基于查询重写和关联搜索的本体查询算法

论文摘要

在互联网迅速发展、Web信息资源急剧增长的背景下,传统的信息检索由于信息源的固有特点和检索技术的缺陷,无法找到语义上匹配的信息,导致漏检、误检现象,从质量和效率上都不能满足用户需求。人们试图将各种先进的思想和方法引入信息检索领域中,促进其理论和技术的深层次变革。语义网的创始人——Tim Berners-Lee倡导的下一代万维网,旨在赋予Web上的信息以语义支持,通过本体技术,在资源之间建立起机器可处理的各类语义联系。语义网是当代万维网的扩展和延伸,它能够提高异构系统之间的互操作性,促进知识共享。语义网的核心——本文论,是人工智能领域的一种先进的知识表示技术,它通过明确定义概念和概念间的关系反映事物或现象的本质。基于本体的语义检索作为智能信息检索技术的一个重要领域,利用本体构建可共享、概念化的知识空间,实现对知识内容的结构化描述,具有一定的语义处理能力和较好的自然语义理解能力,而且可以处理概念关系逻辑,因而对于提高信息检索的质量和促进信息资源的利用率和共享,具有重要的研究价值。本文主要工作如下:分析和总结了信息检索技术概念、发展状况和存在问题与不足,介绍了基于本体的语义检索的研究现状。通过对现有本体技术理论和语义查询技术进行分析和研究,在本小组已有研究成果的基础上,提出了一个基于本体的语义检索系统的模型,详细描述了系统的设计思想、主要功能和运行流程。对本体查询涉及的主要技术和实现方法进行了深入的研究,探讨了本体持久化、语义推理、SPARQL语言及其通过Jena的实现。在此基础上,提出了基于查询重写和关联搜索的本体查询算法,详细论述了算法的思想和流程,分析了算法的可行性和实现难点。本文最后开发实现了一个基于查询重写和关联搜索算法的系统原型OSea,该系统以任意本体为查询载体,具有多种检索模式,并利用基于带权语义距离的语义相关度进行结果排序,验证了本文研究的算法的有效性和可行性。本文通过对本体技术,特别是本体检索所涉及的若干关键技术进行了深入的分析研究,对于解决信息检索效率不高、信息利用率低的问题,提出了一套有效的解决方案,该模型不仅能够处理基于本体的语义关系,能处理概念之间的关系逻辑,并且能进行语义扩展。通过实验证明应用了该算法的语义检索模型,在使用方法、查询效率和效果上相对于传统的信息检索有一定优越性。最后本文实现了该模型的原型——OSea系统,通过实践验证了系统模型的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1 绪论
• 1.1 研究背景与意义
• 1.1.1 信息检索及存在问题
• 1.1.2 智能信息检索
• 1.1.3 基于本体的智能信息检索
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.3 本文主要内容和组织结构
• 1.3.1 智能信息检索研究内容
• 1.3.2 论文组织结构
• 2 本体理论概述
• 2.1 语义网概述
• 2.1.1 语义WEB 由来
• 2.1.2 语义WEB 层次结构
• 2.1.3 语义WEB 应用
• 2.2 本体概述
• 2.2.1 本体的概念，分类
• 2.2.2 本体的语言
• 2.2.3 本体的应用
• 2.3 基于本体的信息检索
• 2.3.1 本体的在信息检索中作用
• 2.3.2 基于本体的信息检索的设计思想
• 2.4 本章小结
• 3 基于本体的语义检索关键技术
• 3.1 语义检索
• 3.2 JENA 概述
• 3.2.1 RDF API（RDF 应用程序接口）
• 3.2.2 导入和持久化模型
• 3.3 本体查询语言
• 3.3.1 SPARQL 概述
• 3.3.2 SPARQL 查询语法
• 3.4 语义推理
• 3.4.1 语义推理概述
• 3.4.2 语义推理分类
• 3.4.3 JENA 实现推理
• 3.4.4 JENA 自定义规则推理
• 3.5 本章小结
• 4 基于查询重写和关联搜索的本体检索模型
• 4.1 设计目标
• 4.2 系统框架模型
• 4.3 工作流程
• 4.4 各功能模块介绍
• 4.5 本章小结
• 5 查询重写与关联搜索算法
• 5.1 查询重写技术
• 5.1.1 动态匹配策略
• 5.1.2 结果集整合
• 5.1.3 查询重写
• 5.2 关联搜索技术
• 5.2.1 关联搜索概述
• 5.2.2 关联搜索算法
• 5.3 结果整合技术
• 5.3.1 语义相关度
• 5.3.2 基于带权语义距离的语义相关度计算方法
• 5.3.3 结果整合策略
• 6 OSEA 系统实现
• 6.1 系统概述
• 6.1.1 设计概述
• 6.1.2 开发平台与工具介绍
• 6.1.3 系统结构
• 6.2 功能模块实现
• 6.2.1 用户功交互界面的实现功能模块实现
• 6.2.2 本体管理模块的实现
• 6.2.3 查询处理模块的实现
• 6.3 功能演示
• 6.3.1 本体管理
• 6.3.2 导航模式
• 6.3.3 条件模式
• 6.3.4 专家模式
• 6.4 实验结果分析
• 7 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文