[论文解读] Extensions of Generic DOL for Generic Ontology Design Patterns

Mihai Codescu, Bernd Krieg-Brückner+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 14, 2019

Semantic Web and Ontologies参考文献 8被引用 4

一句话总结

本文通过引入高级语言构造——顺序参数与可选参数、支持递归的列表参数，以及局部子模式，扩展了通用 DOL（GDOL），以增强通用本体设计模式（GODPs）的表达能力与重用性。主要贡献在于提出一个正式框架，支持模块化、参数化的本体编写，通过嵌套的定性分级关系与通用值集等复杂模式加以演示，并借助 Hets 实现了完整的工具支持。

ABSTRACT

Generic ontologies were introduced as an extension (Generic DOL) of the Distributed Ontology, Modeling and Specification Language, DOL, with the aim to provide a language for Generic Ontology Design Patterns. In this paper we present a number of new language constructs that increase the expressivity and the generality of Generic DOL, among them sequential and optional parameters, list parameters with recursion, and local sub-patterns. These are illustrated with non-trivial patterns: generic value sets and (nested) qualitatively graded relations, demonstrated as definitional building blocks in an application domain.

研究动机与目标

• 为解决先前通用 DOL 的局限性，支持更具表达性与可重用性的本体设计模式。
• 支持复杂、分层的模式定义，如嵌套的分级关系与递归值集。
• 通过高级参数化与作用域机制，提升本体设计模式的模块化与可重用性。
• 为 GODPs 提供一个正式且可扩展的语言基础，支持语义互操作性与工具集成。
• 通过仅暴露相关参数并隐藏内部结构，实现 GODPs 的直观、基于 GUI 的使用。

提出的方法

• 引入顺序参数与可选参数，以减少模式实例化中的样板代码。
• 增加支持递归模式匹配的列表参数，实现根据参数结构选择模板化定义。
• 在模式体中支持局部子模式，以封装可重用组件并提升模块化程度。
• 采用紧凑的参数映射表示法，减少实例化中显式符号映射的需求。
• 使用 Hets 作为后端，验证并执行模式实例化，通过语义链接展示理论解释。
• 应用“同名即同物”原则，确保在多个实例化中实体解析的唯一性。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何扩展通用 DOL 以支持递归与结构化参数化，从而实现更具表达性的本体设计模式？
• RQ2 需要哪些语言构造来支持模块化、分层的模式定义，如嵌套的分级关系？
• RQ3 如何通过改进语法与作用域机制，使参数实例化更直观且更少出错？
• RQ4 列表参数结合模式匹配在哪些方面可提升 GODPs 的可重用性与可维护性？
• RQ5 如何增强工具支持（如 Hets），以准确反映通用模式与其实例化之间的语义关系？

主要发现

• 通过引入支持递归的列表参数，GDOL 的扩展使得复杂、可重用的模式（如具有继承层次的分级关系）得以定义。
• 对列表参数实施模板匹配，允许根据参数结构在模式体中进行条件区分，从而提升模块化与表达能力。
• 使用局部子模式可改善代码组织，并在单个模式定义内促进组件重用。
• Hets 现已支持新语言构造，可验证并可视化模式实例化，同时提供语义链接。
• 该方法在分层处理后与 OWL 标准完全兼容，支持与现有本体工具的集成。
• 该框架实现了参数、导入与主体之间的清晰分离，增强了 GODPs 的模块化与可维护性。