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植基於普適服務之本體論支援資訊代理殼之研究與發展楊勝源聖約翰科技大學電通系E-mail:ysy@mail.sju.edu.tw摘要本論文旨在研發適用多數網際網路系統核心元件「資訊代理殼」，並探究擴增其應用範疇的相關問題。本資訊代理殼具備「資訊搜尋」、「資訊擷取」、「資訊分類」及「資訊呈現或排序」四大功能。系統引用Protégé2000與相關APIs建構本體論及其相關本體服務支援資訊代理殼的整體運作，一則落實資訊代理殼在領域上的實務應用，發揮其資訊代理的最大功能；再則透過本體論本身作為資訊分享及溝通上語意基礎，自動達到吸納及融合相關領域本體，進而擴大資訊代理殼的應用範疇。資訊代理殼內部更引進普適介面代理人，藉此探究本體式資訊代理殼在普適環境下的相關問題。關鍵詞：普適服務、本體論、資訊代理殼。1.緒論「資訊」是一具有多樣意涵的概念，舉凡限制、溝通、控制、資料、表格、指令、知識、意義、樣版、察覺及表示等概念均屬資訊概念涵蓋的範躊。資訊本身更因電腦、網路技術及網際網路的普及呈現出多樣的面貌與數量的爆炸；多數人更提及資訊年代（InformationAge）就是知識年代（KnowledgeAge）或知識社會（KnowledgeSociety）。因而，如何協助使用者快速、精準與有效的取得適切及時下的資訊更是近十年來產官學界戮力解決的首要目標。為此，資訊提供者建構出諸多資訊擷取的工具，包括：搜尋引擎（SearchEngines）、資訊入口（InformationPortals）等，協助或代理使用者過濾、搜尋、組織與呈現相關查詢資訊。所謂代理人系統（AgentSystems）是一種在使用者指定環境下，能持續並自主的運作，更能在不需使用者干預下，針對環境的改變做出適當動作與回應的軟體系統。資訊代理人（InformationAgents）就是為了協助與引導使用者達成資訊擷取目標下的軟體產物。文獻上有諸多代理人系統的應用範例，諸如：王榮志[1]探討利用多重代理人技術建構智慧型電子病歷系統的相關技術；吳師旭[2]以代理人機制為基礎建構ebXML系統應用；Pirttioja等人[15]亦在作業程序自動化的條件監控中引用多重代理人為主的資訊存取服務；Pakonen等人[12]除了探討作業處理監控中引入資訊代理人技術的相關議題外，也發表利用OWL技術研發相關代理人的論文[13]。從上述文獻的探討，綜言之，「資訊代理人」應具備四大基本功能：「資訊搜尋」、「資訊擷取」、「資訊分類」及「資訊呈現或排序」；並搭配使用者介面、網路速度、後端資料庫的資料量與使用情境等因素，才能真正有效地提昇使用者對資訊查詢的效能。截至目前為止，多數的網際網路上的資訊代理系統均與領域知識關係密切，資訊代理核心技術本身並無法直接套用在普適（Ubiquitous）環境中；就誠如70年代初期醫學專家系統MYCIN開發後，也除去專家知識庫，發展出「專家系統殼」EMYCIN及TMYCIN（TinyEMYCIN）一樣，這樣的作法優點有二：(1)保留專家系統之推理及控制的核心技術；(2)擴增此專家系統核心技術的應用範疇。這也是本論文研發適用多數網際網路系統核心元件「資訊代理殼」（InformationAgentShell）的最大動機：「探究擷取資訊代理殼並自動擴增其應用範疇的可行性」。本體論（Ontology）原本是哲學領域中的論點，主要探討生命或現實事物的知識本質；在人工智慧領域方面，主要是用來定義一個領域的知識內容，表達知識，解決溝通、共用分享等問題；資訊科學領域中，對於電子商務（E-commerce）及知識管理（KnowledgeManagement）等研究發展有很大的幫助。