浅析无线电领域之本体模块化

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论文字数:48090 论文编号:sb2014092912371610507 日期:2014-10-01 来源:硕博论文网

第1章绪论

1.1研究背景及意义
随着数据信息的爆发式增长、领域知识的不断扩充以及本体在信息领域应用的不断深入,本体规模不断膨胀。为了满足完整性和一致性,现有的本体系统往往将所有元素组织成一个联系错综复杂的知识网络。这种高耦合性能够表示现实世界事物间存在的复杂联系,但是,一个包含成千上万术语的本体,对于部分用户而言,经常使用的只是本体中的小部分知识,但是却不得不加载整个本体。对于本体工程师而言,从头开始构建本体需要花费大量的时间和精力,甚至有时不得不做重复工作。对于现有本体而言,某些元素稍加改动就可能影响到整个知识体系,这使得本体维护起来十分困难。因此,人们总结了与大本体相关的若干问题,包括管理复杂性、本体部分重用、协作式开发、基于本体的数据查询与推理的可扩展性、本体维护与演化的可扩展性、个性化定制、上下文感知等,这些问题在某种程度上阻碍了本体的进一步发展和应用。

1.2国内外研究现状
近年来,国内外学者关于本体模块化的讨论与研究主要集中在模块化语言、模块化方法以及评价标准三个方面。同时,也有学者从模块化策略角度出发,将本体模块化分为基于语义的策略、基于语法的策略、基于机器学习的策略。还有学者从本体研究对象的角度考虑,将本体模块化分为模块化设计、模块化现有本体以及本体模块组合。形式化描述对于本体来说十分重要。在模块化的形式化过程中,国内外研究者基于不同的框架对模块化描述语言进行了大量研究。本体模块描述子领域知识,应该保证与原本体具有相同的语义层次,并且能够准确的描述模块间的概念及属性,因此保持语义稳定性与较强的推理能力是模块化语言的必要条件。中的语句能够保证本体模块在无交集的情况下连接多个模块,但它对模块中公理的兼容性较差,并且不支持部分重用。基于桥规则描述两个模块间的语义关系,但是无法推理得到三个模块间的语义传递,这一局限性阻碍了在实际应用中的推广。是目前研究的比较多的模块化语言,同时也取得了一些阶段性成果。能够实现模块间的多个连接,可以根据应用需求进行多个模块的重构,从而形成领域本体。
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第2章本体模块化基本概念与方法

2.1本体基本概念
起初,本体是一个哲学上的概念,它可以追溯到亚里士多德对世界上事物的分类学说,描述的是现实世界的客观存在问题。随着计算机的发展,以及人工智能领域处理现实世界模型的推理复杂性的提高,本体被引入人工智能的研究中,用来描述现实世界的领域知识。随后在人工智能的知识工程、自然语言处理和知识表示等领域,以及计算机科学其他研究分支中本体得到广泛应用,因此在计算机领域中本体也被赋予了新的含义。本章节主要介绍本体理论知识,包括本体定义、本体分类与本体描述语言。
根据上述解释,我们知道一个本体是限制在某一特定概念模型内的逻辑理论,即某一逻辑词汇表的公理化描述。由于本体的特性,本体捕获的是独立于某一具体应用、一般意义上的有效知识集合。但是,人工智能的研究学者发现不同的知识应用环境对本体模型化和本体表示有着不同影响,因此人们开始尝试对本体进行分类。

2.2本体模块化定义
由于用户需求和应用领域不同,本体模块的定义有所差异,但基本都有一个共识,那就是模块是从整个大本体中分离出来的、满足某一子领域需求的有意义的小本体。首先,虽说一个模块是大本体的一部分,但它本身也是一个本体;其次,一个模块可能和其他模块存在联系,以便共同推导出额外的知识。认为,一个模块应该包含所有满足用户特定需求的元素,在这里元素指的是概念、关系以及属性。

第3章基于关联的本体分解方法....................18
3.1研究思路..................18
3.2形式化定义......................20
第4章本体模块化方法实现与结果分析................36
4.1关键技术...............36
4.2方法实现.........................37
第5章总结与展望................45
5.1本文工作总结.................45
5.2进一步工作展望........................................45

第4章本体模块化方法实现与结果分析

4.1关键技术
本章节主要对三种划分方案得到的结果进行对比分析,评价模块质量与不同方案的优势与不足。但是,目前没有统一的本体模块化评价标准。一般有两种评价体系,一种是偏主观,针对特定领域,提出一些评价原则,分析得到模块的具体内容是否能够较好地表示子领域知识;另一种是相对客观的评价,即通过计算模块的各种指标给出定量分析,例如模块大小、冗余度、耦合性、内聚度等。本文主要采用第二种方式给出模块质量的定量分析。

4.2方法实现
对RMKB进行的基础操作主要是查询操作,其中包括从父概念递归得到最低层的子概念、获取概念下的每一个个体、获取个体使用的每一个对象属性,以及对象属性连接的对端个体名称,根据子概念名称查询父概念,通过父概念查询其所包含的所有子概念等。列举操作本体的主要方法如图所示.
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第5章总结与展望

5.1本文工作总结
由输入本体生成无向图、由无向图进一步得到依赖图、分解无向图、依赖图得本体模块。第三章主要论述了实现该方法的七个步骤,并给出其中若干步骤的算法描述,同时说明了本方法所具有的特色。由于将本体中的关系分两个阶段分别进行处理,即本体分解阶段考虑概念间的对象属性,模块优化阶段考虑继承关系及其概念间的其他关系,因此模块完善与优化是保证模块质量的重要一环。第四章以无线电管理领域本体知识库为例,从模块数量、模块大小、关联次数等方面进行了详细的实验结果对比分析,总结得出三种划分方案的优劣。

5.2进一步工作展望
本体模块化尚处于初步发展阶段,还有许多内容需要进一步研究,本体提出的本体分解方法也存在不足之处,我们希望接下来在以下两个方面进行改进:(1)下一步工作希望能够实现模块优化的全部策略,进一步对经过优化了的模块进行质量评估,同时希望提出更全面的本体模块化评价体系。(2)模块之间没有过多的交集,这使得模块间的冗余度较低。然而,公理复制会增加模块间的联系,接下来希望在各个模块之上建立一个能够管理模块间联系的本体,从而更加完整地保留模块之间的联系。

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参考文献(略)


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