5.2　敘詞本體演化的過程

本體演化從本質(zhì)上來說是對變化的自適應(yīng)變更。對具體的演化過程沒有一個嚴(yán)格的界定，只要能維護本體對變化的自適應(yīng)變更，則都是可行的演化管理方案。

系統(tǒng)開發(fā)之前，首先對系統(tǒng)進行需求分析，即確定系統(tǒng)要實現(xiàn)的目標(biāo)。其中一種典型的需求分析就是確定系統(tǒng)的應(yīng)有行為。這種行為可以表示成系統(tǒng)的任務(wù)、服務(wù)或功能。當(dāng)然，對一個系統(tǒng)來說，它除了需要擁有實現(xiàn)其應(yīng)有行為的必要能力外，還應(yīng)包含為實現(xiàn)必要能力而所需的次要功能或者說附加功能和關(guān)于用戶使用的輔助功能等。因此，可從必要需求和輔助需求兩個方面對系統(tǒng)進行需求分析。

一個本體演化系統(tǒng)，它可以包含如下的需求:

①必要需求

功能需求——本體演化系統(tǒng)必須能夠處理給定的本體變化，同時確保底層本體和所有相關(guān)本體的一致性。

②輔助需求

導(dǎo)航需求——本體演化系統(tǒng)應(yīng)該可以讓用戶容易地管理本體變化;精化需求——它應(yīng)該為用戶提供本體反復(fù)精化的建議。

功能需求是一個本體演化系統(tǒng)中最重要的部分:在一個一致的本體上進行一些變化后，該本體仍然能夠保持一致的狀態(tài)。導(dǎo)航需求通過給本體工程師提供控制信息來輔助功能需求。由于它能夠估價變化管理行為的效力(例如識別出哪些變化是不必要的)，所以它能為工程師做出適當(dāng)決定提供幫助。精化需求可以從本體數(shù)據(jù)和用戶的行為分析中半自動化地發(fā)現(xiàn)潛在變化從而改善本體。

功能需求是必需的，后兩個是補充演化系統(tǒng)的功能與工程師的需求之間的橋梁。事實上，輔助需求能夠明顯地改善演化系統(tǒng)的可用性。另一方面，功能需求定義了演化系統(tǒng)的可用范圍。基于以上需求，本體的演化過程模型一般可分為以下六個部分:變化的捕獲、變化的表示、語義的變化、變化的傳播、變化的實現(xiàn)、變化的確認(rèn)(見圖5-1)。

(1)變化的捕獲

本體演化過程從變化開始，這些變化有些是外在需求的變化，有些則是已有數(shù)據(jù)的變化。外在的需求變化主要有本體工程師根據(jù)變化修改本體以滿足新的需求;終端用戶對使用的本體實體提供外在的反饋信息。我們稱這種外在的需求變化為由頂向下(topdown)的變化，稱內(nèi)在的需求變化為由底向上(bottom-up)的變化。它由系統(tǒng)中可通過分析被發(fā)現(xiàn)的行為表現(xiàn)出來。定義三種類型的發(fā)現(xiàn)機制實現(xiàn)對變化的捕獲:結(jié)構(gòu)驅(qū)動、數(shù)據(jù)驅(qū)動、使用驅(qū)動。結(jié)構(gòu)驅(qū)動的變化可以從本體自身的結(jié)構(gòu)中推斷出來。數(shù)據(jù)驅(qū)動的變化通過修改數(shù)據(jù)集產(chǎn)生，例如，文本文檔或者數(shù)據(jù)庫，本體表示的知識模型等。使用驅(qū)動的變化是創(chuàng)建使用模式時引起的。

圖5-1　本體演化圖示

(2)變化的表示

為了處理這些變化，首先必須用合適的格式表示這些變化，即變化的表示需要被定義成給定的本體模型。用各種等級的粒度來表示變化，例如普通的變化和復(fù)雜的變化。通常的做法是對給定本體模型中本體的變化分門別類。

(3)語義的變化

語義的變化由本體自身引起，尤其是變化之后的本體一致性的檢查和維護。本體一致性的含義十分依賴內(nèi)在的本體模型。例如它可以通過像KAON本體模型中的約束集來定義，或者通過一個給定的模型理論來定義。

(4)變化的傳播

本體經(jīng)常被重用或者在本體之間進行擴展，一個本體的更新(映射，集成等)可能會導(dǎo)致依賴于該本體的其他本體發(fā)生變化。因此，本體演化過程中變化傳播的任務(wù)是當(dāng)本體發(fā)生變化更新時，保持各個相互依賴的本體之間的一致性，包括本體，實例等。