本體論能提供完整的語意模型，意指在特定領域中，有關於該領域相關的各式物件、物件屬性與物件彼此間統一架構下的基礎知識，具有共用與重複使用的特性，可用來解決彼此間溝通和共用分享的問題，透過本體論來描述知識內容的架構，可以完整地呈現一個特定領域的知識核心，自動地瞭解相關領域資訊、溝通及存取，甚或更進一步推論出新的知識與結果，對於資訊系統的建立與維護，是個非常有力的工具。綜言之，本論文旨在研發適用多數網際網路系統核心元件「資訊代理殼」，並探究擴增其應用範疇的相關問題。本資訊代理殼具備「資訊搜尋」、「資訊擷取」、「資訊分類」及「資訊呈現或排序」四大功能。系統引用Protégé2000與相關APIs建構本體論及其相關本體服務支援資訊代理殼的整體運作，一則落實資訊代理殼在領域上的實務應用，發揮其資訊代理的最大功能；再則透過本體論本身作為資訊分享及溝通上語意基礎，自動達到吸納及融合相關領域本體，進而擴大資訊代理殼的應用範疇。資訊代理殼內部更引進普適介面代理人（UbiquitousInterfaceAgent），藉此探究本體式資訊代理殼（OntologicalInformationAgentShell,OntoIAS）在普適環境下的相關問題。2.背景知識與技術2.1本體論本論文引用本體論及其相關本體服務支援資訊代理殼的整體運作（細部描述如后），一則落實資訊代理殼在領域上的實務應用，發揮其資訊代理的最大功能；再則透過本體論本身作為資訊分享及溝通上語意基礎，自動達到吸納及融合相關領域本體，進而擴大資訊代理殼的應用範疇。這也是採用本體論技術來支援資訊代理殼整體運作的兩大訴求。我們將引用Protégé2000（）來建構本體論資料庫，並利用Protégé2000相關API（ApplicationProgrammingInterface,）研發支援知識本體應用之推理基元（primitive）功能，諸如：(1)轉換語辭成為一致性的知識本體語辭；(2)尋找知識本體中特定語辭的定義；(3)尋找語辭間的關係；(4)尋找特定語辭的相容及衝突語辭。透過資訊代理殼本身搜尋及處理適當本體論網頁，方便快速將相關格式之本體論應用整合，增強支援資訊代理殼之本體論資料庫的強健性。2.2普適（及）運算普適（及）運算（UbiquitousComputing,Ubicomp）是由MarkWeiser（1952-1999）在1988年於XeroxPARC首席技術長任內首先提出。此概念指出計算機的第三波革命業已到來，計算機將以隱蔽、廣泛、無所不在的方式融入我們的生活。第一波是大型電腦主機，強調多人一機；第二波是個人主機，強調一人一機；第三波則是普適運算，強調一人多機。傳統的人機互動模式，不管是命令列（Command-Line）、功能表驅動（Menu-Driven）、抑或是圖形化介面為主（GUI-based,GraphicUserInterface）的模式均不合宜也不合適普適環境中。這也明確地建議一個更合乎「自然」的人機互動模式，來完全支援普適運算。即使目前多數人早已認知我們在某些領域上已處在普適環境中，但這類自然的互動模式仍未出現。但是，仍有諸多傳統的設備合適支援這類自然的互動模式，例如：行動電話、數位影音播放器、射頻辨識標籤及互動式白板等。透過無線感應網路辨識出相關使用者，讓使用者經由上述設備自然地與相關網路服務互動，達成上述普適運算的訴求。然而，本資訊代理殼的普適研究則探討：如何廣泛且無縫地融入相關的網際網路代理系統？誠如前段的本體論結論：落實本資訊代理殼的務實應用及吸納與融合其它相關領域本體擴大其應用範疇的兩大訴求。直接強調出資訊代理殼藉由相關本體論資料庫達到該訴求的重要性。支援本資訊代理殼的相關本體論包括：支援代理殼本身與代理殼運作兩大部分，茲分述如下：(1)支援代理殼本身增強其運作的調適性，包括：領域本體論（DomainOntology）、任務本體論（TaskOntology）及服務組成本體論（ServiceCompositionOntology）等；(2)支援代理殼運作增強其對環境的調適性，包括：環境本體論（EnvironmentOntology）、偏好本體論（PreferenceOntology）及調適本體論（AdaptationOntology）等。