一个自学习本体支持的辅助学习系统
摘 要：介绍一个智能辅助学习平台的设计理念、功能和结构。它根据相同领域的电子资料集合自动学习领域本体，基于所学本体自动建立不同资料之间的语义关联，应用语义关联自动实现学习资料之间的参考关系。其结果是将相同领域的原来相互独立的多种资料自动按语义融合为一个整体，以提高学习和研究工作的资料应用效率。
关键词：领域本体；电子学习；本体学习
目前在网上和电子图书馆已有海量的知识资源，而如何更高效地应用这些电子知识资源已成为一个热门研究和应用领域。与传统纸质知识资源相比，电子知识资源几乎不受容量的限制，能够用计算机对它们进行快速访问和处理。
在学习一门新知识时通常需要对一个主题参考多种资料才能够透彻地理解，在研究工作中，甚至需要分析能够找到的全部知识资源。对纸质知识进行这种资料的查询和引用是一个费时费力、效率低下的工作。本文介绍一个智能辅助学习工具，它帮助用户在学习一份资料的某个知识点时能够自动快速定位其他资料的相同或相近知识点，省去学习时查找资料的时间。
1 系统基本设计理念与功能概述
本节对文中系统用到的本体(ontology)知识点、知识项和等核心概念进行定义，并阐明本设计的基本理念，并简要介绍系统实现的核心功能。
1.1 系统的基本概念和设计理念
(1)本体
本体是知识工程领域一个非常重要的概念，它源于哲学的本体论(ontology)，在人工智能中被借用过来表示特定领域知识体系中的概念体系。许多研究者对它有不同的定义，得到公认的是Tom Gruber定义：本体是关于共享概念的协议。
本体在实际应用中表现为特定领域中专业术语和术语之间语义关系的集合，是支持本系统知识项之间基于语义自动关联的核心组件。例如在数据库领域，“数据库”、“锁”、“数据库管理系统”、“DBMS”等都是术语，术语之间存在多种语义关系，如同义关系、对义关系、反义关系、同位关系、上下位关系、部分整体关系等。在本体中，“数据库管理系统”与“DBMS”就是同义关系。而概念是以文字形式的术语所描述的超出文字的意义，同义的术语表示相同的概念。
(2)知识点、知识的形态与知识项
知识点是教学中常用的一个概念，它是从教育和学习的角度对一个领域知识进行标志和处理的基本单位。一般在教材编写中将一个小节作为一个知识点。在概念上，本系统也以知识点作为知识处理的单位之一。
知识还有不同的形态，文字、图形、表格、视频等是知识表示的不同形态。本系统将知识的不同形态分别进行存储和处理。
知识项是知识点的具体化，是知识点与知识形态的结合。本系统中知识点和知识形态都是抽象的概念，对于给定的知识点只有通过具体的形态表示出来才被具体化。知识项是本系统对知识处理的最小单位。
(3)设计理念
将领域知识分为3个层次：最高层用本体实现领域概念知识的横向(关联)和纵向(层次化)语义关系网，在第二层用知识点描述领域概念知识的有效组合，第三层通过知识项表示知识的具体形态。这三层实现了由整体到局部、由抽象到具体领域知识的语义关联和层次化框架。
在语义层面，应用本体作为领域知识的概念骨架，通过本体建立系统中各个知识项之间的语义联系，基于此语义联系帮助读者/研究者动态检索相关的知识项。在数据的存储层面，将整体的文档知识按知识点和知识形态存放在数据库中。在实现层，将自动化技术和人工处理相结合，应用自然语言处理技术自动地识别和提取领域专业词汇，并应用互信息等技术识别领域词汇之间的聚类关系，再辅以人工的鉴别和修正，达到效率和质量的折衷。
1.2 系统基本功能
