面向语义网的本体存储管理技术研究

摘要

本体(Ontology)是对一个特定领域中重要概念的共享的形式化的描述，由于具有明确性和共享性，它可以作为领域内不同主体之间进行交流的语义基础；更进一步的，Ontology可以帮助机器理解文档表达的语义信息。语义网是Ontology的一个重要应用领域。互联网堪称人类最丰富的信息源，但是持续且快速的信息增长使得维护和访问用户所需的网络信息变得越发困难。语义网是近年来提出的新型网络的概念，旨在使机器自动完成基于语义的网络信息搜索。在语义网的框架中，Ontology用来描述网络资源的语义，从而使机器具有自动管理网络信息的能力。 巨大的数据规模是语义网环境下Ontology数据管理面临的一个突出问题，它对本体的存储和管理等各个方面提出了更高的要求，需要构建一个独立于具体应用、查询效率高、具有良好的通用性、互操作性的本体存储管理系统。而现有的本体管理工具都不具备上述特征。通过对语义网中的本体特性的研究，总结现存的各种存储模式的特征，本文设计出了网络本体语言(Web Ontology Language，OWL)的数据库存储模式、大规模本体实例数据的推理方法，提出了相应的查询处理方法，支持Ontology专用查询语言SPARQL，在此基础上设计了一个新的本体存储管理系统架构，开发出一个原型系统。并对设计的存储模式和推理算法进行了实验分析，实验结果表明本文的方法能够很好地处理大规模Ontology数据的存储、推理和查询。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1选题背景

1.2国内外研究进展

1.3论文的主要工作

1.3.1论文研究的主要内容

1.3.2论文的章节安排

第2章语义网和本体的理论研究

2.1本体的定义

2.2本体的方法学

2.2.1 IDEF-5方法

2.2.2骨架法(Skeletal Methodology)

2.2.3企业建模法(TOVE)

2.2.4 METHONTOLOGY

2.2.5循环获取过程(Cyclic Acquisition Process)

2.3本体的构成和构造准则

2.4本体的描述语言

2.4.1本体描述语言的发展

2.4.2 OWL简介

2.5本体和语义网

2.5.1语义网的提出

2.5.2语义网的结构

2.5.3本体在语义网的地位

第3章本体存储管理系统体系结构设计

3.1本体存储方法

3.1.1基于主存的存储方法

3.1.2基于文件系统的存储方法

3.1.3基于关系数据库的存储方法

3.2系统功能

3.3系统结构

第4章本体存储模式设计

4.1现有存储模式分析

4.1.1水平模式

4.1.2垂直模式

4.1.3分解模式

4.1.4 混合模式

4.1.5多种模式的比较

4.2存储模式设计原则

4.3 OWL本体存储模式设计

第5章本体实例推理和查询处理

5.1初始数据集的推理

5.1.1实例推理规则描述

5.1.2基本推理算法

5.1.3规则的关联关系

5.1.4基于规则关联的推理

5.2填加实例数据

5.3删除实例数据

5.4本体查询

5.4.1本体数据内容

5.4.2用户模式内容

5.4.3实例数据内容

5.4.4查询表达语言

5.4.5查询三元组

5.4.6查询三元组类型分析

5.4.7查询三元组的查询处理

5.4.8查询优化

第6章系统原型实现及实验

6.1系统开发环境

6.1.1开发语言-Java

6.1.2开发工具-Jbuilder

6.1.3数据库-MySQL

6.2原型系统关键代码

6.3系统运行实例

6.4实验及分析

6.4.1实验环境及试验数据介绍

6.4.2存储模式性能测试

6.4.3实例推理性能测试

第7章总结与展望

参考文献

攻读学位期间公开发表论文

致谢

研究生履历