文獻上亦有諸多探討普適運算的應用範例，包括：李文元[4]以Java程式設計為例建構語意格網為基礎之普適學習環境；梁博翔[6]探討普適訊息與狀態呈現服務的相關議題；張瑜真[5]探究在普及運算下隱密型服務探索協定的相關技術。Ponnekanti等人[16]研發一適用於普適運算環境下之服務架構ICrafter；TeodorescuandPandey[20]在普適設備上利用工作指導訓練編輯與配置執行系統調度Java程式；Smetters等人[19]提出普適運算環境下一簡易、安全的虛擬擴充機制；PartridgeandGolle[14]探討普適運算利用既存資料之相關應用。綜合上列文獻，普適運算討論的範躊包括：普及運算（PervasiveComputing）、感測運算（SentientComputing）、仿真實境（SimulatedReality）、穿戴式電腦（WearableComputer）、調適性普及系統（Context-AwarePervasiveSystems）、無所不在智慧（AmbientIntelligence）、虛擬實境（VirtualReality）、人主式運算（Human-CenteredComputing）。研究內容涵蓋普適軟硬體基礎架構、協定、普適元件、存取安全性等。針對軟體系統應用服務的普適研究不多，特別對於代理人系統的普適研究更是絕無僅有（許見章，嵌入式智慧型介面普適服務系統，輔仁大學資訊工程學系），這更突顯出本論文加入普適研究對相關網際網路資訊系統之影響力與重要性。3.系統架構圖1例示出「OntoIAS」的架構概念圖，涵蓋前述資訊代理人之四大功能：「資訊搜尋」、「資訊擷取」、「資訊分類」及「資訊呈現或排序」，分別依序對應到OntoCrawler,OntoExtractor,OntoClassifier,andOntoRecommander。會以Onto起頭的原因在於其功能都是在本體論支援下運作的，意義在於抽離出領域本體外的資訊代理人核心技術：資訊代理殼（InformationAgentShell），但其運作將藉由相關領域本體支援下，一則落實領域應用範疇；再則吸納與融合其它相關領域本體擴大其應用範疇。本資訊代理殼處理過的相關網頁資訊更藉由本體論資料庫的索引下，儲存於對應的本體式資料庫（OntologicalDatabases,OD），並獨立於本資訊代理殼之外。這樣的作法，除了提供資訊代理殼的基礎運作語意外，更因了解運作的語意讓資訊代理殼對資訊的存取更加快速精準。最後，藉由串流技術（StreamTechnology）來存取後端資料庫。使用者則經由本資訊代理殼之普適介面代理人（Ubi-InterfaceAgent），透過相關移動式無線設備，諸如：行動電話、PDA相關設備、筆記型電腦、具BlueTooth相關設備、或其它符合溝通協定的相關網際網路資訊系統等，來使用本資訊代理殼，藉此達成本體式資訊代理殼之普適研究之的。使用者模式資料庫則記錄相關使用者模式，並藉由OntoRecommander提供相關個性化（Personality）資訊服務。茲將相關技術分述如后。圖1.OntoIAS的架構概念圖3.1本體論與相關服務之建構及支援本論文利用Protégé2000建構出領域知識的基底架構，詳細建構步驟請見[11,21]；此外，也利用Protégé’sAPI來建構支援知識本體應用之推理基元（primitive）功能。這樣的做法優點如下：(1)能快速有效地支援相關文件的搜尋（Crawling）、擷取（Extracting）、分類（Classifying）及排序（Ranking）；(2)更能提供相關系統運作的基元功能，有效支援及提升系統運作效能，諸如：(a)支援文件搜尋的字詞相關比對及過濾；(b)支援文件擷取的前置作業，例如字詞的原型化（Stemming）、相容及衝突處理等；(