基于语义Web的知识处理框架研究

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Internet技术的广泛应用凸显了人脑在知识处理速度、精度、强度、存储量、存储时间、标准化等方面的局限性,使计算机逐渐成为知识处理的另一种主体。然而,目前采用的面向人类阅读的知识表示方法造成计算机知识处理的复杂性。语义Web采用计算机可理解的知识表示技术,为人与计算机合作完成知识处理任务提供了新平台,由此,基于语义Web的人机协同知识处理成为知识管理领域研究的热点问题之一。  论文从目前知识处理中存在的两大瓶颈入手,以语义Web、Web2.0、综合集成论和知识生态学为理论基础,以人机协同为研究视角,综合运用文献研究、调查研究、系统研究、比较研究、归纳推理和案例分析等研究方法,依次研究基于语义Web的知识处理技术、特征、模式和框架体系,为现代组织知识生态系统的建设和知识处理软件系统的研发提供了理论依据和顶层设计框架体系。  本文重点研究了以下五个方面的内容:  (1)从知识处理、基于语义Web的知识处理、相关理论研究三方面开展了国内外文献研究,明确了本文研究的理论基础及进一步研究(空间。)首先,从人工智能和知识管理两个学科深入研究国内外知识处理领域的研究进展,并对二者进行比较研究,确定了现阶段知识处理研究中需要解决的两个关键问题,即采用面向计算机可理解的知识表示方法,降低人工智能知识处理的难度;通过知识生态系统的建设,实现知识共享和知识创新,突破知识管理中的知识共享和创新难的瓶颈。其次,结合语义Web分层结构,深入分析了语义Web不同层次技术的研究和实践现状。在此基础上,采用文献研究和案例研究的方法深入分析了语义Web技术在知识组织、知识检索、知识集成领域的研究进展,并归纳了语义Web应用的发展趋势,论证了研究基于语义Web的知识处理特征、模式和框架体系的必要性。再次,梳理与本文研究有密切联系的相关理论——Web2.0、综合集成研讨厅和知识生态学的研究进展以及其对克服知识处理瓶颈的启示。最后,确定了论文研究预解答的三个关键问题,即基于语义Web的知识处理技术特征的分析、与Web2.0集成的语义Web知识处理模式的设计和面向组织知识生态系统建设与知识处理软件系统研发的顶层框架体系的构建。  (2)基于语义Web的知识处理特征分析。针对目前缺少语义Web知识处理特征的系统研究现状,在分类研究语义Web技术标准及其主要特点的基础上,提炼出语义Web知识处理的七个基本特征,为基于语义Web的知识处理模式设计和框架构建提供了研究依据。首先,以语义Web技术标准的主要推动者——W3C国际标准化组织内设立的语义Web技术兴趣组的研究工作为主要分析对象,从知识表示、查询、推理和维护四个层面较详细地探讨了语义Web技术标准的主要内容、基本特征以及发展现状。其次,提炼了基于语义Web的知识处理的七个主要特征,即面向计算机的知识表示、计算机可理解的知识联网关系、计算机可理解的知识规则系统、基本知识处理单位的原子性、前端控制性、与Web2.0的集成性和分形性。最后,论证了两个基本假设:一是语义Web技术能够实现知识表示的计算机可理解性,为人机协同知识处理提供新的平台;二是语义Web与Web2.0集成具有必要性和可行性。  (3)与Web2.0集成的语义Web知识处理模式设计。通过语义Web和Web2.0的比较研究,设计出语义Web与Web2.0集成的知识处理新模式及其流程,为构建基于语义Web的知识处理框架体系提供了理论支持。首先,分析了目前知识处理方法论的基本特征、主要困境及其根本原因,并将Web2.0理论引入知识处理研究之中,提出了“基于Web2.0的知识处理方法论”。其次,通过对Web2.0与语义Web技术的比较研究,设计出一种新的知识处理模式——“与Web2.0集成的语义Web知识处理模式”,解决了目前知识处理模式中存在的两个瓶颈。最后,结合基于语义Web的知识处理特征和模式的研究以及FOAF(Friend of a Friend)项目的成功经验,设计并详细探讨了与Web2.0集成的语义Web知识处理模式的人机协同知识处理流程。  (4)基于语义Web的知识处理框架构建。以充分发挥人与计算机在知识处理中各自的优势,为基于语义Web的知识处理软件系统的研发和基于语义Web的组织知识生态系统的建设提供依据为目的,深入分析人与计算机在知识处理流程中的优劣势,并借鉴综合集成研讨厅,尤其是基于Internet的综合集成研讨厅方法论和组织生态系统理论,提出“基于语义Web的综合集成研讨厅体系”和“基于语义Web的组织知识生态系统建设模型”,在此基础上,构建了“基于语义Web的知识处理框架体系”。首先,深入分析了基于语义Web的知识处理框架设计的动因,迸一步明确了构建框架体系的两个基本需求:为基于语义Web的知识处理软件系统的研发提供具有可重复性、半成品性以及充分体现本文对语义Web知识处理特征和模式的研究结论的顶层框架体系;为组织知识生态系统的建设提供具有集体智慧性、自组织性和综合集成性的顶层框架体系。