基于本体的人机工程学知识分类与知识表示研究

摘要

本文是对人机工程学知识的数字化、智能化积累和使用所做的基础模型方面的探索和尝试。人机工程学已经受到国际上的广泛重视，但我国现有的人机工程学知识积累和表达的数字化方法尚无法充分满足现代智能设计对于知识共享和重用的要求。通过计算机知识表示技术，构建适用的人机工程学知识模型，进而发展为相关领域的专家系统，以期使人机工程学知识得到更广泛深入的积累和使用。
　　以人机工程学的知识系统为研究对象，采用本体论为知识表示的方法，围绕着将人机工程学知识进行具有语义的知识表示这一目标进行研究，构建基于本体的人机工程学知识表示模型。本文主要内容如下：
　　基于人机工程学知识的属性，通过对状态空间法、框架法和本体法等六种知识表示方法进行分析比较，选择本体论作为人机工程学知识的表示方法。分析本体法的技术组成，横向比较不同的本体代数系统、构建方法、描述语言和编译工具，最终选择基于OWL语言通过Protégé进行本体编译。
　　依据本体法的表达要求，将人机工程学通用知识分类为人因要素、环境要素和装置要素三个父类，并将父类分为具有三层结构的子类，确定用于人机工程学知识元本体模型的知识分类方案。
　　基于所建立的知识分类方案，对人机工程学通用知识进行表示。借鉴 T.Gruber等人的本体构建原则，构建人机工程学知识元本体（简称EKMO）。对EKMO进行形式化定义，并通过 Protégé进行编译，编译过程中构建了本体中类及类的层次框架，并给出基于OWL语言的本体形式化编码。
　　分析领域内子类知识的属性，选择人体静态参数知识构建 EKMO的领域本体。甄别该领域内的核心概念，梳理概念间的逻辑关系，确定领域本体模型的基本结构。比照EKMO知识表示过程中的方法，对领域本体进行形式化定义，并构建领域本体类的层次框架，完成对类的属性约束和实例定义，研究并展示本体的查询方法，最后给出 OWL编码以便用于知识系统的修改和开发。
　　知识分类表示模型以及元本体和领域本体的构建完成表明将本体法应用于人机工程学知识表示是可行的，为人机工程学知识的共享与重用提供了一种技术手段。

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第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 研究的目的和意义

1.3 课题研究现状

1.4 本文的内容和结构

第2章 知识表示与本体理论概述

2.1 知识表示概述及其比较

2.2 本体理论概述

2.3 本体的定义与代数系统

2.4 本体的描述语言及其比较

2.5 本体的构建方法

2.6 本体的描述语言及其比较

2.7 本章小结

第3章 人机工程学通用知识分类

3.1 人机工程学知识的范围

3.2 人机工程学知识的属性

3.3 人机工程学通用知识的分类依据

3.4 人因要素知识分类

3.5 环境要素知识分类

3.6 装置要素知识分类

3.7 本章小结

第4章 基于本体的人机工程学知识表示

4.1 本体的构建原则

4.2 基于本体的人机工程学知识表示框架

4.3 人机工程学知识元本体（EKMO）构建

4.4 本章小结

第5章 人机工程学领域知识本体模型构建

5.1 本体构建的相关工作

5.2 人机工程学领域知识本体模型的定义

5.3 建立本体类的层次框架

5.4 建立本体类的属性约束和实例

5.5 本体个体实例的查询

5.6 领域本体形式化编码

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢

附录A人机工程学通用知识元本体部分编码

附录B人机工程学领域本体部分编码