高速動(dòng)車組技術(shù)的蓬勃發(fā)展使動(dòng)車組領(lǐng)域知識(shí)急劇增長，然而現(xiàn)有的高速鐵路領(lǐng)域資源缺少統(tǒng)一的知識(shí)描述，不能滿足用戶對(duì)領(lǐng)域知識(shí)的查詢和傳播，基于語義Web技術(shù)的本體描述方法和工具使領(lǐng)域知識(shí)的形式化表達(dá)和共享成為可能，領(lǐng)域本體已經(jīng)成為知識(shí)組織和知識(shí)管理的重要工具。隨著領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)的不斷增長以及應(yīng)用需求的變化，所采用的領(lǐng)域本體也需要隨之變化更新。同時(shí)為滿足知識(shí)工程師和領(lǐng)域用戶查詢領(lǐng)域知識(shí)的需要，進(jìn)行本體查詢模式構(gòu)建的研究也十分必要。

有一些領(lǐng)域，如農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、鐵路領(lǐng)域、高速鐵路領(lǐng)域、航空領(lǐng)域等，這些領(lǐng)域都由不同的專業(yè)領(lǐng)域構(gòu)成，如高速鐵路領(lǐng)域由工務(wù)工程、牽引供電、動(dòng)車組、運(yùn)營管理等專業(yè)領(lǐng)域構(gòu)成。本書面向由多專業(yè)構(gòu)成的領(lǐng)域，以高速鐵路領(lǐng)域?yàn)檠芯亢蛻?yīng)用對(duì)象，研究多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建方法論和基于多專業(yè)領(lǐng)域本體的應(yīng)用語義檢索和推理，實(shí)現(xiàn)領(lǐng)域知識(shí)的進(jìn)化和語義查詢應(yīng)用，為知識(shí)工程師和領(lǐng)域用戶提供更全面、有效的服務(wù)。本書的主要工作如下：

（1）提出了一個(gè)多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建方法。

結(jié)合多專業(yè)領(lǐng)域特點(diǎn)，選擇W3C制定的既能精確地刻畫語義、又有高效的推理系統(tǒng)為之提供推理支持的OWL Lite作為面向多專業(yè)領(lǐng)域的領(lǐng)域本體表示語言，在對(duì)已有本體構(gòu)建方法和由多專業(yè)構(gòu)成的領(lǐng)域知識(shí)特點(diǎn)深入研究的基礎(chǔ)上，探討了多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建思路和構(gòu)建原則，提出了一種建立在范疇表和主題詞表基礎(chǔ)上，并參考基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表的多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建方法MMDOB（Multiple Majors Domain Ontology Building）。該方法給出了多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建的完整流程，并分析了概念之間的語義關(guān)系，提出了多專業(yè)領(lǐng)域本體集成方法。

（2）提出了一個(gè)多專業(yè)領(lǐng)域本體集成方法，給出了多專業(yè)領(lǐng)域本體模型、概念模型和形式化表示方法。

專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建完成后，要得到統(tǒng)一的多專業(yè)領(lǐng)域本體就需要對(duì)專業(yè)領(lǐng)域本體進(jìn)行集成，多專業(yè)領(lǐng)域本體集成是其構(gòu)建方法中的重要一步。由多個(gè)專業(yè)構(gòu)成的領(lǐng)域中的各個(gè)專業(yè)領(lǐng)域的范疇和主題詞表之間的關(guān)系比較松散，已有的本體集成方法對(duì)多專業(yè)領(lǐng)域并不適用，所以本書給出了一個(gè)面向多專業(yè)領(lǐng)域的本體集成方法MMDOI（Multiple Majors Domain Ontology Integration）和一個(gè)三層的多專業(yè)領(lǐng)域本體集成框架。在MMDOI方法中，考慮了本體進(jìn)化兩種情況的解決方法，一種是隨著由多專業(yè)構(gòu)成的領(lǐng)域自身的發(fā)展，增加了某個(gè)專業(yè)范疇表和主題詞表；另一種是隨著專業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展，該專業(yè)領(lǐng)域的范疇表和主題詞表進(jìn)行了擴(kuò)充。同時(shí)，還考慮了一個(gè)專業(yè)領(lǐng)域新增或刪除概念時(shí)，多個(gè)專業(yè)領(lǐng)域之間語義關(guān)系的進(jìn)化問題。