(5)變化的執(zhí)行

本體演化過程中執(zhí)行變化的任務(wù)是:首先告訴本體工程師所有的變更請求;然后執(zhí)行這些變更或者請求;最后跟蹤這些執(zhí)行后的變更。

(6)變化的確認(rèn)

很多情況下，需要確認(rèn)對變化做出的一些操作。例如本體工程師理解有誤，那么他所做出的變更操作將被取消，不能完成。還有一些變更操作是用來做測試或是實驗數(shù)據(jù)用的，也不能被確認(rèn)，這樣會導(dǎo)致本體的改變。另外，在一個本體協(xié)作系統(tǒng)中，對于本體的變更，不同的本體設(shè)計者可能有不同的想法。因此很有必要對本體變更操作進行確認(rèn)。

上述六個階段中，中間四個階段負責(zé)實現(xiàn)本體演化管理系統(tǒng)中最重要的功能需求，包括兩個關(guān)鍵:能夠處理變化;保持系統(tǒng)一致性。

從圖5-1中可以看出，變化的表示直接影響后續(xù)階段對變化的處理:首先需要經(jīng)過變化的表示階段將變化的請求表示為演化系統(tǒng)可處理的形式，這樣后面階段的處理才能夠進行，而變化請求的表示形式也直接關(guān)系到對其進行處理的復(fù)雜度及準(zhǔn)確性。

不同的變化表示形式所對應(yīng)的變化操作對本體有不同的影響，會產(chǎn)生不同的不一致情況，變化的語義階段則分析這些不一致情況所產(chǎn)生附加的變化使本體回到一致的狀態(tài)。這個階段是一個本體演化處理的核心。

變化傳播階段則處理變化本體對其外部影響所產(chǎn)生的不一致。對于依賴變化本體的其他本體，只要得到本體變化的信息，就可以進行與本體內(nèi)部演化處理同樣的過程;而對于依賴變化本體的程序等需要根據(jù)變化信息進行自己的適應(yīng)性變更。

為了提供變化信息，一個主要的方法就是記錄發(fā)生的變化，它是變化的實現(xiàn)階段的任務(wù)之一。變化的實現(xiàn)階段還需要進行變化結(jié)果的確認(rèn)和變化的執(zhí)行。經(jīng)過管理者的確認(rèn)之后，變化才可以執(zhí)行，同時記錄變化的執(zhí)行過程。根據(jù)所記錄的變化，本體自身可以退回到變化執(zhí)行前的某一狀態(tài)，且依賴該本體的本體或程序也可以使用所記錄的信息進行更新。顯然，變化的記錄過程與變化的表示息息相關(guān)。

變化的捕獲階段實現(xiàn)本體系統(tǒng)的精化需求，能夠不斷地對本體進行改進和完善。引發(fā)本體演化的本體變化可以分為兩類:自頂向下的變化和自底向上的變化，前者是由工程師或用戶提出的顯式變化，而后者是在系統(tǒng)中反應(yīng)的隱式變化，它的產(chǎn)生就是變化的捕獲階段的任務(wù)。例如，如果某個概念在很長一段時間內(nèi)都沒有被訪問，那么可以認(rèn)為不再需要它，可進行刪除操作，可通過分析以下信息來捕獲潛在的變化:

a.本體的結(jié)構(gòu);

b.本體的實例;

c.用戶使用模式的信息。

變化的確認(rèn)階段實現(xiàn)本體系統(tǒng)的導(dǎo)航需求，主要實現(xiàn)用戶對變化的管理。它提供的功能如下:

①撤銷變化使本體回到演化前的狀態(tài)。本體一部分的變化將影響到其他部分及依賴它的元素。盡管變化的語義階段能夠有指導(dǎo)性地處理變化的影響，減少不必要的本體變化，但是，在很多情況下，我們還是需要撤銷本體變化，例如下面的情況，變化的確認(rèn)階段的主要任務(wù)之一就是撤銷這類情況中執(zhí)行的變化:

a.當(dāng)未正確理解變化的實際影響而執(zhí)行了不應(yīng)該執(zhí)行的變化;

b.當(dāng)只是以實驗的目的改變本體;

c.當(dāng)以協(xié)作的方式管理本體，對于本體如何變化，不同的工程師可能有不同的想法。

②提供變化的說明，幫助工程師確定是否正確地改變本體。這些說明包括怎樣、為什么改變本體以及發(fā)生改變的是什么等;

③確保工程師知道他能夠做什么、下一步怎么做以及做了之后會發(fā)生什么;

④確保完成一個請求的變化序列盡可能簡單;

⑤盡量使顯示的信息易于理解;

⑥當(dāng)請求無法實現(xiàn)的時候，提供良好的反饋信息;

⑦提供良好的用戶交互功能，幫助用戶解決出現(xiàn)的問題。