基于本体模型的科技信息知识库管理系统研究与实现

发布时间：2020-09-18 13:16

　　综合利用多种数据源进行智能分析、处理和挖掘,从而获取实时全面的科技情报信息是目前大数据环境下情报研究的发展趋势。然而,随着全球信息化的发展,科技信息数据的获取途径不断扩充,传统分散式的以信息检索为主的数据管理方式已经无法满足对海量多源异构科技信息数据进行深层次分析的需求。本体是语义网中解决语义问题的关键层次,可以作为一种新型的知识组织方式构建科技信息知识库。但是,通常使用的OWL文本文件和关系型数据库进行本体存储的方案存在存储模型和本体的图模型不匹配的问题,制约了海量本体数据的处理能力。本文旨在将本体技术应用到科技信息领域,设计并实现一种高效的可以存储海量数据的科技信息知识库管理系统,供科技情报人员使用。在对本体构建技术和本体存储技术的研究基础上,本文进行的研究工作有:(1)以论文、专利、基金等数据为载体,对斯坦福大学提出的本体构建七步法进行改进,提出使用决策七步法构建科技信息本体模型,确定了科技信息领域的核心概念和概念之间的关系,实现了术语的统一。(2)针对海量数据的存储问题,利用本体三元组到图数据库图结构的映射方法将科技信息本体存储到图数据库中。通过和Jena SDB+MySQL的存储方案相比较,使用图数据库Neo4j存储本体可以减少约35%的存储空间,降低约60%的查询时间。(3)对于图数据库原生不支持本体查询的问题,设计了基于图数据库的本体查询方法,利用邻接表保存查询图结构,采用深度优先遍历的方式转化为图查询路径,实现了本体查询到图数据库查询方式的转换。(4)基于构建的科技信息本体模型和研究的海量本体实例存储系统,设计并实现了科技信息知识库管理系统,知识库管理系统采用B/S架构实现,具备完整的知识管理功能、增强的知识查询功能、丰富的可视化功能和完善的用户管理功能,具有较高的安全性和较快的响应速度。
【学位单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP311.52
【部分图文】：

三元组,数据模型,知识库管理系统,科技信息

构建中可以弥补以往专题库的不足。逡逑本体使用ＯＷＬ邋（Ｏｎｔｏｌｏｇｙ邋Ｗｅｂ邋Ｌａｎｇｕａｇｅ）语言进行形式化描述，其存储模逡逑型是ＲＤＦ邋（资源描述框架）三元组，如图１－１所示。ＲＤＦ数据模型对互联网上一逡逑个资源的描述由主语（Ｓｕｂｊｅｃｔ）、谓语（Ｐｒｅｄｉｃａｔｅ）、宾语（Ｏｂｊｅｃｔ）三部分组成，逡逑１逡逑

新体系结构,语义网,抽象层次

逡逑语义网的概念提出后，引起了科研人员的研究热潮，经过不断的发展，最终逡逑确定的语义网的体系结构如图２－１所示。逡逑Ｕｓｅｒ邋Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋＆邋ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ逡逑Ｐｒｏｏｆ逡逑Ｕｎｉｆｙｉｎｇ邋Ｌｏｇｉｃ逡逑Ｏｎｔｏｌｏｇｙ：逦Ｒｕｌｅｓ：逡逑Ｑｕｅｒｙ：逦Ｉ邋0ＷＬ邋｜｜邋ＲＩＦ逡逑ＳＰＡＲＱＬ逦逦逡逑逦邋逦ＲＤＦ－Ｓ逦邋Ｃｒｙｐｔｏ逡逑Ｄａｔａ邋ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ：ＲＤＦ逡逑ＸＭＬ逡逑ＵＲＩ逦Ｕｎｉｃｏｄｅ逡逑图２－１语义网的新体系结构图逡逑从下往上，抽象层次依次增加。第一层是为了解决统一编码的问题；第二层逡逑解决语法问题；第三层提供了标准的描述框架和数据表达的元数据定义方法；第逡逑四层即本体层，提供了强大复杂的词汇表用以描述资源和资源之间的语义关系；逡逑第五层是逻辑层，主要包含一些公理和推理规则用以进行语义推理；第六层是信逡逑任层，用以保证资源是安全可靠的；最后一层是应用层。逡逑同一语义的资源在互联网中可以通过不同的形式发布，例如对于“本体建模”逡逑这样的一个概念，可以用“ＯｎｔｏｌｏｇｙＭｏｄｅｌｉｎｇ”或者“ｏｎｔｏｌｏｇｙ＿ｍｏｄｅｌｉｎｇ”这两逡逑个不同的标识符进行标记，怎样使这些具有不同标记的相同资源被众人理解和共逡逑享是下一步的重要工作。为了解决不同标识符指示同一概念的问题

骨架法,范畴,本体,构建过程

它指出了构建过程中各个阶段的指导方针，提出在构建过程中需要文档化支逡逑持，并在一般的本体构建过程中加入了本体评估的步骤，对本体的构建具有指导逡逑意义。但是，没有提供具体的技术和方法实现。骨架法的构建过程如图２－２所示：逡逑「逦、逦｜逦Ｉ逡逑确定本体范畴邋邋逦ｔ逦？构建本体逡逑、逦ｙ逦｜邋Ｉ逦Ｉ逡逑Ｉ逡逑Ｉ否逡逑，逦邋逦ｉ逦逡逑本体文档化一￣——邋本体评估逡逑图２－２骨架法逡逑第一步，明确所构建本体的范畴；逡逑第二步，构建本体，包含三个小步骤，分别为获取知识、本体编码和复用已逡逑有本体；逡逑第三步，进行本体评估，从构建目标、构建本体的代价、知识表达是否全面逡逑等角度进行评估，如果本体不符合要求，则需要重复构建过程；逡逑１０逡逑

【参考文献】