[论文解读] Generic Ontology Design Patterns: Roles and Change over Time

Bernd Krieg-Brückner, Till Mossakowski+1 more|arXiv (Cornell University)|Nov 18, 2020

Semantic Web and Ontologies参考文献 19被引用 4

一句话总结

本文提出通用本体设计模式（GODPs），以系统化方式建模本体中的角色与时间变化，使领域专家能够安全复用标准化模式，而不会污染其本体。该方法使用形式化规范技术封装模式，确保在语义建模过程中具备模块化、可复用性和正确性。

ABSTRACT

In this chapter we propose Generic Ontology Design Patterns, GODPs, as a methodology for representing and instantiating ontology design patterns in a way that is adaptable, and allows domain experts (and other users) to safely use them without cluttering their ontologies.

研究动机与目标

• 通过形式化重复出现的建模解决方案，解决本体工程中的可复用性与可维护性挑战。
• 使领域专家能够安全应用复杂建模模式，而不会引入不一致或冗余。
• 提供一种形式化方法，利用通用且可扩展的框架表示本体中的角色与时间动态。
• 支持领域特定内容与可复用建模模式之间的关注点分离。
• 通过模式实例化机制，促进语义上正确且可维护的本体构建。

提出的方法

• 将通用本体设计模式（GODPs）定义为用于建模角色与时间变化的形式化、可复用模板。
• 使用形式化本体语言（可能为OWL或其变体）编码模式，并支持参数化实例化。
• 将模式定义与领域本体解耦，以防止污染特定应用的模型。
• 在特定领域本体中引入参数化实例化GODPs的机制。
• 利用形式语义确保模式应用的正确性与一致性。
• 通过支持时间建模的专用构造，在模式框架内表示随时间的变化。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何形式化本体设计模式，以可复用且安全的方式支持角色与时间变化？
• RQ2 何种形式化机制可使领域专家在不修改自身本体的情况下实例化复杂建模模式？
• RQ3 如何在保持语义完整性的同时，实现模式定义与领域模型的分离？
• RQ4 参数化在实现跨多样化领域通用模式复用中起到何种作用？
• RQ5 GODPs如何在随时间演化的实体与角色建模中确保正确性与一致性？

主要发现

• GODPs为本体中角色与时间变化的建模提供了一个形式化、可复用的框架，增强了模块化与可维护性。
• 该方法成功将模式定义与领域本体解耦，减少了冗余并提升了可复用性。
• 形式化规范确保了模式实例化过程中的语义正确性与一致性。
• 参数化实例化使领域专家能够在不了解底层形式化体系的前提下应用复杂模式。
• 该方法以系统化且可扩展的方式支持对随时间演化的实体与角色转换的建模。
• 该框架设计用于集成到现有本体工程工作流中，尤其适用于知识密集型应用。