專利名稱：基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種計算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的裝置，具體是一種基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
知識地圖是知識庫中的信息和知識的合理整合，不僅能展現(xiàn)出豐富的知識資源， 更能表現(xiàn)出組織內(nèi)部或外部相關(guān)知識資源的類型、特征及知識之間的相互關(guān)系。知識地圖有助于知識的重復(fù)利用，減少冗余，提高知識檢索效果；能發(fā)現(xiàn)“知識孤島”并建立相關(guān)聯(lián)系，有助于知識共享，還有利于知識的學(xué)習(xí)。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，T. -H. Ong，H. Chen, ff-k. Sung和B. Zhu等人的 "Newsmap —種在線新聞的知識地圖”("Newsmap A knowledge map for online news，，， Decision Support Systems, vol 39,pp. 583-597,Apri. 2005)公開了一種生成層次化知識地圖的可視化技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是分類質(zhì)量高，能清晰的展示商業(yè)和醫(yī)療方面的新聞。缺點(diǎn)在高層次的分類還有欠缺，以及展示方面不夠靈活。Sungsoo Pyo的論文“旅游目的地的需求和影響的知識地圖”(“Knowledge map for tourist destinations-needs and implications“ ， Tourism Management 26, PP. 583-594,2005)公開了不同旅游目的地的知識地圖，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)依據(jù)不同的目的地類型，構(gòu)建了不同的知識地圖模型，缺點(diǎn)是對旅游目的地的詳細(xì)內(nèi)容，之間的關(guān)系等還缺乏細(xì)致的研究。Duen-Ren Liu, Chih-Kun Ke，Jia-Yuan Lee，Chun-Feng Lee 等人的“復(fù)合電子服務(wù)的知識地圖一種基于挖掘與建議耦合的系統(tǒng)平臺”(〃 Knowledge maps for composite e-services :Amining-based system platform coupling with recommendations “， Expert Systems with Applications 34，pp. 700—716，2008)公開了一種從復(fù)合電子月艮務(wù)的使用記錄中抽取知識模式，輔以數(shù)據(jù)挖掘的技術(shù)構(gòu)建知識地圖的技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)與建議系統(tǒng)相耦合并且具有協(xié)作過濾的功能，缺點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是模擬生成，有效性還需要實(shí)際檢驗(yàn)。這些知識地圖還存在如下問題需要從一個規(guī)模較大的或較為復(fù)雜的知識庫中抽取出某一個特定方面的信息，這個知識庫可能是一組文檔、一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫；而且在每次構(gòu)建知識地圖時都需要重新收集和挖掘必要的信息，顯得十分低效。由于在大多數(shù)情況下沒有足夠的信息直接從知識庫構(gòu)建所需的知識地圖，因此每次構(gòu)建一張專用的知識地圖也往往需要建立其特有的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，既增加了數(shù)據(jù)冗余，又提高了產(chǎn)生數(shù)據(jù)不一致的風(fēng)險以及維護(hù)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)， 需要以本體數(shù)據(jù)的圖結(jié)構(gòu)作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過對知識概念和知識關(guān)聯(lián)的抽象表達(dá)滿足各種不同的知識地圖的創(chuàng)建需要，并以XML的形式輸出到知識地圖顯示系統(tǒng)中。