语义Web的基础理论和关键技术研究

语义Web概念的一经提出，就引起了国内研究机构和高校研究学者的极大重视，纷纷围绕语义Web的研究内容开展了深入研究，在语义Web的基础理论和平台关键技术研究方面取得了一些可喜的成果。

语义Web 的语义表达理论是建立在AI 近40年关于知识表达的研究基础之上的，同时必须满足面向互联网的表达的普遍性、动态性和异构性。例如，RDF是一种框架系统；OWL是基于描述逻辑（Description Logic）。从知识表达发展来看：上世纪60年代初，传统的一阶逻辑（first-order-logic）应用于知识表达；上世纪60-70年代，出现了新的知识表示方法，例如语义网络 (Quine)、框架系统(Minsky)、产生式系统等等；上世纪70年代末期-90年代初，有以KL-ONE为代表的知识表达系统，Woods与 Brachman结合语义网络与框架系统的特点提出了KL-ONE知识表达系统，从此一大批以KL-ONE为基础的知识表达语言和实用系统出现，如：NIKL，LOOM，CLASSIC，BACK，KANDOR，KRYPTON等；上世纪90年代初到现在：以Description Logic为基础知识表达成为主流，KL-ONE家族逐步演变成现在的Description Logic（德国DFKI）。从历史来看，语义Web表达的语义理论基础是基于Description Logic。

语义Web不仅需要提供静态的信息，而且也需要提供动态的服务（即语义Web服务），从而语义Web上的逻辑推理不仅包括对静态知识（本体）的推理，而且也包括对动态知识（服务）的推理。而传统的描述逻辑主要是用来对静态知识进行表示和推理的，不能有效的对动态知识进行表示和推理，因而传统的描述逻辑（如SHOIQ(D)和SHOIN+(D)）不能为语义Web提供合理的逻辑基础，也就是说，用传统的描述逻辑来作为语义Web的逻辑基础是不充分的。基于上述原因，根据语义Web的特点和需求，提出了一种新的描述逻辑，即动态描述逻辑DDL（Dynamic Description Logic），该DDL将静态和动态的知识表示与推理有机地整合在一起，形成了一种统一的形式化框架。它具有清晰的语义特征，提供了可判定的推理服务，又能有效地对动态过程和运行机制进行表示和推理。动态描述逻辑DDL是传统描述逻辑的推广（增加了对动作的表示和推理），该DDL可以为语义Web提供合理的逻辑基础，弥补了传统描述逻辑作为语义Web逻辑基础的不足。中科院计算所在动态描述逻辑上进行了系统深入的研究，建立了包括动态描述逻辑的语法、语义和推理的一套系统理论。

网络提供了一个在全球范围内实现资源共享和问题求解的平台，为了使得网络发挥其全部的潜能，必须将网络转换成巨大的知识和服务空间。中科院计算所在基于Web的知识管理研究方面提出一个基于知识的数据模型和运用其上的查询代数，能有效地管理和共享网络中异质的资源和服务，改知识模型由知识模式、资源实例库和完整性约束组成，知识模式用于获得公认的领域知识：概念和属性，完整性约束用于丰富资源描述，它规定一系列规则来规范化资源建模，并获得领域相关的背景知识，在此基础上，他们还建立了基于该知识模型的查询语言，为Web知识管理奠定了良好的理论基础。

东南大学在Web上的知识表示、语义Web的逻辑框架、Web信息安全和语义Web服务等方面开展了一系列工作。在WWW2003、《Future Generation Computer Systems》和《Journal of Web Semantics》等国际会议和期刊上发表了有关语义Web的文章。另外，通过积极参与W3C有关技术规范工作草案的讨论，而且有多个有关语义Web技术规范的评论意见得到了RDF Core工作组以及WebOnto工作组的重视

浙江大学在Web信息的知识表示方面进行了研究，针对Web上信息的不同性质分别在基于认知逻辑的语义表达模型，基于时态逻辑的流程语义表达模型和媒体流数据（非文本型数据）的语义表达或描述方法方面展开了研究。