針對(duì)集成后的統(tǒng)一的領(lǐng)域本體，在對(duì)現(xiàn)有的本體模型和領(lǐng)域本體深入研究的基礎(chǔ)上，提出了領(lǐng)域本體模型的八元組表示方法和領(lǐng)域本體概念的九元組表示方法及領(lǐng)域本體的形式化描述方式。

（3）提出了一種基于DBpedia的本體半自動(dòng)進(jìn)化方法。

以結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)作為本體進(jìn)化的數(shù)據(jù)源，大大節(jié)省了獲取本體進(jìn)化新信息的成本，其可被計(jì)算機(jī)直接讀取和利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)時(shí)更新的特性，提高了本體進(jìn)化的效率。

（4）給出了文獻(xiàn)語義標(biāo)引方法，提出了一種計(jì)算領(lǐng)域本體概念之間語義相似度的MD4模型。

在基于本體的語義擴(kuò)展檢索中，檢索對(duì)象文獻(xiàn)的語義標(biāo)引是其中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，本書采用非線性函數(shù)和成對(duì)比較法相結(jié)合的方法，綜合考慮位置和詞頻兩個(gè)因素，最終給出標(biāo)引概念的權(quán)重。語義相似度計(jì)算是用戶查詢?cè)~語義擴(kuò)展不可缺少的方法，在本書提出的領(lǐng)域本體概念模型表示的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了計(jì)算領(lǐng)域本體概念之間語義相似度的MD4（Fourfold Matching-Distance Model）模型，并給出了該模型的詳細(xì)算法。

（5）語義擴(kuò)展檢索與推理研究。

擴(kuò)展檢索是通過查找檢索條件中的相關(guān)概念，從而得到相關(guān)知識(shí)項(xiàng)。本書針對(duì)多專業(yè)領(lǐng)域本體的特點(diǎn)和其檢索對(duì)象對(duì)用戶查詢語義擴(kuò)展模式進(jìn)行了分析，提出了五種語義擴(kuò)展檢索模式。以O(shè)WL的邏輯基礎(chǔ)描述邏輯作為推理基礎(chǔ)，對(duì)多專業(yè)領(lǐng)域本體語義關(guān)系進(jìn)行了解構(gòu)，并根據(jù)解構(gòu)的語義關(guān)系定義了推理規(guī)則，并利用JRL規(guī)則描述語言對(duì)推理規(guī)則進(jìn)行了形式化描述。

（6）高速鐵路領(lǐng)域?qū)嵶C研究。

以高速鐵路領(lǐng)域?yàn)閷?shí)證背景，用本書提出的多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建方法和集成方法實(shí)現(xiàn)了高速鐵路各專業(yè)領(lǐng)域本體的構(gòu)建和集成，并在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)和開發(fā)了一個(gè)面向高速鐵路知識(shí)的語義檢索和推理系統(tǒng)HSRK-SRRS（High-speed Railway Knowledge-Semantic Retrieval and Reasoning System），以高速鐵路領(lǐng)域文獻(xiàn)作為檢索對(duì)象，對(duì)本書提出的文獻(xiàn)語義標(biāo)引、語義擴(kuò)展檢索方法和領(lǐng)域蘊(yùn)涵知識(shí)發(fā)現(xiàn)推理進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

本書提出的多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建方法有一定的現(xiàn)實(shí)意義，對(duì)多專業(yè)領(lǐng)域本體構(gòu)建、概念之間語義關(guān)系分析和多專業(yè)領(lǐng)域本體集成有一定的借鑒作用；同時(shí)，基于多專業(yè)領(lǐng)域本體模型構(gòu)建的計(jì)算領(lǐng)域本體概念之間語義相似度的MD4模型，為由多專業(yè)構(gòu)成的領(lǐng)域本體概念之間的語義關(guān)系提供了一種有效的量化方法；本書將多專業(yè)領(lǐng)域研究成果應(yīng)用于高速鐵路領(lǐng)域，為由多專業(yè)構(gòu)成的領(lǐng)域本體的構(gòu)建及其語義檢索與推理的實(shí)現(xiàn)提供了一個(gè)實(shí)證參考。在本書的撰寫過程中劉紫玉完成24萬字，杜光輝完成0.8萬字，楊雨佳完成0.2萬字。