的应用还有待检验。由于基础薄弱，希望能得到更多学者的帮助。

宋英杰
2017年8月15日于山东工商学院 WfTZNl3xtoYgq23ZAEErKpdhoV/hLp/4IuJc3AdiksZ++RYXS2AhAmVyL89yOniZ