一種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法
【專利摘要】一種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法包括步驟：確定本體構(gòu)建領(lǐng)域；獲取相關(guān)知識(shí)體系；構(gòu)建基于本體思想構(gòu)建農(nóng)業(yè)體系；確定農(nóng)業(yè)本體的屬性；構(gòu)建農(nóng)業(yè)本體的關(guān)系和函數(shù)；建立農(nóng)業(yè)本體的公理；構(gòu)造農(nóng)業(yè)本體的實(shí)例。通過(guò)本發(fā)明，有效利用這些知識(shí)支持農(nóng)業(yè)問(wèn)題求解和決策支持，有利于構(gòu)建專家系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的智能化。
【專利說(shuō)明】 一種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及人工智能【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法。
【背景技術(shù)】
[0002]農(nóng)業(yè)信息化的快速發(fā)展給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者帶來(lái)了豐富的信息資源，但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的日新月異和農(nóng)業(yè)信息資源的海量倍增，農(nóng)業(yè)信息資源因龐雜、分散、異構(gòu)而呈現(xiàn)出了相對(duì)孤立和難于滿足生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者對(duì)信息需求的狀況。為有效解決農(nóng)業(yè)信息資源整合和為信息需求者提供便捷、準(zhǔn)確的信息服務(wù)，建立科學(xué)、規(guī)范且能得到廣泛認(rèn)同的的農(nóng)業(yè)信息分類體系，自20世紀(jì)80年代以來(lái)一直是學(xué)術(shù)界關(guān)注的焦點(diǎn)問(wèn)題。
[0003]隨著本體論(Ontology)思想在農(nóng)業(yè)信息研究領(lǐng)域的興起，許多學(xué)者共識(shí)到能科學(xué)表述并組織領(lǐng)域固有屬性概念體系的本體將在農(nóng)業(yè)信息分類、信息/知識(shí)庫(kù)構(gòu)建以及實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)全程信息化和信息協(xié)同服務(wù)等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。農(nóng)業(yè)科學(xué)作為一門復(fù)雜的系統(tǒng)科學(xué)，其知識(shí)系統(tǒng)包含了大量的概念和關(guān)系，要從復(fù)雜的農(nóng)業(yè)知識(shí)系統(tǒng)中抽象出易于重用的領(lǐng)域知識(shí)，需要進(jìn)行有效的概念建模，以便更好地支持基于知識(shí)的分布式檢索、類比推理和數(shù)據(jù)挖掘。本體作為一種精粹的知識(shí)理論，能夠幫助解決這些知識(shí)表達(dá)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是鑒于上述技術(shù)問(wèn)題而產(chǎn)生的。本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法。
[0005]在一個(gè)方面中，根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法包括步驟:確定本體構(gòu)建領(lǐng)域；獲取相關(guān)知識(shí)體系；構(gòu)建基于本體思想構(gòu)建農(nóng)業(yè)體系；確定農(nóng)業(yè)本體的屬性；構(gòu)建農(nóng)業(yè)本體的關(guān)系和函數(shù)；建立農(nóng)業(yè)本體的公理；構(gòu)造農(nóng)業(yè)本體的實(shí)例。
[0006]在這個(gè)方面中，其中農(nóng)業(yè)本體種關(guān)系有:
[0007]①part_of關(guān)系:表達(dá)概念之間部分與整體的關(guān)系；
[0008]②kind_of關(guān)系:表達(dá)概念之間的繼承關(guān)系，類似于面向?qū)ο笾懈割惻c子類之間的關(guān)系;
[0009]③instance_of關(guān)系:表達(dá)概念的實(shí)例與概念之間的關(guān)系，類似于面向?qū)ο笾械膶?duì)象與類之間的關(guān)系；
[0010]④attribute_of關(guān)系:表達(dá)某個(gè)概念是另一個(gè)概念的屬性。如“價(jià)格”是經(jīng)濟(jì)作物咖啡的屬性；
