语义万维网的不确定知识表示与信任计算

摘要

万维网(World Wide Web)的出现改变了人们的交流方式和商业模式，并逐渐成为人们通向知识经济和知识社会的核心支撑技术。语义万维网(Semantic Web)扩展了现有的万维网技术，通过制订相应的标准和规范，将网络资源以计算机更易处理方式加以表示，并利用智能技术来发挥这种表示方法所带来的潜在优势，实现诸如信息抽取、知识融合和基于知识搜索等高层功能和应用。 在语义万维网技术的层次结构中，目前较为成熟的部分(至底向上)有XML (可扩展标记语言)、RDF/RDFS(资源描述框架及其模式)和OWL (本体论语言)，而在 OWL 之上的逻辑层和证明层(规则语言及其推理)相关标准的制订工作仍处于需求征询阶段，信任层则还处于研究阶段。 本文的研究是围绕语义万维网技术的逻辑层、证明层和信任层展开的，本文的主要内容与贡献如下： ■针对单独采用描述逻辑(RDF/OWL的逻辑学基础)或霍恩规则进行知识表示与推理的局限性，以及目前描述逻辑和霍恩规则结合推理算法并不同时具备可判定性和合理性问题，利用“约束逻辑”的消解原理，提出了描述逻辑ALLNR和霍恩规则相结合的可判定推理算法，并且证明了约束消解算法的合理性和完备性； ■提出了适合于语义万维网的混合知识表示系统ArtiGent，该系统由三个组成部分：描述逻辑ACCNR、一组霍恩规则和事实集合。利用概率逻辑的思想，提出了在ArtiGent系统的霍恩规则和事实部分中引入概率不确定性后的推理算法，并将这种不确定推理转化为求解相应的线性优化方程； ■针对语义万维网技术的信任层，提出了基于贝叶斯分析的“封闭”和“开放”信任计算模型。模型充分考虑了信任计算过程中涉及的五大关键因素：计算成本、机会成本、服务费用、咨询费用和效用，并且提出了平衡这些成本和得益的方法。模型具有坚实的数学理论依据和概率论上合理的解释，能够综合各种来源的信息为用户提供反映其偏好的一组个性化计算结果，从而辅助用户理性决策；■ ArtiGent系统的描述逻辑断言和事实部分可以来源于关系数据库，并将语义数据库网格作为数据库集成和访问的基础平台。为了解决语义数据库网格系统查询效率较低的问题，以及数据库网格结点在设计、通信和执行方面的异质异构性与自治性对查询优化造成的困难，设计了适合于语义数据库网格的查询优化器，并且提出了相应的代价模型和查询优化算法DG-QOA。该算法具有动态、并行和启发式的特点，启发式方法用于限制查询执行策略的搜索空间；并行性用来减少查询的响应时间；而动态性则能保证依据精确的统计和系统信息来确定后继的查询执行序列； ■一对有代表性的知识表示方法进行了综述与概括，指出了它们各自的特点和相互之间的关系，并讨论了知识表示的基本要求。以近期一些主要的研究工作和成果为依据，本文认为：面向网络、运用本体论和面向对象思想、具备可判定性，并且结合两种或两种以上知识表示方法的混合知识表示系统是目前和将来的研究重点。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪 论

1.1背景

1.2研究的进展与动态

1.3论文的主要内容

第二章知识表示理论分析

2.1基本的知识表示方法

2.2复合知识表示方法

2.3知识表示的发展趋势

2.4知识表示相关问题的讨论

2.5本章小结

第三章结合描述逻辑的霍恩规则推理

3.1 ArtiGent系统

3.2描述逻辑约束的消解原理

3.3 ALCNR的可判定推理算法

3.4本章小结

第四章ArtiGent系统的不确定推理

4.1概率逻辑原理

4.2 ArtiGent系统的概率逻辑推理

4.3算法复杂性分析

4.4本章小结

第五章语义万维网的信任计算

5.1信任的特点和涉及的因素

5.2“封闭”信任计算模型

5.3“开放”信任计算模型

5.4实验分析与结论

5.5本章小结

第六章语义数据库网格的查询优化

6.1查询优化器设计

6.2代价模型

6.3算法描述

6.4实验分析与结论

6.5本章小结

第七章知识网格系统DartWise

7.1 DartWise系统结构

7.2信息交互语义

7.3信息与知识融合

7.4语义查询

7.5本章小结

第八章结论与展望

参考文献

攻读学位期间发表论文目录

致 谢