在基于本体的应用研究中，浙江大学建立了国内第一个基于语义的数据库网格，支持网格环境下数据库资源的动态化的语义注册、分布式的语义查询和知识级的语义浏览。初步建立中医药本体库，为一体化语言系统提供基础；并且基于语义Web，开发成功具有本体论推理服务的语义浏览器。

在本体支撑平台的关键技术研究中，清华大学研究并实现了一个基于Web的分布式本体系统（WODOS），其中对本体的分布性、语言支持、本体粒度以及推理集成问题进行了深入研究。在ISO SC32国际标准“MMF(Meta Model Framework) for Ontology”的研制过程中，武汉大学提出了本体的元模型承诺的理论与方法、并且得到了国际同行的承认与支持、正在承担着ISO 1.32.22.01.03.00国际标准化项目；进行了基于元模型的MDA(Model Driven Architecture)编译方法研究，为解决语义Web中语义层面的互操作性问题提供了理论与新方法。中国科技大学在基于本体的语义建模、本体演化等方面进行了深入的研究。

2. Web服务基础理论研究

语义Web服务将建立基于本体的服务描述、发现和自动组装，实现自动化和智能化的Web服务。在语义Web服务方面的研究有：武汉大学提出了本体元建模的理论与方法；向ISO国际标准组织提交了本体的UML承诺方法与UML Profile for OWL标准方案的文本；在语义Web服务中信息注册、信息资源库组织与管理的平台研究方面，他们研究开发了基于ebXML/OASIS,ISO 11179(MDR)国际标准的软构件资源库R&R的Web服务与管理平台的原型。浙江大学在分布式网络中间件和数据库共享中间件方面进行了长期的研究，在面向WEB的分布式工作流管理方面取得了一些有益的成果，从2002年，开始研究面向服务的工作流技术，探索网格环境下的分布式工作流的体系结构；提出并实现了一个实现了一个基于语义的可扩展的信息网格平台，定义并实现了一组面向互联网的知识服务。复旦大学在建立基于Web服务的物流管理系统方面进行了研究。在Web服务的关键技术研究中，清华大学结合基于J2EE＋XML架构的旅游电子商务平台罗盘网（www.luopan.com），目前已在不同程度上实现了Web服务，可实现行业内合作伙伴间的服务共享开发。目前，他们正在研究基于本体Web服务自动发现和首先领域中语义Web服务自动实现机制进行研究。中科院计算所分析了目前服务描述语言CDL、SDL和LARKS等存在的不足，并结合Web服务、语义Web服务和Grid服务等特点，提出了一种带语义、继承以及支持协商机制的服务描述语言SDLSIN。在SDLSIN的基础上，研究了动态服务匹配问题，提出了四种类型的服务匹配算法，即基于语法的近似服务匹配算法、基于语义的近似服务匹配算法、精确服务匹配算法和插入服务匹配算法。另外，我们利用描述逻辑有效的推理功能，特别是它对概念包含关系的有效判断，把它与服务管理结合起来。充分利用描述逻辑具有清晰模型-理论语义和有效的概念分层推理服务等功能，提出了基于描述逻辑的服务匹配算法，详细研究了如何利用描述逻辑的理论和推理机制来实现自动的服务分层及服务匹配，并提出了五种服务匹配算法，即主体服务匹配算法、强服务匹配算法、K-近邻服务匹配算法K-近似服务匹配算法和m-近邻n-近似服务匹配算法。这些方法都是基于语义的服务匹配，利用服务分层机制实现了有效和高效的服务匹配，克服了基于语义距离进行服务匹配的不足。同时，为了正确匹配到用户最满意的主体，提出了一个服务质量（Quality of Service，QoS）模型，该模型比较客观的反映了服务非功能属性的特征，并研究了该QoS模型上的各种计算和评价方法。在QoS模型的基础上，研究了一种QoS驱动的服务匹配算法，该算法克服了K Sycara、K Arisha、G J Wickler和Z Zhang等人提出的服务匹配算法中存在的不足。