CN101504645A

CN101504645A - 一种基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法

Info

Publication number: CN101504645A
Application number: CNA2008100335052A
Authority: CN
Inventors: 乔海兵; 王鹏海
Original assignee: SHANGHAI TANRUI INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI TANRUI INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-02-04
Filing date: 2008-02-04
Publication date: 2009-08-12

Abstract

本发明公开了一种基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法。该方法先将领域专家和软件工程师一起对领域概念利用MDT建模工具进行表达，该表达采用自然语言；然后在MDT建模工具的MDT管理器中通过所建立的模型引擎和数据引擎分别产生MDT模型和数据模型，并分别存入存储介质中。该方法在数据库建模基础上向前发展了一大步，能将建模和对领域概念进行表述等同起来，通过后台的建模引擎和其前台界面“MDT建模工具”直接参与建模以保证建成数据模型的准确性和完整性，这样通过数据引擎、数据存取也无须再写程序。

Description

一种基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法

技术领域：

本发明涉及计算机软件、数据建模、数据存贮以及元数据管理技术领域，特别涉及一种基于自定义元数据(MetaData Type)的领域概念和知识建模方法。

背景技术：

绝大部分的计算机信息系统都需要将领域的概念和知识及其产生的大量数据转换成某种形式存放于计算机磁盘上面，而且反过来将磁盘的数据读出来，转换成与领域概念和知识有关的信息。比如一个“病人”概念，包括“姓名”、“年龄”、“籍贯”属性，存放于磁盘上某一层域上。姓名、年龄等信息存放于不同磁盘的不同字节上。在读取信息时，再将不同的字段上的内容填回“姓名”、“年龄”属性上，从而产生意义。

将领域概念与物理磁盘之间建立关系的过程可以被称为“数据建模”。“建模”过程通常是一个十分复杂的技术问题，底层涉及到计算机操作系统，存贮设备等多方面的问题，上层则设计到领域数据模型的理解、分析和确定。

关系数据库(以及对象数据库)的出现初步地解决了建模问题。通常的做法是：

(1)软件专家与领域专家交流，软件专家理解领域数据模型；

(2)软件专家根据自己对领域数据模型的理解，用数据库提供商的工具进行数据库建模；

(3)软件专家运用建模完毕的数据库模型进行编辑，包括运用数据库语言对数据进行寸取操作；

(4)领域专家对上述第(3)步的结果提出修正和改进意见；

软件专家根据领域专家提出的意见，若有必要重复上述(1)，(2)，(3)，(4)步。

这种技术方案迄今为止为大部分软件发展商采用，但是它存在着下列问题。

(1).关系数据库

关系数据库也有一定程度的数据模型和数据分离机制，其在其系统表(System Table)中的数据字典，数据库就是他的数据模型。但是这个数据模型本质上是和数据紧耦合，并且是为数据服务的。关系数据库的建模通常是由E-R图或UML图开始，亦可从E-R或UML图直接生成的数据库的表结构开始，但是程序员并不能通过对E-R或UML图进行编码操作来实现最终的应用，同样，大多情况下也不能在系统上线后再去直接更改关系数据库的模型。

此外，数据库的设计必须由软件工程师进行，而且数据库建模完成以后，还必须由软件工程师另外编写程序实现数据的存取。不同数据库产品之间的数据绝大部分互不兼容。

(2).数据操作的软件如or mapping，如Hibernote，

此类只是帮助软件工程师进行程序开发的工具，而无明确的模型引擎和数据引擎的概念，也没有独立抽象数据模型的概念。

另一方面，上述提到的计算机软件的数据建模步骤其重点是软件工程师与领域专家对问题域概念进行反复和充分的交流，然后由软件工程师进行软件包括数据库的设计。最后的软件交由领域专家使用，领域专家提供反馈意见，软件工程师进行修改，而这一过程可能反复多次，视领域问题的复杂程度，软件工程师的经验和能力，以及问题域的演变。

上述这种技术方案尽管被广泛采用，但是下列问题严重地阻碍了这种软件技术解决更加复杂和更加深度的问题，这些问题具体还包括：

(1)软件实施的重复劳动，从领域概念到计算机数据模型通常都采用相似的步骤和技术，即使是同样的概念，比如医院的病人，几乎每家软件公司都要自己实施一遍。

(2)对于领域概念建模设计和实施的随意化。软件的设计和实施由软件工程师进行，同样的概念交由不同的软件工程师将产生不同的软件，经过这一过程产生了互不相容的软件，尽管领域概念是一样的。

(3)领域专家和软件工程师交流时容易产生误解、缺漏和其它种类的信息损失，这问题是事实上公认的软件工程中经常遇到的问题。

(4)数据模型隐藏于数据库表结构和程序中，即使是软件工程师也不容易轻易看懂，更何况领域专家，这样对数据模型准确性的判断，以及软件的维护和升级均会产生相当大的困难。

(5)数据模型很难升级以适应不断变化的需求，因为任何改变均需修改数据库表结构的程序，而修改往往十分困难，尤其对已运行的软件。

发明内容：

鉴于上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于自定义元数据(MetaData Type)的领域概念和知识建模方法。该方法在数据库建模基础上向前发展了一大步，能将建模和对领域概念进行表述等同起来，通过后台的建模引擎和其前台界面“MDT建模工具”直接参与建模以保证建成数据模型的准确性和完整性，这样通过数据引擎、数据存取也无须再写程序。