[0011]⑤is_a關(guān)系:表達(dá)概念的實(shí)例與概念之間的關(guān)系，將類與實(shí)例聯(lián)系起來(lái)，從而形成一個(gè)樹狀的層次結(jié)構(gòu)；
[0012]⑥cause_by關(guān)系:表達(dá)概念之間的起因關(guān)系，如作物盛產(chǎn)狀態(tài)是由施某種肥引起;
[0013]⑦result_in關(guān)系:表達(dá)概念之間的結(jié)果關(guān)系，如某種病源導(dǎo)致作物病變；
[0014]⑧distribute關(guān)系:表達(dá)概念之間的分布關(guān)系，如疾病分布在作物的哪些部位；[0015]⑨is_symptom關(guān)系:表達(dá)概念實(shí)例發(fā)生病變的癥狀,如葉子發(fā)黃；
[0016]⑩has_color關(guān)系:表達(dá)某個(gè)實(shí)例與屬性之間的關(guān)系,如水稻成熟呈金黃色。
[0017]在這個(gè)方面中，其中農(nóng)業(yè)本體中函數(shù)有:倒數(shù)(A)、基數(shù)(A)、等于(A，B)、屬于(X，A)、大于/小于(A，B)、早于/晚于(A，B)、同義(A，B)、真包含(A，B)、正增長(zhǎng)(A，B)、相似于(A, B) ο
[0018]在這個(gè)方面中，其中獲取相關(guān)知識(shí)體系包括:農(nóng)業(yè)敘詞表、生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)資料、以及網(wǎng)絡(luò)資源及其他途徑。
[0019]通過(guò)本發(fā)明，有效利用這些知識(shí)支持農(nóng)業(yè)問(wèn)題求解和決策支持，有利于構(gòu)建專家系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的智能化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]結(jié)合隨后的附圖，從下面的詳細(xì)說(shuō)明中可顯而易見的得出本發(fā)明的上述及其他目的、特征及優(yōu)點(diǎn)。在附圖中:
[0021]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法的流程圖；
[0022]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)本體體系的示意圖；
[0023]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的作物屬性分類的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0025]首先，對(duì)本發(fā)明中所采用的術(shù)語(yǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單說(shuō)明。
[0026]農(nóng)業(yè)本體是一個(gè)包含農(nóng)業(yè)術(shù)語(yǔ)、定義以及術(shù)語(yǔ)間規(guī)范關(guān)系說(shuō)明的體系，是農(nóng)業(yè)學(xué)科領(lǐng)域內(nèi)概念、概念與概念間的互相關(guān)系的形式化表達(dá)。它是一個(gè)強(qiáng)有力的農(nóng)業(yè)主題詞表，除處理能夠提供農(nóng)業(yè)主題詞表中內(nèi)在的基礎(chǔ)關(guān)系外，還能夠創(chuàng)造更多更正式的特殊關(guān)系。形式化的農(nóng)業(yè)本體定義為:
[0027]AgriOnto = (0nto_Info, Agri_Concept, Agr i Con_Re I at i on, Axiom)
[0028]其中0nto_Info表述對(duì)本體基本信息描述，包括本體名稱、創(chuàng)建者、設(shè)計(jì)時(shí)間、修改時(shí)間、目的和知識(shí)來(lái)源等本體的元數(shù)據(jù)信息；
[0029]Agri_Concept就是農(nóng)業(yè)知識(shí)概念的集合，AgriCon_ReIation就是本體中概念的關(guān)系集合，包括層次關(guān)系和非層次關(guān)系；AXiom包含本體中存在的公理集合。
[0030]接下來(lái)，參考圖1，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法的流程圖進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0031]如圖1所示，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。
[0032]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法包括:
[0033]步驟一:確定本體構(gòu)建領(lǐng)域