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，包括本體知識庫、知識地圖表示層和知識地圖管理層。其中本體知識庫存儲通用知識及知識間的關(guān)系，知識地圖表示層與本體知識庫相連，并用更為抽象的知識結(jié)點(diǎn)代替知識庫中的具體知識概念，同時為知識關(guān)聯(lián)引入復(fù)合運(yùn)算，知識地圖管理層與知識地圖表示層相連，并用于管理抽象知識結(jié)點(diǎn)和復(fù)合知識關(guān)聯(lián)的定義，同時將這些定義存儲于獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中，并接受生成知識地圖的請求，實(shí)現(xiàn)知識地圖的動態(tài)創(chuàng)建。所述的本體知識庫為NHRBA五元組結(jié)構(gòu)，其中N代表所有知識概念名稱的集合，H 代表N中元素之間的繼承關(guān)聯(lián)集合，R代表N中元素之間的關(guān)系類別集合，B代表R中關(guān)系類別在N中的所有具體實(shí)例集合，A是屬性集合，代表三元組(概念名，屬性名，屬性值)的集合。從而概念集N和繼承關(guān)聯(lián)集H形成了知識概念的繼承樹，樹中的所有葉子結(jié)點(diǎn)也稱為知識實(shí)例。所述的知識地圖表示層包括接口轉(zhuǎn)換模塊、抽象結(jié)點(diǎn)模塊和復(fù)合關(guān)聯(lián)模塊，其中接口轉(zhuǎn)換模塊作為本體知識庫接口的適配器并將抽象結(jié)點(diǎn)和復(fù)合關(guān)聯(lián)融入本體知識庫中，抽象結(jié)點(diǎn)模塊將知識庫中的知識實(shí)例抽象出來作為知識地圖中的結(jié)點(diǎn)，復(fù)合關(guān)聯(lián)模塊對復(fù)合關(guān)聯(lián)進(jìn)行定義和解析處理。所述的復(fù)合關(guān)聯(lián)是指級聯(lián)(CASCADE，兩個關(guān)聯(lián)首尾相連)，邏輯與(AND，兩個關(guān)聯(lián)同時滿足)，邏輯或(0R，兩個關(guān)聯(lián)至少滿足一個)，邏輯與-邏輯非(AND-N0T，左關(guān)聯(lián)滿足，右關(guān)聯(lián)不滿足)，復(fù)合關(guān)聯(lián)在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上方便地構(gòu)造出新的關(guān)聯(lián)語義。所述的知識地圖管理層根據(jù)生成請求，響應(yīng)對應(yīng)的創(chuàng)建、修改或刪除操作。所述的生成請求包括關(guān)系型請求(Relation-Request)該請求只給定關(guān)系集R， 但對于每個關(guān)系給出所需要的抽象層次數(shù)。其對應(yīng)的知識地圖將顯示位于給定抽象層次上的具有給定關(guān)聯(lián)的知識結(jié)點(diǎn)；輻射型請求(Radial-Request)該請求給定初始知識結(jié)點(diǎn)集N和關(guān)系集R，以及一個擴(kuò)展終止條件，例如最大擴(kuò)展層數(shù)，或者總結(jié)點(diǎn)數(shù)等。其對應(yīng)的知識地圖對結(jié)點(diǎn)集N在關(guān)系集R上進(jìn)行關(guān)聯(lián)擴(kuò)展，直到滿足擴(kuò)展終止條件為止；結(jié)點(diǎn)型請求 (Node-Request)該請求給定了知識結(jié)點(diǎn)集，但不給定關(guān)聯(lián)集，其對應(yīng)的知識地圖將使用任何可能的關(guān)聯(lián)將結(jié)點(diǎn)集中的知識結(jié)點(diǎn)連接起來；路徑型請求(Path-Request)該請求最基本的形式就是找出兩個給定知識結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)路徑，更復(fù)雜的形式可以是找出兩組知識結(jié)點(diǎn)之間的路徑，形成二部圖。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是將知識地圖的創(chuàng)建與現(xiàn)有本體知識庫有機(jī)地結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)通用知識地圖的自動生成，既能夠充分重用現(xiàn)有信息，減少冗余、重復(fù)的開發(fā)，又能夠及時反映知識數(shù)據(jù)庫的變化，還實(shí)現(xiàn)知識地圖的動態(tài)創(chuàng)建，同時不受應(yīng)用領(lǐng)域的限制。從而在開發(fā)和應(yīng)用上都節(jié)約了經(jīng)濟(jì)和人力成本。


