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

有一些領域，如農(nóng)業(yè)領域、鐵路領域、高速鐵路領域、航空領域等，這些領域都由不同的專業(yè)領域構(gòu)成，如高速鐵路領域由工務工程、牽引供電、動車組、運營管理等專業(yè)領域構(gòu)成。本書面向由多專業(yè)構(gòu)成的領域，以高速鐵路領域為研究和應用對象，研究多專業(yè)領域本體構(gòu)建方法論和基于多專業(yè)領域本體的應用語義檢索和推理，實現(xiàn)領域知識的進化和語義查詢應用，為知識工程師和領域用戶提供更全面、有效的服務。本書的主要工作如下：

（1）提出了一個多專業(yè)領域本體構(gòu)建方法。

結(jié)合多專業(yè)領域特點，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)領域的領域本體表示語言，在對已有本體構(gòu)建方法和由多專業(yè)構(gòu)成的領域知識特點深入研究的基礎上，探討了多專業(yè)領域本體構(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上，并參考基礎數(shù)據(jù)表的多專業(yè)領域本體構(gòu)建方法MMDOB（Multiple Majors Domain Ontology Building）。該方法給出了多專業(yè)領域本體構(gòu)建的完整流程，并分析了概念之間的語義關系，提出了多專業(yè)領域本體集成方法。

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

專業(yè)領域本體構(gòu)建完成后，要得到統(tǒng)一的多專業(yè)領域本體就需要對專業(yè)領域本體進行集成，多專業(yè)領域本體集成是其構(gòu)建方法中的重要一步。由多個專業(yè)構(gòu)成的領域中的各個專業(yè)領域的范疇和主題詞表之間的關系比較松散，已有的本體集成方法對多專業(yè)領域并不適用，所以本書給出了一個面向多專業(yè)領域的本體集成方法MMDOI（Multiple Majors Domain Ontology Integration）和一個三層的多專業(yè)領域本體集成框架。在MMDOI方法中，考慮了本體進化兩種情況的解決方法，一種是隨著由多專業(yè)構(gòu)成的領域自身的發(fā)展，增加了某個專業(yè)范疇表和主題詞表；另一種是隨著專業(yè)領域的發(fā)展，該專業(yè)領域的范疇表和主題詞表進行了擴充。同時，還考慮了一個專業(yè)領域新增或刪除概念時，多個專業(yè)領域之間語義關系的進化問題。

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

（3）提出了一種基于DBpedia的本體半自動進化方法。

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

（4）給出了文獻語義標引方法，提出了一種計算領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展檢索中，檢索對象文獻的語義標引是其中一個重要的環(huán)節(jié)，本書采用非線性函數(shù)和成對比較法相結(jié)合的方法，綜合考慮位置和詞頻兩個因素，最終給出標引概念的權(quán)重。語義相似度計算是用戶查詢詞語義擴展不可缺少的方法，在本書提出的領域本體概念模型表示的基礎上，構(gòu)建了計算領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算法。

（5）語義擴展檢索與推理研究。

擴展檢索是通過查找檢索條件中的相關概念，從而得到相關知識項。本書針對多專業(yè)領域本體的特點和其檢索對象對用戶查詢語義擴展模式進行了分析，提出了五種語義擴展檢索模式。以OWL的邏輯基礎描述邏輯作為推理基礎，對多專業(yè)領域本體語義關系進行了解構(gòu)，并根據(jù)解構(gòu)的語義關系定義了推理規(guī)則，并利用JRL規(guī)則描述語言對推理規(guī)則進行了形式化描述。

（6）高速鐵路領域?qū)嵶C研究。

以高速鐵路領域為實證背景，用本書提出的多專業(yè)領域本體構(gòu)建方法和集成方法實現(xiàn)了高速鐵路各專業(yè)領域本體的構(gòu)建和集成，并在此基礎上，設計和開發(fā)了一個面向高速鐵路知識的語義檢索和推理系統(tǒng)HSRK-SRRS（High-speed Railway Knowledge-Semantic Retrieval and Reasoning System），以高速鐵路領域文獻作為檢索對象，對本書提出的文獻語義標引、語義擴展檢索方法和領域蘊涵知識發(fā)現(xiàn)推理進行了實驗驗證。

本書提出的多專業(yè)領域本體構(gòu)建方法有一定的現(xiàn)實意義，對多專業(yè)領域本體構(gòu)建、概念之間語義關系分析和多專業(yè)領域本體集成有一定的借鑒作用；同時，基于多專業(yè)領域本體模型構(gòu)建的計算領域本體概念之間語義相似度的MD4模型，為由多專業(yè)構(gòu)成的領域本體概念之間的語義關系提供了一種有效的量化方法；本書將多專業(yè)領域研究成果應用于高速鐵路領域，為由多專業(yè)構(gòu)成的領域本體的構(gòu)建及其語義檢索與推理的實現(xiàn)提供了一個實證參考。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。