基于本體知識(shí)庫(kù)的受限領(lǐng)域自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)

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1、http://www.paper.edu.cn1基于本體知識(shí)庫(kù)的受限領(lǐng)域自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)1,2111劉杰，樊孝忠，陳康，陶利強(qiáng)1北京理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京（10081）2首都師范大學(xué)信息工程學(xué)院，北京（10037）E-mail：liujxxxy@bit.edu.cn摘要：提出了一種應(yīng)用本體知識(shí)庫(kù)的受限領(lǐng)域自動(dòng)問(wèn)答(QA)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用OWL語(yǔ)言描述領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)，通過(guò)Jena推理機(jī)從領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)中推理、抽取答案，提高了QA系統(tǒng)回答問(wèn)題的準(zhǔn)確性。文章以某不孕不育醫(yī)院QA為例，分析了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)過(guò)程，對(duì)問(wèn)句分析、領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建、答案

2、抽取進(jìn)行了詳細(xì)闡述。測(cè)試結(jié)果表明，準(zhǔn)確率達(dá)到83．5%，召回率達(dá)到92％。關(guān)鍵詞：受限領(lǐng)域自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)；本體知識(shí)庫(kù)；OWL中圖分類號(hào)：TP3911．引言傳統(tǒng)的搜索引擎根據(jù)用戶提供的關(guān)鍵字返回相關(guān)網(wǎng)頁(yè)，用戶往往面對(duì)返回的大量網(wǎng)頁(yè)無(wú)所適從，不能很快的找到自己需要的內(nèi)容，而自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)既能用自然語(yǔ)言句子提問(wèn)，又能為用戶直接返回所需的答案，而不是相關(guān)的網(wǎng)頁(yè)。所以，問(wèn)答系統(tǒng)能更好的滿足用戶的檢索需求，能更快地找出用戶所需的答案。[1]起源于哲學(xué)的本體論（ontology）近年來(lái)受到信息領(lǐng)域的廣泛關(guān)注，并得到廣泛應(yīng)用，[2]尤其是W3C國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)本體描述語(yǔ)言

3、OWL（ontologyWeblanguage）以描述邏輯為基礎(chǔ)，在一定程度上促進(jìn)了本體在各領(lǐng)域的應(yīng)用。應(yīng)用本體思想構(gòu)建知識(shí)庫(kù)可根據(jù)問(wèn)句分析結(jié)果對(duì)答案推理，對(duì)受限領(lǐng)域QA答案提取的準(zhǔn)確性、知識(shí)共享、知識(shí)重用起到重要作用，本文提出了一種基于OWL語(yǔ)言描述領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)的受限領(lǐng)域QA系統(tǒng)解決方案，并成功應(yīng)用在一個(gè)不孕不育醫(yī)院自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)中。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：2．1系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想使用基于描述邏輯的OWL語(yǔ)言描述本體庫(kù)，有利于QA的答案抽取，使用Jena推理機(jī)可直接在OWL語(yǔ)言描述的本體知識(shí)庫(kù)里進(jìn)行答案的推理、查找，并且Jena推理機(jī)支持自定義規(guī)則。知識(shí)庫(kù)的結(jié)

4、構(gòu)必須要有相對(duì)應(yīng)的問(wèn)句分析的結(jié)果向量，因此我們改進(jìn)了以語(yǔ)義塊為基礎(chǔ)的問(wèn)句模板及結(jié)構(gòu)化問(wèn)句實(shí)例的問(wèn)句向量分析方法，服務(wù)于答案抽取。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。1本課題得到教育部高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金（項(xiàng)目名稱：受限領(lǐng)域自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)，項(xiàng)目編號(hào)：20050007023）資助-1-http://www.paper.edu.cn知網(wǎng)提交問(wèn)題返回答案通用詞庫(kù)預(yù)處理模塊答案抽取模塊領(lǐng)域詞庫(kù)領(lǐng)域本體知識(shí)同義詞庫(kù)庫(kù)用戶交互問(wèn)句模板庫(kù)問(wèn)句分析問(wèn)句實(shí)例庫(kù)匹配生成問(wèn)句向量不成功成功圖1受限領(lǐng)域QA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2．2領(lǐng)域知識(shí)資源的組織（1）通用詞庫(kù)：本系統(tǒng)選擇中科院的

