CN102184194B - 基于本体的知识地图绘制系统 - Google Patents

Abstract

一种计算机应用技术领域的基于本体的知识地图绘制系统，包括：本体知识库、知识地图表示层和知识地图管理层，本体知识库存储通用知识及知识间的关系，知识地图表示层与本体知识库相连，并用更为抽象的知识结点代替知识库中的具体知识概念，同时为知识关联引入复合运算，知识地图管理层与知识地图表示层相连，并用于管理抽象知识结点和复合知识关联的定义，同时将这些定义存储于独立的数据库中，并接受生成知识地图的请求，实现知识地图的动态创建。本发明需要以本体数据的图结构作为基本数据结构，通过对知识概念和知识关联的抽象表达满足各种不同的知识地图的创建需要，并以XML的形式输出到知识地图显示系统中。

Description

基于本体的知识地图绘制系统

技术领域

本发明涉及的是一种计算机应用领域的装置，具体是一种基于本体的知识地图绘制系统。

背景技术

知识地图是知识库中的信息和知识的合理整合，不仅能展现出丰富的知识资源，更能表现出组织内部或外部相关知识资源的类型、特征及知识之间的相互关系。知识地图有助于知识的重复利用，减少冗余，提高知识检索效果；能发现“知识孤岛”并建立相关联系，有助于知识共享，还有利于知识的学习。

经过对现有技术的检索发现，T.-H.Ong，H.Chen，W-k.Sung和B.Zhu等人的“Newsmap：一种在线新闻的知识地图”(“Newsmap：A knowledge map for online news”，Decision Support Systems，vol 39，pp.583-597，Apri.2005)公开了一种生成层次化知识地图的可视化技术，该技术的优点是分类质量高，能清晰的展示商业和医疗方面的新闻。缺点在高层次的分类还有欠缺，以及展示方面不够灵活。

Sungsoo Pyo的论文“旅游目的地的需求和影响的知识地图”(″Knowledge map for touristdestinations-needs and implications″，Tourism Management 26，pp.583-594，2005)公开了不同旅游目的地的知识地图，该技术的优点依据不同的目的地类型，构建了不同的知识地图模型，缺点是对旅游目的地的详细内容，之间的关系等还缺乏细致的研究。

Duen-Ren Liu，Chih-Kun Ke，Jia-Yuan Lee，Chun-Feng Lee等人的“复合电子服务的知识地图：一种基于挖掘与建议耦合的系统平台”(″Knowledge maps for composite e-services：Amining-based system platform coupling with recommendations″，Expert Systems withApplications 34，pp.700-716，2008)公开了一种从复合电子服务的使用记录中抽取知识模式，辅以数据挖掘的技术构建知识地图的技术，该技术的优点与建议系统相耦合并且具有协作过滤的功能，缺点是实验数据是模拟生成，有效性还需要实际检验。

这些知识地图还存在如下问题：需要从一个规模较大的或较为复杂的知识库中抽取出某一个特定方面的信息，这个知识库可能是一组文档、一个关系数据库；而且在每次构建知识地图时都需要重新收集和挖掘必要的信息，显得十分低效。由于在大多数情况下没有足够的信息直接从知识库构建所需的知识地图，因此每次构建一张专用的知识地图也往往需要建立其特有的数据库结构，既增加了数据冗余，又提高了产生数据不一致的风险以及维护成本。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种基于本体的知识地图绘制系统，需要以本体数据的图结构作为基本数据结构，通过对知识概念和知识关联的抽象表达满足各种不同的知识地图的创建需要，并以XML的形式输出到知识地图显示系统中。

本发明是通过以下技术方案实现的，包括：本体知识库、知识地图表示层和知识地图管理层。其中：本体知识库存储通用知识及知识间的关系，知识地图表示层与本体知识库相连，并用更为抽象的知识结点代替知识库中的具体知识概念，同时为知识关联引入复合运算，知识地图管理层与知识地图表示层相连，并用于管理抽象知识结点和复合知识关联的定义，同时将这些定义存储于独立的数据库中，并接受生成知识地图的请求，实现知识地图的动态创建。

所述的本体知识库为NHRBA五元组结构，其中：N代表所有知识概念名称的集合，H代表N中元素之间的继承关联集合，R代表N中元素之间的关系类别集合，B代表R中关系类别在N中的所有具体实例集合，A是属性集合，代表三元组(概念名，属性名，属性值)的集合。从而概念集N和继承关联集H形成了知识概念的继承树，树中的所有叶子结点也称为知识实例。

所述的知识地图表示层包括：接口转换模块、抽象结点模块和复合关联模块，其中：接口转换模块作为本体知识库接口的适配器并将抽象结点和复合关联融入本体知识库中，抽象结点模块将知识库中的知识实例抽象出来作为知识地图中的结点，复合关联模块对复合关联进行定义和解析处理。

所述的复合关联是指：级联(CASCADE，两个关联首尾相连)，逻辑与(AND，两个关联同时满足)，逻辑或(OR，两个关联至少满足一个)，逻辑与-逻辑非(AND-NOT，左关联满足，右关联不满足)，复合关联在原有数据的基础上方便地构造出新的关联语义。

