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语义化Web的关键技术及其应用研究

姚绍文  
【摘要】: Web已经到了向语义化发展的一个转折点:XML提供了通用的表示语法,是Web向语义化方向发展的种子技术;RDF提供了语义上描述知识的数据模型和一组基本的描述原语,是语义化Web在语义上的技术基础。在传统的Web向语义化Web发展的过程中,KE技术和计算机软件工程中成熟的方法,特别是Ontology技术和OO技术,起到了关键的作用。这种发展过程在解决目前Web面临问题的同时,Ontology成熟技术和其他传统技术如何成功地融入到Web计算模式中至关重要。除了一些关键的标准和技术外,如何在语义化Web中表示形式化的知识、表示查询公式实现查询乃至推理功能、为提高查询效率与准确性进行Ontology学习等都是Web语义化过程中的主要问题。 在传统的应用向Web计算环境迁移的同时,KE技术应用于语义化Web最具前景的是智能信息集成和KM。以KM为例,AI中传统的KM和面向语义化Web的KM具有很多不同的内涵,因此,新型的KMS应该从结构和功能实现上进行重新的审视、规划和设计。本文对Web语义化过程中部分关键问题和基于语义化Web的KMS进行了研究,主要的创新性工作包括: ● 定义了逻辑公式及关系公理描述原语的Ontology语义:Web环境中用标记语言描述对象和资源,为了在语义化Web上表示知识、逻辑公式、关系公理和规则,需要定义描述命题逻辑公式、谓词逻辑公式、Horn逻辑的逻辑原语以及描述属性之间关系的关系原语。在现有的Ontology语言中,有的不是面向Web这种标记语言环境的,有的缺乏知识、逻辑公式、公理以及规则表示的通性支持。本文基于RDFS、OIL等有影响的技术对这些逻辑原语和关系原语进行了扩展定义,这样,从语法上采用通用的XML、从语义上采用这些定义的原语,就可以描述知识、规则和公理。语义化Web的应用之间以及对外数据知识交互接口上,采用所定义的原语进行描述,可以最大限度地与语义化Web平台上的应用相兼容,如可以最大限度地兼容RDF解析器和XML解析器等。 ● 定义了用户查询推理原语Ontology语义及SOAP封装:现有的查询语言缺乏结构化特性或只是针对XML文档实现XML语法结构级查询,为了实现语义化Web的语义级查询,需要新的查询语言和机制。针对用户的查询推理要求,利用前人已定义的逻辑描述原语和关系公理描述原语,以及基于KE的核心推理技术, MS 本义定义了描述用户查询推理请求和响应的原语,并对所定义的查询推理原语进 行了 SOAP封装和 HTTP绑定。然后,基于上述查询推理原语定义、SOAP封装 和NTP绑定,本文还设计了面向*n山1旭/**F数据的查询系统结构,该查询 结构具有一定的推理功能。 .提出了基于 RDF描述的 ontol osv学习聚类算法:为了提高查询的效率和语 义卜的准确性,语义化Web需要进行Ontology学习聚类。在对基于pF和 Ontology的资源描述进行层次分析基础上,为了从资源描述的RDF数据中学习 Ontology,针对pF数据描述模型中的节点和三元组,本文扩充了Ontology学 习的基础理论,提出了“节点之间的语义距离”和“RDF三元组描述的语义距离” 等概念,并据此提出了“语义广度为n的Ontology学习算法”。用形式化的描述 工具着色Petri网CPN建立了该学习算法的CPN模型,验证了该算法的可行性 和完备性。 .提出了基于语义化 Web和 ontol ogy技术的 KMS框架:提出了基于 B/S模式 的口-KMS结构。l。J-KMS基于语义化Web计算环境,LJ-KMS的内部描述语法 采用XML,语义卜采用OfltOOgy技术描述知识、规则、公理和查询。这样,LJ-KMS 将语义化Web计算环境、KE技术特别是Ontology技术以及基于逻辑的知识系统 较奸地结合在一起。基于LJ-KMS结构,为用户的查询推理提供了SOAP封装和 HTTP绑定接口,为应用系统设计了主要功能模块、系统接口的 UML类和 JAVA 程序编码。 .丽江少数民族人文知识管理的 ontol ogy程:丽江少数民族文化遗产是“世 界文化遗产”,丽江作为一个国际性的旅游热点,其丰富的民族文化和亢整的世 后民族特性,不仅需要加强组织管理,加大游客对丽江的民族文化丰富内涵的深 入了解,而且还要在现代文明的冲击中保护和保存这些世界仅存的文化遗产。针 对丽江少数民族人文知识管理,配合丽江相关部门对少数民族人文知识按分类学 进行了分类,完成了部分人文知识的 Ontology程化。这样建立的 Ontology概 念抽象不仅有利于丽江少数民族人文知识信息的保护和保存,而且对采集、挖掘 民间的少数民族人文信息具有指导意义。


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