[0034]考慮到我國(guó)正處于由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)到現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)變過(guò)程中。以機(jī)械、化工、電氣等技術(shù)為基礎(chǔ)的“工業(yè)化農(nóng)業(yè)”雖然提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，但是忽略了其帶來(lái)的環(huán)境、資源以及生態(tài)等方面的影響，不適應(yīng)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。雖然研究和建設(shè)農(nóng)業(yè)知識(shí)庫(kù)已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)信息技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向，但是現(xiàn)有的農(nóng)業(yè)知識(shí)庫(kù)都有很強(qiáng)的區(qū)域性；雖然國(guó)內(nèi)外部分組織和機(jī)構(gòu)已經(jīng)建立和發(fā)布了一些農(nóng)業(yè)本體論和術(shù)語(yǔ)表，但是更多地還是集中在建立通用的、層次化術(shù)語(yǔ)系統(tǒng)，而沒(méi)有形成能夠直接支持農(nóng)業(yè)問(wèn)題求解和決策支持的形式化知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。很多農(nóng)業(yè)生產(chǎn)多還是經(jīng)驗(yàn)型的，迫切需要建立面向精細(xì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的知識(shí)庫(kù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)支持。本方法選取農(nóng)業(yè)領(lǐng)域來(lái)建立本體，以期為精細(xì)農(nóng)業(yè)提供一定借鑒。
[0035]步驟二:獲取相關(guān)知識(shí)體系
[0036]通過(guò)農(nóng)業(yè)敘詞表，生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)資料，網(wǎng)絡(luò)資源及其他途徑來(lái)收集信息，獲取農(nóng)業(yè)相關(guān)知識(shí)，充分了解領(lǐng)域知識(shí)。
[0037]步驟三:構(gòu)建基于本體思想構(gòu)建農(nóng)業(yè)體系
[0038]根據(jù)本體思想和不同農(nóng)業(yè)體系出發(fā)，根據(jù)農(nóng)業(yè)知識(shí)確定領(lǐng)域概念分類標(biāo)準(zhǔn)，提出了基于本體的、便于計(jì)算機(jī)理解的農(nóng)業(yè)知識(shí)體系結(jié)構(gòu)。
[0039]基于本體思想建立農(nóng)業(yè)體系，將農(nóng)業(yè)知識(shí)按照某種標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，該分類集合構(gòu)成農(nóng)業(yè)知識(shí)的一個(gè)劃分。本方法將農(nóng)業(yè)知識(shí)分為三大部分:農(nóng)業(yè)勞動(dòng)對(duì)象、農(nóng)業(yè)勞動(dòng)資料和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，如圖2。其中農(nóng)業(yè)勞動(dòng)對(duì)象是本體體系的中心，一般來(lái)說(shuō)是一種靜態(tài)知識(shí)，不易改變。農(nóng)業(yè)勞動(dòng)資料是指農(nóng)業(yè)勞動(dòng)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)改變和影響勞動(dòng)對(duì)象的物質(zhì)資料和物質(zhì)條件。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程可以看作是農(nóng)業(yè)勞動(dòng)對(duì)象的生產(chǎn)周期不同階段的組合。
[0040]首先，農(nóng)業(yè)勞動(dòng)對(duì)象按照不同用途，可分為糧食作物、經(jīng)濟(jì)作物、工業(yè)原料作物、飼料作物、藥用作物等，經(jīng)濟(jì)作物下還可分為油料作物、蔬菜作物、嗜好作物等。對(duì)于其中每一類依照品種不同進(jìn)行劃分，如糧食作物可以劃分為谷類作物、豆類、薯類等，谷類作物又分為水稻、小麥、大麥和玉米等。
[0041]勞動(dòng)資料主要分為技術(shù)勞動(dòng)資料和非技術(shù)勞動(dòng)資料兩類，作物技術(shù)勞動(dòng)資料又分為作物育種、作物栽培和農(nóng)產(chǎn)品加工與存貯技術(shù)三大類。對(duì)于非技術(shù)勞動(dòng)資料按照存在形式和用途分為機(jī)械設(shè)備、農(nóng)業(yè)環(huán)境、肥料、種子、土壤和飼料。而依據(jù)土壤物理和化學(xué)性質(zhì)還可將土壤劃分為黑土、潮土和紅壤土等。