圖1是本知識地圖繪制系統(tǒng)的實(shí)施架構(gòu)框圖。圖2是系統(tǒng)處理知識地圖構(gòu)建請求的主要流程。圖3是實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式下面對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括本體知識庫、知識地圖表示層和知識地圖管理層，其中本體知識庫存儲通用知識及知識間的關(guān)系，知識地圖表示層與本體知識庫相連，并用更為抽象的知識結(jié)點(diǎn)代替知識庫中的具體知識概念，同時為知識關(guān)聯(lián)引入復(fù)合運(yùn)算，知識地圖管理層與知識地圖表示層相連，并用于管理抽象知識結(jié)點(diǎn)和復(fù)合知識關(guān)聯(lián)的定義，同時將這些定義存儲于獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中，并接受生成知識地圖的請求，實(shí)現(xiàn)知識地圖的動態(tài)創(chuàng)建。所述的本體知識庫為NHRBA五元組結(jié)構(gòu)，其中N代表所有知識概念名稱的集合，H 代表N中元素之間的繼承關(guān)聯(lián)集合，R代表N中元素之間的關(guān)系類別集合，B代表R中關(guān)系類別在N中的所有具體實(shí)例集合，A是屬性集合，代表三元組(概念名，屬性名，屬性值)的集合。從而概念集N和繼承關(guān)聯(lián)集H形成了知識概念的繼承樹，樹中的所有葉子結(jié)點(diǎn)也稱為知識實(shí)例。所述的知識地圖表示層包括接口轉(zhuǎn)換模塊、抽象結(jié)點(diǎn)模塊和復(fù)合關(guān)聯(lián)模塊，其中接口轉(zhuǎn)換模塊作為本體知識庫接口的適配器并將抽象結(jié)點(diǎn)和復(fù)合關(guān)聯(lián)融入本體知識庫中，抽象結(jié)點(diǎn)模塊將知識庫中的知識實(shí)例抽象出來作為知識地圖中的結(jié)點(diǎn)，復(fù)合關(guān)聯(lián)模塊對復(fù)合關(guān)聯(lián)進(jìn)行定義和解析處理。所述的復(fù)合關(guān)聯(lián)是指級聯(lián)(CASCADE，兩個關(guān)聯(lián)首尾相連)，邏輯與(AND，兩個關(guān)聯(lián)同時滿足)，邏輯或(0R，兩個關(guān)聯(lián)至少滿足一個)，邏輯與-邏輯非(AND-N0T，左關(guān)聯(lián)滿足，右關(guān)聯(lián)不滿足)，復(fù)合關(guān)聯(lián)在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上方便地構(gòu)造出新的關(guān)聯(lián)語義。所述的知識地圖管理層根據(jù)生成請求響應(yīng)對應(yīng)的創(chuàng)建、修改或刪除操作。所述的生成請求包括關(guān)系型請求(Relation-Request)該請求只給定關(guān)系集R， 但對于每個關(guān)系給出所需要的抽象層次數(shù)。其對應(yīng)的知識地圖將顯示位于給定抽象層次上的具有給定關(guān)聯(lián)的知識結(jié)點(diǎn)；輻射型請求(Radial-Request)該請求給定初始知識結(jié)點(diǎn)集N和關(guān)系集R，以及一個擴(kuò)展終止條件，例如最大擴(kuò)展層數(shù)，或者總結(jié)點(diǎn)數(shù)等。