其次,分析了人与计算机在基于语义Web的知识处理流程中的不同特征,在综合集成研讨厅体系和基于Internet综合集成研讨厅的基础上设计出了“基于语义Web的综合集成研讨厅”,为构建基于语义Web的知识处理框架体系提供了静态结构性依据。同时,在知识生态系学理论研究,尤其是澳大利亚知识管理标准研究的基础上,提出了“基于Web2.0的组织知识生态系统建设模型”,为基于语义Web的知识处理框架体系构建提供了动态行为性依据。最后,在基于语义Web的综合集成研讨厅体系和组织知识生态系统建设模型研究的基础上,综合集成语义Web分层结构、Web2.0体系结构、基于语义Web的综合集成研讨厅框架体系和基于Web2.0的组织知识生态系统建设模型,构建了“基于语义Web的知识处理框架体系”,为知识处理软件系统的研发和组织知识生态系统的建设提供了统一的顶层设计框架体系。  (5)基于语义Web的知识处理案例分析。以上述顶层设计框架体系为解释模型,以集成语义Web、Web2.0和知识管理理念的知识处理维基系统的研发项目——KiWi(Knowledge in Wiki)项目为案例研究对象,采用对比研究方法,深入分析了知识处理理念、技术、模式和框架体系的应用情况,不仅论证了本文主要观点的合理性,而且还进一步探讨了KiWi项目中存在的问题及其对策。首先,论述了KiWi项目的三种主要设计理念,即知识管理、维基和语义Web集成的知识处理模式、突破系统和信息的界限理念和以用户为中心的知识管理模式。其次,分析了KiWi项目的知识处理模式和流程,论证了本文提出的基于语义Web知识处理的特征和流程的合理性。再次,分析出KiWi项目的知识处理框架具有序列化层、系统数据模型层、控制层和应用层四个主要层次。最后,从设计理念、理论基础、研究目的、侧重点等方面对当前的知识处理研究、维基知识处理、KiWi项目知识处理和本文知识处理进行了比较分析,论证了论文研究观点的合理性。  论文的主要创新体现在三个层面:在研究视角层面,从人机协同视角研究知识处理,强调知识处理两大智能体——人和计算机在知识处理中的优势互补,改变了目前知识处理研究视角的单一性;在研究方法层面,提出了知识处理的新方法论——基于Web2.0的知识处理方法论;在创新观点层面,论文的主要创新观点主要体现在以下五个方面:  第一、从知识管理和人工智能两个学科领域系统研究目前的知识处理研究现状、发展趋势及存在问题,归纳出知识处理存在两种基本模式,即“人脑知识处理模式”和“计算机知识处理模式”。前者主要以知识管理理论,尤其是第二代知识管理理论为基础,侧重通过人脑完成隐性知识的处理工作;后者主要以人工智能理论,尤其是第一代知识管理理论为基础,侧重运用计算机完成显性知识的处理工作。现阶段的知识处理研究需要解决两个问题:一是知识处理模式中存在的瓶颈。“人脑知识处理模式”的主要瓶颈是降低“重要员工”在共享和创新“核心知识”中的高成本;“计算机知识处理模式”的主要瓶颈是实现知识表示的计算机可理解性。二是如何对两种知识处理模式进行优化和集成,实现二者的优势互补。  第二、根据语义Web技术及其应用趋势,提炼了出语义Web知识处理的七个基本特征,并进一步分析得出结论:语义Web技术不仅降低了计算机知识处理模式的复杂性,而且为人机协同知识处理模式提供了新的平台。因此,通过本文的研究深化了语义Web技术的理论研究,拓宽了语义Web技术的应用领域。  第三、深入分析了目前知识处理方法论的特征及其局限性,提出了“基于Web2.0的知识处理方法论”及其实现模型——“基于Web2.0的组织知识生态系统建设模型”,将组织知识链的长尾纳入知识管理的范围,保证知识处理的集体智慧性、自组织性和综合集成性,为组织知识生态系统的建设提供了新的方法论和新的模型基础。  第四、通过对语义Web和Web2.0的发展趋势分析和对比研究,设计出了知识处理新模式——“与Web2.0集成的语义Web知识处理模式”,为克服目前知识处理模式中存在的两大瓶颈提供了集成语义Web和Web2.0的人机协同知识处理新模式,推进了知识处理领域的研究。  第五、深入分析了基于Internet的综合集成研讨厅体系的理论依据、基本思想、框架体系和局限性分析,提出了“基于语义Web的综合集成研讨厅体系”,不仅解决了基于Internet的综合集成研讨厅体系存在的五大问题,而且为基于语义Web的知识处理框架体系的构建提供了重要依据。该框架体系所包含的“人机协同知识处理模型”中提出了大规模人际协同、大规模人机协同、大规模机器协同的理念,拓展了现有知识处理研究的范围和视角,为组织知识管理提供了新的研究领域和思考方式。本文提出的“基于语义Web的知识处理框架体系”为基于语义Web的组织知识生态系统的建设和知识处理软件系统的研发提供了统一的顶层设计框架体系,改进了目前知识处理中的软件系统开发和知识生态系统建设之间脱节的现状,实现了传统知识处理模式的集成。
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