5、研究成果通用詞庫(kù)CoreDict.dct，大約收錄了十多萬(wàn)詞條和標(biāo)點(diǎn)，含有詞性標(biāo)注，以二進(jìn)制文件形式存儲(chǔ)。（2）知網(wǎng)：《知網(wǎng)》是一部比較詳盡的語(yǔ)義知識(shí)詞典，是一個(gè)以漢語(yǔ)和英語(yǔ)的詞語(yǔ)所代表的概念為描述對(duì)象，以揭示概念與概念之間以及概念所具有的屬性之間的關(guān)系為基本內(nèi)容的常識(shí)知識(shí)庫(kù)。知網(wǎng)中的每個(gè)詞語(yǔ)由DEF來(lái)描述其概念定義，DEF由若干個(gè)義原及它們與主干詞之間的語(yǔ)義關(guān)系描述組成。系統(tǒng)利用知網(wǎng)輔助問(wèn)句語(yǔ)義塊的分析和問(wèn)句相似度計(jì)算。（3）本體知識(shí)庫(kù)：通過(guò)分析專業(yè)領(lǐng)域知識(shí)，提取領(lǐng)域本體概念、概念之間的關(guān)系、實(shí)例、屬性等本體元素構(gòu)成本體庫(kù)。采用w3c國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)

6、語(yǔ)言owl描述醫(yī)院本體庫(kù)，形成本體知識(shí)庫(kù)。（4）領(lǐng)域詞庫(kù)：包括類詞庫(kù)、實(shí)例詞庫(kù)、屬性詞庫(kù)，分別存放本體知識(shí)庫(kù)中的類名、實(shí)例名、屬性名，首次運(yùn)行系統(tǒng)時(shí)可由機(jī)器讀取本體知識(shí)庫(kù)文件把類名、實(shí)例名、屬性名自動(dòng)加入到類詞庫(kù)、實(shí)例詞庫(kù)、屬性詞庫(kù)中。問(wèn)句分詞時(shí)領(lǐng)域詞優(yōu)先切分。用戶更新本體知識(shí)庫(kù)后系統(tǒng)可自動(dòng)更新領(lǐng)域詞庫(kù)。3本體知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建：領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)是受限領(lǐng)域QA系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，用基于描述邏輯(DL)的OWL語(yǔ)言描述本體知識(shí)庫(kù)，對(duì)根據(jù)問(wèn)句分析的結(jié)果在領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)中進(jìn)行推理提供了依據(jù)，并且問(wèn)答系統(tǒng)的問(wèn)句分析和答案抽取都以本體知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建為基礎(chǔ)。-2-htt

7、p://www.paper.edu.cn3．1領(lǐng)域本體庫(kù)的構(gòu)建領(lǐng)域本體庫(kù)的構(gòu)建包括類（概念）、實(shí)例、關(guān)系等元素的提取，需要領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c。本系統(tǒng)開發(fā)了機(jī)器輔助程序，結(jié)合手工的方法，在領(lǐng)域?qū)＜业闹笇?dǎo)下，采取自頂而下的方法提取本體元素。具體步驟包括：（1）文本搜集、整理（2）概念抽取、分類（3）關(guān)系抽取。抽取顆粒大小取決于問(wèn)答系統(tǒng)答案抽取的需求，本系統(tǒng)顆粒細(xì)化到每個(gè)具體癥狀和具體治療方法，如“炎癥性水腫”“微波治療”等。3．2領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)的構(gòu)建領(lǐng)域本體庫(kù)采用采用OWL語(yǔ)言描述后即成為領(lǐng)域本體知識(shí)庫(kù)，OWL是2002年正式成為[3]W3C推薦的We

8、bOntology表示語(yǔ)言。OWL采用面向?qū)ο蟮姆绞絹?lái)描述領(lǐng)域知識(shí)，即通過(guò)類和屬性來(lái)描述對(duì)象，并通過(guò)公理(Axioms)來(lái)描述這些類和屬性的特征和關(guān)系