其對應(yīng)的知識地圖對結(jié)點(diǎn)集N在關(guān)系集R上進(jìn)行關(guān)聯(lián)擴(kuò)展，直到滿足擴(kuò)展終止條件為止；結(jié)點(diǎn)型請求 (Node-Request)該請求給定了知識結(jié)點(diǎn)集，但不給定關(guān)聯(lián)集，其對應(yīng)的知識地圖將使用任何可能的關(guān)聯(lián)將結(jié)點(diǎn)集中的知識結(jié)點(diǎn)連接起來；路徑型請求(Path-Request)該請求最基本的形式就是找出兩個給定知識結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)聯(lián)路徑，更復(fù)雜的形式可以是找出兩組知識結(jié)點(diǎn)之間的路徑，形成二部圖。如圖2和圖3所示，本實(shí)施例具體應(yīng)用于從知識庫中生成按水冷、風(fēng)冷分類的發(fā)動機(jī)到相關(guān)專家的映射的知識地圖，其中所述的本體知識庫為“發(fā)動機(jī)設(shè)計”相關(guān)知識庫，包含“發(fā)動機(jī)”、“文獻(xiàn)”、“研究人員，，等概念，及其子概念和一些實(shí)例，包含從“發(fā)動機(jī)”到“文獻(xiàn)”的“相關(guān)文檔”關(guān)系，以及從“文獻(xiàn)”到“研究人員，，的“作者”關(guān)系。其中“發(fā)動機(jī)”概念是按照燃料類型劃分子概念的，具有“冷卻方式”這一屬性，而且發(fā)動機(jī)相關(guān)文獻(xiàn)的作者就是這方面的專家。所述的知識地圖表達(dá)層為用戶自定義。相比較傳統(tǒng)知識地圖過程中需要專門的程序提取數(shù)據(jù)，在本系統(tǒng)幫助下，用戶只需作出如下聲明Node 水冷發(fā)動機(jī)=N [發(fā)動機(jī)]A [冷卻方式=”水冷”]Node 風(fēng)冷發(fā)動機(jī)=N[發(fā)動機(jī)]A[冷卻方式=”風(fēng)冷”]Relation 領(lǐng)域?qū)＜?相關(guān)文檔CASCADE作者所述的知識地圖管理層接受知識地圖表達(dá)層請求后，將對所有初始結(jié)點(diǎn)用給定的關(guān)系進(jìn)行擴(kuò)展。實(shí)施例的工作過程首先如上所述的，用戶定義好知識地圖表達(dá)層的聲明，向知識地圖管理層發(fā)出如下請求Radial-Request {水冷發(fā)動機(jī)，風(fēng)冷發(fā)動機(jī)} {領(lǐng)域?qū)＜?1)}該請求的最左側(cè)表示這是一個輻射型請求，第一對花括號中列舉出所有的初始知識結(jié)點(diǎn)，第二對花括號中列出所需要的關(guān)系，并在每個關(guān)系后的圓括號中指定擴(kuò)展次數(shù)。如圖2所示，當(dāng)知識地圖管理器接受該請求后，首先解析“水冷發(fā)動機(jī)”，由于無法在知識庫原有概念中找到具有該名稱的概念，因此在用戶定義的抽象結(jié)點(diǎn)中查找。找到后對其應(yīng)用“領(lǐng)域?qū)＜摇标P(guān)系，由于無法在原始關(guān)系集中找到該關(guān)系，因此在復(fù)合關(guān)系中查找。 找到后，解析該復(fù)合關(guān)系，生成復(fù)合關(guān)系表達(dá)式的語法樹，并將“水冷發(fā)動機(jī)”概念應(yīng)用到該語法樹中。由于“水冷發(fā)動機(jī)”是抽象概念，對其應(yīng)用某個關(guān)系就是對其所代表的實(shí)例集中的每個實(shí)例應(yīng)用該關(guān)系，因此在應(yīng)用關(guān)系語法樹中的第一個關(guān)系“相關(guān)文檔”時，將獲得所有“水冷發(fā)動機(jī)”實(shí)例通過“相關(guān)文檔”關(guān)系所關(guān)聯(lián)的“文獻(xiàn)”的實(shí)例，然后由于級聯(lián)運(yùn)算的效果，將對這些“文獻(xiàn)”實(shí)例應(yīng)用“作者”關(guān)系，從而得到所有的相關(guān)“研究人員，，實(shí)例。對于“風(fēng)冷發(fā)動機(jī)”也將重復(fù)上述過程。最后得到兩個分別對應(yīng)于“水冷發(fā)動機(jī)”和“風(fēng)冷發(fā)動機(jī)”的“研究人員”的實(shí)例集合。由于請求中限制了擴(kuò)展次數(shù)為1，因此系統(tǒng)直接將當(dāng)前結(jié)果轉(zhuǎn)化為XML格式，并發(fā)送給知識地圖顯示系統(tǒng)，例如一個展示知識地圖的Flash網(wǎng)頁。本實(shí)施例將工業(yè)設(shè)計中常見的發(fā)動機(jī)相關(guān)知識作為載體，展示本發(fā)明的使用效果。本發(fā)明以本體知識庫為基礎(chǔ)，可以適用于不同領(lǐng)域的企業(yè)級知識管理系統(tǒng)，有效的降低了針對不同領(lǐng)域知識管理系統(tǒng)開發(fā)相應(yīng)知識地圖的成本，且有良好的可擴(kuò)展性和可移植性，具有開闊的使用前景。
