異構的語義Web環(huán)境下Ontology匹配問題的研究.pdf

1、互聯(lián)網是人類到目前為止構建的一個最大的信息庫,全世界的用戶都可以在Web上提供內容.當越來越多的人開始使用互聯(lián)網時,Web上的數(shù)據開始以指數(shù)級規(guī)模增長,Web上的資源與服務也越來越豐富.未來Web的發(fā)展方向將是一個人和計算機"共存"的世界:智能agent代表其所有者,通過與Web上的各種服務和軟件agent的交互,代替所有者在 Web上執(zhí)行各種復雜操作. 現(xiàn)階段 Web 上的絕大部分內容都是為人的閱讀設計的,現(xiàn)有的軟件agent

2、還不能很好地集成Web上的各種頁面和服務.Web的簡單結構和匱乏語義極大地限制了 Web的進一步發(fā)展和應用,傳統(tǒng)Web很快就達到了它的臨界點,語義Web成為了未來 Web發(fā)展的方向. 通過給 Web 數(shù)據附加語義,理論上 Ontology 是一個語義Web上數(shù)據互操作的很好的解決方案.然而,在實際的Web環(huán)境中,語義異構或者說Ontology異構仍然是語義Web上一個不可回避的問題.語義的方法把Web上數(shù)據的異構性簡化為Onto

3、logy之間的異構性,從而向機器之間的相互操作前進了一大步,但在達到最終目標之前還存在著一個障礙.任何試圖改進語義Web互操作性的努力都最終地落在了協(xié)調不同系統(tǒng)之間的不同 Ontology上.這種協(xié)調通常能通過自動或者半自動地匹配Ontology達到.這篇論文的工作就是為了解決語義集成過程中必然會出現(xiàn)的Ontology匹配問題. 本文將主要研究在異構的語義Web的環(huán)境下,不同的Ontology之間的互操作問題.為了達成Ontol

4、ogy之間的相互操作,必須尋找Ontology之間的匹配關系.本文創(chuàng)造性地提出了基于數(shù)據實例分類的匹配模型DICM,使用多策略的文本分類技術,把Ontology的匹配問題歸結為Ontology數(shù)據實例的分類問題,為異構的語義互操作問題提供了一條創(chuàng)新的可靠的解決途徑.本文全面分析了Ontology匹配過程中可能出現(xiàn)的問題,然后對其中的三個問題進行了深入研究,包括Ontology概念結點的1-1匹配、Ontology屬性的1-1匹配以及On

5、tology元素的1-n匹配和層次Ontology的匹配問題.我們設計并實現(xiàn)了一個實驗平臺SIMON,這個基于多策略學習的Ontology匹配系統(tǒng)被成功地運用于歐洲委員會信息社會總司的eTEN項目上(No.C510711).在該平臺上,我們進行了大量的對比實驗,實驗結果驗證了本文提出的模型和算法的有效性. 本文的貢獻和創(chuàng)新性工作主要體現(xiàn)在以下幾個方面: 1.本文從對Ontology的數(shù)據實例進行分類的角度構建Ontolo

6、gy匹配的體系結構,為異構的Ontology匹配提供了一個創(chuàng)新的、可操作的模型DICM.在該模型的基礎上,建立了一個基于Ontology匹配的語義互操作系統(tǒng)SIMON以及用于測試匹配系統(tǒng)的數(shù)據實例庫DIBOM,并在一些實際的應用領域中取得了良好的匹配效果. 2.本文使用多策略的匹配學習方法尋找Ontology之間的匹配關系.我們的匹配學習方法盡量充分地并且分層次地挖掘數(shù)據實例當中隱含的信息,包括實例名、實例的內部特征以及實例之間

7、的關聯(lián)特征.我們在系統(tǒng)中除了使用通常的文本分類方法如樸素貝葉斯分類器來挖掘數(shù)據實例內部的分類匹配信息外,系統(tǒng)還引入一階邏輯學習算法FOIL來分析數(shù)據實例之間的語義聯(lián)系.為了結合單一分類器的結果,我們提出了創(chuàng)新的匹配委員會方法--最突出的冠軍BOC方法,從而能夠很好的累積單一分類器的正確匹配. 3.本文提出了一個完整的Ontology匹配系統(tǒng)的范例.由于我們擁有真實完整的數(shù)據實例庫DIBOM,使得我們不但能解決Ontology之間

8、概念結點的匹配問題,并且可以進一步深入地研究Ontology屬性匹配問題.針對屬性匹配的訓練樣本相對較少、對分類算法的精確度要求高的特點,我們把具有高分類精度的SVM算法引入到了DICM模型中;針對不同的屬性類型,我們提出了匹配搜索器的概念.匹配搜索器以插件的形式存在,使得屬性匹配系統(tǒng)高度模塊化,易于共享及擴充;針對特殊的對象類型屬性,我們提出了基于一階邏輯的解決方案FOOPM. 4.除了解決簡單的Ontology元素的1-1匹