本体在课程知识表示中的应用研究

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知识表示是人工智能(Artificial Intelligence，简称AI)的一个重要分支。60年代中期，知识表示开始作为一个独立的研究课题，四十年来，人们研究出了诸多的知识表示方法。本体(Ontology)的概念起源于哲学领域，即“对世界上客观存在物的系统的描述”。计算机界借用这个理论，把现实世界中某个领域抽象或概括成一组概念及概念间的关系，创建出这个领域的本体。基于本体的知识表示方法是近年来的研究热点之一。这种观点认为：任何复杂的知识都由最基本的概念构成，这些最基本的概念称为本体；本体是基本概念的详细说明。本体的重要性体现在它在知识的可重用和共享性上的重要作用。由于传统智能教学系统的知识缺少统一的知识描述结构，导致学习资源在各教学系统间难以交互操作和共享；目前，智能教学系统中基于关键字的知识信息检索方式，在语义和语用的揭示上有很大的局限性，难以满足用户的实际需求。因此研究教学系统的知识建模问题，具有很强的理论和实际意义。本文将本体引入教学系统的知识表示，重点研究本体的建模方法以及利用本体建模方法实现教学知识的语义描述和语义查询。本文的主要工作为： (1)在调研了国内外大量文献和资料的基础上，全面研究探索了知识表示和本体的理论与方法。阐述了知识表示以及本体的定义和作用，介绍了国内外关于知识表示和本体研究的发展现状、应用领域、主要研究机构和研究内容，探讨了本体构建的主要技术方法。 (2)分析了目前常用的几种本体构建方法，针对本体建设存在的问题，设计了一种本体建设过程一基于“七步法”的本体建模过程。依据其构建了基于OWL描述的《数据结构》领域本体，结合教学知识在内容、结构、应用场景等方面的特征，将知识点与对应的学习资源分开设计，实现了教学知识点与学习资源之间的映射，并对所建本体进行正确性检查。在领域本体的创建过程中，采用W3C推荐的本体描述语言OwL作为编写语言，并且以基于“七步法”的本体建模过程作为开发指导，使用Protégé3.2.1编写目标应用领域的领域本体文件。 (3)以所建的《数据结构》本体为基础，尝试开发了语义检索原型系统，研究其开发工具、存储方案、推理方式和语义检索过程，通过系统运行分析，验证了语义检索系统比传统的基于关键字的查询方法具有更高的查全率和查准率。将本体引入智能教学系统的知识表示，提供概念共享模型促进机器理解，不仅可以解决知识共享及互操作问题，同时在基于本体的智能教学系统中，易于实现基于知识的语义检索技术，这将有利于提高系统的检索效率。

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作者
孙未;
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作者单位

山东大学;

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授予单位山东大学;
学科计算机软件与理论
授予学位硕士
导师姓名龚斌;
年度 2008
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类计算机化教学;专家系统、知识工程;
关键词
人工智能; 知识表示; 本体论; 智能教学系统;

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