權(quán)利要求
1.一種基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)，包括本體知識庫、知識地圖表示層和知識地圖管理層，其特征在于本體知識庫存儲通用知識及知識間的關(guān)系，知識地圖表示層與本體知識庫相連，并用更為抽象的知識結(jié)點(diǎn)代替知識庫中的具體知識概念，同時為知識關(guān)聯(lián)引入復(fù)合運(yùn)算，知識地圖管理層與知識地圖表示層相連，并用于管理抽象知識結(jié)點(diǎn)和復(fù)合知識關(guān)聯(lián)的定義，同時將這些定義存儲于獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中，并接受生成知識地圖的請求，實(shí)現(xiàn)知識地圖的動態(tài)創(chuàng)建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)，其特征是，所述的本體知識庫為NHRBA五元組結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)，其特征是，所述的知識地圖表示層包括接口轉(zhuǎn)換模塊、抽象結(jié)點(diǎn)模塊和復(fù)合關(guān)聯(lián)模塊，其中接口轉(zhuǎn)換模塊作為本體知識庫接口的適配器并將抽象結(jié)點(diǎn)和復(fù)合關(guān)聯(lián)融入本體知識庫中，抽象結(jié)點(diǎn)模塊將知識庫中的知識實(shí)例抽象出來作為知識地圖中的結(jié)點(diǎn)，復(fù)合關(guān)聯(lián)模塊對復(fù)合關(guān)聯(lián)進(jìn)行定義和解析處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)，其特征是，所述的復(fù)合關(guān)聯(lián)是指級聯(lián)、邏輯與、邏輯或、邏輯與和邏輯非，復(fù)合關(guān)聯(lián)在原有數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上方便地構(gòu)造出新的關(guān)聯(lián)語義。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)，其特征是，所述的知識地圖管理層根據(jù)生成請求響應(yīng)對應(yīng)的創(chuàng)建、修改或刪除操作。
全文摘要
一種計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域的基于本體的知識地圖繪制系統(tǒng)，包括本體知識庫、知識地圖表示層和知識地圖管理層，本體知識庫存儲通用知識及知識間的關(guān)系，知識地圖表示層與本體知識庫相連，并用更為抽象的知識結(jié)點(diǎn)代替知識庫中的具體知識概念，同時為知識關(guān)聯(lián)引入復(fù)合運(yùn)算，知識地圖管理層與知識地圖表示層相連，并用于管理抽象知識結(jié)點(diǎn)和復(fù)合知識關(guān)聯(lián)的定義，同時將這些定義存儲于獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫中，并接受生成知識地圖的請求，實(shí)現(xiàn)知識地圖的動態(tài)創(chuàng)建。本發(fā)明需要以本體數(shù)據(jù)的圖結(jié)構(gòu)作為基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通過對知識概念和知識關(guān)聯(lián)的抽象表達(dá)滿足各種不同的知識地圖的創(chuàng)建需要，并以XML的形式輸出到知識地圖顯示系統(tǒng)中。
文檔編號G06F17/30GK102184194SQ20111009936
公開日2011年9月14日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者唐琦, 朱小文, 王楷翔, 王英林, 王齊成, 郭俊 申請人:上海交通大學(xué)