本发明的具体技术方案如下：

该建模方法(MDT)基于元数据上的数据类型概念(MDT，MetaData Type)，先将领域专家和软件工程师一起对领域概念利用MDT建模工具进行表达，该表达采用自然语言。然后在MDT建模工具的MDT管理器中通过所建立的模型引擎和数据引擎分别产生MDT模型和数据模型，并分别存入存储介质中。

按照上述方法过程能够实现模型与数据的分离，使得计算机信息模型变得更加精确、统一，并具有以往技术方案所不具有的进化发展的能力。

上述提及的MDT模型的建立过程是利用MDT建模工具新建一个新的元数据，同时建立与该元数据相关的属性定义，并将这些属性定义加入该元数据的概念中。这样关于此新元数据的定义既告完成，并不再需要进行数据库建立表结构和编写程序进行读写修改操作。

上述提及的数据模型的使用过程是领域专家或者信息使用者利用MDT软件通过模型引擎取得概念含义；同时通过数据引擎存贮数据及产生DB查询。

方法中涉及的模型引擎用来存贮领域数据和知识数据的相关信息(或称元数据信息)。

方法中涉及的数据引擎通过运用关系数据库实现的与物理磁盘之间数据寸取操作，使其产生的数据模型与物理磁盘联系起来。

另外，建模完成后，对于此概念的数据操作(存取修改)均由MDT的系统软件进行。

本发明方法的技术效果如下：

(1)建模过程变得简单；

由上所述，通过MDT建模方式只需用MDT建模工具对概念进行描述，而不需要再对数据库进行操作，也无须编写程序，所以大大地减少了从领域模型到计算机模型转换时的重复劳动，同时因为领域专家和软件工程师一起用近于自然语言的方式对数据进行建模，所以大大地减少了因交流和理解不完整而引起的问题。

(2)元数据模型语义清晰；

用MDT建模而产生的数据模型一目了然，领域专家和软件工程师都看得清清楚楚，这与正常的隐藏于程序和数据库表结构中的数据模型相比就具有相当大的优势。

(3).模型独立于数据而存在，更切合领域概念的描述要素和特征。也可以大大降低传统方法数据与模型的耦合程度。

另外，该方法中涉及的MDT的数据模型是抽象独立的，它实现了数据模型与数据的分离，MDT可以支持不同的数据库和操作系统，所以修改数据模型只需对MDT进行修改，而无须在数据库和程序层次上进行修改，所以大大地提高了系统升级的效率。

附图说明：

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明方法的框图。

图2为使用本发明的数据模型的框图。

具体实施方式：

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

按照上述技术方案，在具体实现过程中为解决领域数据与磁盘字节之间的关联和转换所产生的问题，本发明所提供的MDT建模方法创造了两个关键构件：模型引擎和数据引擎。模型引擎主要功能是存贮领域数据和知识数据的相关信息，或称元数据信息，而数据引擎则运用关系数据库已经实现的与物理磁盘之间数据寸取操作，将模型引擎的数据模型与物理磁盘联系起来。

上述涉及的数据引擎和模型引擎是相互独立的，它们在一起合作实现了模型和数据的分离，从而也达到了如前所述的许多优点。

参见图1，具体建模过程为先将领域专家和软件工程师一起对领域概念利用MDT建模工具进行表达，该表达采用自然语言。然后在MDT建模工具的MDT管理器中通过所建立的模型引擎和数据引擎分别产生MDT模型和数据模型，并分别存入存储介质中。

参见图2，数据模型的使用过程是领域专家或者信息使用者利用MDT软件通过模型引擎取得概念含义；同时通过数据引擎存贮数据及产生DB查询。

以下为用本发明方法所实现的一具体事例：

例如用MDT建模对血压这个概念进行建模。

(1).在MDT建模工具上新建一个新的MDT，名字为“血压”。

(2).血压概念包括舒张压和收缩压，所以要建立收缩/舒张压的属性定义。

(3).将舒张压和收缩压的属性定义加入血压的概念。

这样关于血压的定义既告完成，并不再需要进行数据库建立表结构和编写程序进行读写修改操作。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1、一种基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法，其特征在于，该方法先将领域专家和软件工程师一起对领域概念利用MDT建模工具进行表达，该表达采用自然语言；然后在MDT建模工具的MDT管理器中通过所建立的模型引擎和数据引擎分别产生MDT模型和数据模型，并分别存入存储介质中。

2、根据权利要求1的基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法，其特征在于，所述MDT模型的建立过程是利用MDT建模工具新建一个新的元数据，同时建立与该元数据相关的属性定义，并将这些属性定义加入该元数据的概念中；这样关于此新元数据的定义既告完成，并不再需要进行数据库建立表结构和编写程序进行读写修改操作。

3、根据权利要求1的基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法，其特征在于，所述数据模型的使用过程是领域专家或者信息使用者利用MDT软件通过模型引擎取得概念含义；同时通过数据引擎存贮数据及产生DB查询。

4、根据权利要求3的基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法，其特征在于，方法中涉及的模型引擎用来存贮领域数据和知识数据的相关信息。

5、根据权利要求3的基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法，其特征在于，方法中涉及的数据引擎通过运用关系数据库实现的与物理磁盘之间数据寸取操作，使其产生的数据模型与物理磁盘联系起来。

6、根据权利要求1的基于自定义元数据的领域概念和知识建模方法，其特征在于，建模完成后，对于此概念的数据操作(存取修改)均由MDT的系统软件进行。