[0042]生產(chǎn)過(guò)程是農(nóng)業(yè)勞動(dòng)對(duì)象生產(chǎn)周期中不同生產(chǎn)階段集合，通常是一種時(shí)間系列。作物生產(chǎn)過(guò)程依據(jù)成長(zhǎng)過(guò)程主要分為育種、栽培、產(chǎn)品加工和貯藏等，最后一層分類是依據(jù)勞動(dòng)對(duì)象不同進(jìn)行劃分，如小麥育種、稻谷育種、大蒜育種等等。
[0043]以勞動(dòng)對(duì)象為體系中心，其它農(nóng)業(yè)知識(shí)通過(guò)關(guān)系與之連通，也就是說(shuō)，從勞動(dòng)對(duì)象出發(fā)，都能找到相關(guān)的知識(shí)，比如相應(yīng)的政策、法規(guī)和知名專家等。
[0044]步驟四:確定農(nóng)業(yè)本體的屬性
[0045]農(nóng)業(yè)本體的屬性是用來(lái)描述農(nóng)業(yè)本體中的概念，具有限制概念和實(shí)例的功能。農(nóng)業(yè)本體的屬性類就是從這些不同的知識(shí)總結(jié)出來(lái)的:首先作物屬于植物，它繼承植物相關(guān)屬性，包括遺傳屬性類、形態(tài)與結(jié)構(gòu)屬性類、分布屬性類、分類屬性類、進(jìn)化屬性類、構(gòu)成屬性類、物種狀況屬性類等；另外作物還有自己的特有屬性，如作物生長(zhǎng)屬性類，作物生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)關(guān)系屬性和生境屬性類(主要對(duì)作物良好的環(huán)境條件，包括天氣、土壤條件等)等。每個(gè)屬性類包含若干屬性，形成作物某一方面的完整描述。
[0046]為了本體管理的方便以及反應(yīng)屬性之間固有的層次關(guān)系，將作物的屬性及關(guān)系也描述為一個(gè)本體體系，稱為作物屬性本體，作物屬性類的分類結(jié)構(gòu)如圖3所示。在具體實(shí)現(xiàn)某個(gè)屬性類時(shí)，除了在本領(lǐng)域來(lái)考慮該屬性類的定義，還有必要從整個(gè)本體庫(kù)中考慮屬性類關(guān)系，有助于重用屬性類、屬性類細(xì)分、整合和歸類。[0047]步驟五:構(gòu)建農(nóng)業(yè)本體的關(guān)系和函數(shù)
[0048]本體中的關(guān)系表示概念之間的一類關(guān)聯(lián)，典型的二元關(guān)聯(lián)如子類關(guān)系形成概念類
的層次結(jié)構(gòu)，一般情況下用R A1X C2 X...X Cn表示概念類C1X2.....Cn之間存在n元關(guān)系
R0而函數(shù)是一種特殊的關(guān)系，其中的第n個(gè)元素相對(duì)于前面n-1個(gè)元素是唯一的，一般情況下，函數(shù)用F =C1XC2X...XClri — Cn表示。函數(shù)中規(guī)定的映射關(guān)系，可以使得推理從一個(gè)概念指向另一個(gè)概念。
[0049]在農(nóng)業(yè)本體種關(guān)系主要有:
[0050]①part_of關(guān)系:表達(dá)概念之間部分與整體的關(guān)系；
[0051]②kind_of關(guān)系:表達(dá)概念之間的繼承關(guān)系，類似于面向?qū)ο笾懈割惻c子類之間的關(guān)系;
[0052]③instance_of關(guān)系:表達(dá)概念的實(shí)例與概念之間的關(guān)系，類似于面向?qū)ο笾械膶?duì)象與類之間的關(guān)系；
[0053]④attribute_of關(guān)系:表達(dá)某個(gè)概念是另一個(gè)概念的屬性。如“價(jià)格”是經(jīng)濟(jì)作物咖啡的屬性；
[0054]⑤is_a關(guān)系:表達(dá)概念的實(shí)例與概念之間的關(guān)系，將類與實(shí)例聯(lián)系起來(lái)，從而形成一個(gè)樹狀的層次結(jié)構(gòu)；
[0055]⑥cause_by關(guān)系:表達(dá)概念之間的起因關(guān)系，如作物盛產(chǎn)狀態(tài)是由施某種肥引起;
[0056]⑦result_in關(guān)系:表達(dá)概念之間的結(jié)果關(guān)系，如某種病源導(dǎo)致作物病變；
[0057]⑧distribute關(guān)系:表達(dá)概念之間的分布關(guān)系，如疾病分布在作物的哪些部位；
[0058]⑨is_symptom關(guān)系:表達(dá)概念實(shí)例發(fā)生病變的癥狀,如葉子發(fā)黃；
[0059]⑩has_color關(guān)系:表達(dá)某個(gè)實(shí)例與屬性之間的關(guān)系，如水稻成熟呈金黃色。
[0060]在農(nóng)業(yè)本體中函數(shù)主要有:
[0061]表I農(nóng)業(yè)本體中的函數(shù)
[0062]
函數(shù)_含義_
倒數(shù)(A )_求A的倒數(shù)_
基數(shù)(A )求A的取值集合中含有的元素個(gè)數(shù)
等于(A,B)A、B的值相等，其中A、B的取值可以是數(shù)量、集合等
屬于(X，A )X屬于集合A
大于/小于(A，B) 數(shù)量A大于/小于數(shù)量B
早于/晚于(A，B) 時(shí)間A早于/晚于時(shí)間B
同義(A，B)表示A與B的含義相同
真包含(A，B)集合A真包含集合B
正增長(zhǎng)(A, B )表示A正增長(zhǎng)于B
相似于(A, B )_表示A與B在某一方面相似_
[0063]步驟六:建立農(nóng)業(yè)本體的公理
[0064]在建立了農(nóng)業(yè)本體和農(nóng)業(yè)知識(shí)庫(kù)之后，還有一個(gè)非常重要的任務(wù)，就是對(duì)知識(shí)進(jìn)行檢查和推理，而這些僅依據(jù)現(xiàn)有的本體是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，這就需要建立一個(gè)滿足一致性的公理庫(kù)。[0065]農(nóng)業(yè)本體的公理是無(wú)須再進(jìn)行證明的邏輯永真式。農(nóng)業(yè)本體中的公理很多，有些公理可以組成集合用來(lái)集中說(shuō)明學(xué)科中某些特定的類、關(guān)系、屬性之間的聯(lián)系和制約，有些公理是用來(lái)對(duì)知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行檢驗(yàn)和推理。
[0066]表2農(nóng)業(yè)本體中的公理
[0067]
【權(quán)利要求】
1.一種農(nóng)業(yè)領(lǐng)域知識(shí)本體的表示方法包括步驟: 確定本體構(gòu)建領(lǐng)域； 獲取相關(guān)知識(shí)體系； 構(gòu)建基于本體思想構(gòu)建農(nóng)業(yè)體系； 確定農(nóng)業(yè)本體的屬性； 構(gòu)建農(nóng)業(yè)本體的關(guān)系和函數(shù)； 建立農(nóng)業(yè)本體的公理； 構(gòu)造農(nóng)業(yè)本體的實(shí)例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中農(nóng)業(yè)本體種關(guān)系有: ①part_of關(guān)系:表達(dá)概念之間部分與整體的關(guān)系； ②kind_of關(guān)系:表達(dá)概念之間的繼承關(guān)系，類似于面向?qū)ο笾懈割惻c子類之間的關(guān)系; ③instance_of關(guān)系:表達(dá)概念的實(shí)例與概念之間的關(guān)系，類似于面向?qū)ο笾械膶?duì)象與類之間的關(guān)系； ④attribute_of關(guān)系:表達(dá)某個(gè)概念是另一個(gè)概念的屬性。如“價(jià)格”是經(jīng)濟(jì)作物咖啡的屬性； ⑤is_a關(guān)系:表達(dá)概念的實(shí)例與概念之間的關(guān)系，將類與實(shí)例聯(lián)系起來(lái)，從而形成一個(gè)樹狀的層次結(jié)構(gòu)； ⑥cause_by關(guān)系:表達(dá)概念之間的起因關(guān)系，如作物盛廣狀態(tài)是由施某種肥引起； ⑦result_in關(guān)系:表達(dá)概念之間的結(jié)果關(guān)系，如某種病源導(dǎo)致作物病變； ⑧distribute關(guān)系:表達(dá)概念之間的分布關(guān)系，如疾病分布在作物的哪些部位； ⑨is_symptom關(guān)系:表達(dá)概念實(shí)例發(fā)生病變的癥狀,如葉子發(fā)黃； ⑩has_C0l0r關(guān)系:表達(dá)某個(gè)實(shí)例與屬性之間的關(guān)系，如水稻成熟呈金黃色。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中農(nóng)業(yè)本體中函數(shù)有:倒數(shù)(A)、基數(shù)(A)、等于(A，B)、屬于(1，六)、大于/小于(A，B)、早于/晚于(A，B)、同義(A，B)、真包含(A，B)、正增長(zhǎng)(A, B)、相似于(A, B) ο
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中獲取相關(guān)知識(shí)體系包括:農(nóng)業(yè)敘詞表、生產(chǎn)過(guò)程相關(guān)資料、以及網(wǎng)絡(luò)資源及其他途徑。
【文檔編號(hào)】G06F17/30GK103678430SQ201210369767
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】宋革聯(lián), 王茂華, 丁然, 楊蕊, 張彬筠 申請(qǐng)人:浙江省公眾信息產(chǎn)業(yè)有限公司