基于本体的信息集成、演化和动态发现研究

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随着因特网的迅猛发展,用户需要的信息资源可能分布在不同的信息源上,如何使得这些分布的、异构的信息源协同工作从而为用户提供完整的信息访问和服务成为一个很重要的研究领域。参与互操作的信息源之间存在的语义异构性使得整个分布系统的互操作问题变得特别困难。语义Web技术为开放平台下的Web资源的互操作提供了可行的解决方案。它通过对Web资源信息赋予特定的语义并建立Web资源标识之间的语义关系来增强资源之间的信息共享和互操作。而本体处于语义Web的核心,用来建立Web资源的语义模型,并能够提供基于描述逻辑的单调推理服务。目前,分布式环境下的Web信息的语义集成、动态演化和资源发现等方面还有许多问题需要深入解决。本文就是使用本体方法针对上述这些问题展开研究。 本文首先立足前人对本体概念的不同的理解,作了深入的比较分析,提出一个相对完整和统一的关于本体的理解;这个理解兼容了大多数研究者关于本体的定义;给出了本体概念的明确的外延和内涵。同时介绍了一些常用的Web本体语言和描述逻辑语言;分析比较了Web本体语言同我们经常使用的分类法的区别。接下来,分析了目前基于Web应用的本体研究的一些重要成果;提出了本体在Web环境下新的研究方向和趋势。 本文提出了在语义异构环境下的具有缺省信息的本体集成框架。这个框架着重考虑如何处理缺省信息的集成。具体来说,我们使用描述逻辑描述本体,在描述逻辑的框架内对描述逻辑进行缺省扩展,使其具有对不完整和缺省信息的缺省推理能力,而且这种缺省扩展保持了描述逻辑推理的单调性。同时,这种方法也适合于分布式描述逻辑,它为具有缺省信息的分布式本体集成提供了一种可行的途径。 语义Web是一个不断演化的庞大的有机体,不断有新的Web资源加入,同时有过时的Web资源被删除。在这种情况,基于静态结构的方法就不能很好的刻画这些动态的变化。我们提出了一种描述Web资源的知识表示结构即优先知识库(PKB),知识库中相互冲突的信息规则被赋予不同的优先权。我们基于描述逻辑的可满足性的概念,提出p-可满足性概念。通过优先知识库和p-满足性,我们能更好的描述分布式本体的版本演化和执行信息查询。同时,我们为确保PKB演化版本的一致性,引入诱导知识库(IKB),并提出了相应的算法。 在语义Web体系中,分布式信息源之间的信息共享和服务的互操作通常是通过多代理技术实现的。因为每个本地代理所拥有的只是整个分布系统的部分内容,加之这些不同的内容之间存在语义异构,因此,当执行基于本地代理的信息查询的时候,如果信息源中不能找到同查询术语完全匹配的术语,那么这种查询通常被报告为查询失败。我们提出了一种近似查询的方法,在上述情况下可以执行近似的语义查询。具体方法就是,通过在信息源中使用最为接近的术语替换原有的查询术语,使得查询可以继续执行,并返回用户需要的近似信息结果,我们要求,替换术语在语义上是严格包含于被替换术语的。这种方法可以提高查询的执行效率,减少查询失败。 最后,本文通过一个案例原型系统的开发,具体描述了如何实现具有缺省信息的本体的集成,并在集成本体之上使用本体查询语言执行语义信息查询。原型中阐述的重点内容包括建立本体数据模型与元数据模型,进行本体术语之间的映射,建立资源描述的语义模型,进行本体知识一致性检测,具有冲突信息的处理,使用RDQL语言进行语义查询等几个方面。
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