所述的知识地图管理层根据生成请求，响应对应的创建、修改或删除操作。

所述的生成请求包括：关系型请求(Relation-Request)：该请求只给定关系集R，但对于每个关系给出所需要的抽象层次数。其对应的知识地图将显示位于给定抽象层次上的具有给定关联的知识结点；辐射型请求(Radial-Request)：该请求给定初始知识结点集N和关系集R，以及一个扩展终止条件，例如最大扩展层数，或者总结点数等。其对应的知识地图对结点集N在关系集R上进行关联扩展，直到满足扩展终止条件为止；结点型请求(Node-Request)：该请求给定了知识结点集，但不给定关联集，其对应的知识地图将使用任何可能的关联将结点集中的知识结点连接起来；路径型请求(Path-Request)：该请求最基本的形式就是找出两个给定知识结点之间的关联路径，更复杂的形式可以是找出两组知识结点之间的路径，形成二部图。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：将知识地图的创建与现有本体知识库有机地结合起来，实现通用知识地图的自动生成，既能够充分重用现有信息，减少冗余、重复的开发，又能够及时反映知识数据库的变化，还实现知识地图的动态创建，同时不受应用领域的限制。从而在开发和应用上都节约了经济和人力成本。

附图说明

图1是本知识地图绘制系统的实施架构框图。

图2是系统处理知识地图构建请求的主要流程。

图3是实施例示意图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：本体知识库、知识地图表示层和知识地图管理层，其中：本体知识库存储通用知识及知识间的关系，知识地图表示层与本体知识库相连，并用更为抽象的知识结点代替知识库中的具体知识概念，同时为知识关联引入复合运算，知识地图管理层与知识地图表示层相连，并用于管理抽象知识结点和复合知识关联的定义，同时将这些定义存储于独立的数据库中，并接受生成知识地图的请求，实现知识地图的动态创建。

所述的本体知识库为NHRBA五元组结构，其中：N代表所有知识概念名称的集合，H代表N中元素之间的继承关联集合，R代表N中元素之间的关系类别集合，B代表R中关系类别在N中的所有具体实例集合，A是属性集合，代表三元组(概念名，属性名，属性值)的集合。从而概念集N和继承关联集H形成了知识概念的继承树，树中的所有叶子结点也称为知识实例。

所述的知识地图表示层包括：接口转换模块、抽象结点模块和复合关联模块，其中：接口转换模块作为本体知识库接口的适配器并将抽象结点和复合关联融入本体知识库中，抽象结点模块将知识库中的知识实例抽象出来作为知识地图中的结点，复合关联模块对复合关联进行定义和解析处理。

所述的复合关联是指：级联(CASCADE，两个关联首尾相连)，逻辑与(AND，两个关联同时满足)，逻辑或(OR，两个关联至少满足一个)，逻辑与-逻辑非(AND-NOT，左关联满足，右关联不满足)，复合关联在原有数据的基础上方便地构造出新的关联语义。

所述的知识地图管理层根据生成请求响应对应的创建、修改或删除操作。

所述的生成请求包括：关系型请求(Relation-Request)：该请求只给定关系集R，但对于每个关系给出所需要的抽象层次数。其对应的知识地图将显示位于给定抽象层次上的具有给定关联的知识结点；辐射型请求(Radial-Request)：该请求给定初始知识结点集N和关系集R，以及一个扩展终止条件，例如最大扩展层数，或者总结点数等。其对应的知识地图对结点集N在关系集R上进行关联扩展，直到满足扩展终止条件为止；结点型请求(Node-Request)：该请求给定了知识结点集，但不给定关联集，其对应的知识地图将使用任何可能的关联将结点集中的知识结点连接起来；路径型请求(Path-Request)：该请求最基本的形式就是找出两个给定知识结点之间的关联路径，更复杂的形式可以是找出两组知识结点之间的路径，形成二部图。

如图2和图3所示，本实施例具体应用于从知识库中生成按水冷、风冷分类的发动机到相关专家的映射的知识地图，其中：

所述的本体知识库为“发动机设计”相关知识库，包含“发动机”、“文献”、“研究人员”等概念，及其子概念和一些实例，包含从“发动机”到“文献”的“相关文档”关系，以及从“文献”到“研究人员”的“作者”关系。其中“发动机”概念是按照燃料类型划分子概念的，具有“冷却方式”这一属性，而且发动机相关文献的作者就是这方面的专家。

所述的知识地图表达层为用户自定义。相比较传统知识地图过程中需要专门的程序提取数据，在本系统帮助下，用户只需作出如下声明：

Node：水冷发动机：＝N[发动机]A[冷却方式＝”水冷”]

Node：风冷发动机：＝N[发动机]A[冷却方式＝”风冷”]

Relation：领域专家：＝相关文档CASCADE作者

所述的知识地图管理层接受知识地图表达层请求后，将对所有初始结点用给定的关系进行扩展。

实施例的工作过程：首先如上所述的，用户定义好知识地图表达层的声明，向知识地图管理层发出如下请求：

Radial-Request：{水冷发动机，风冷发动机}{领域专家(1)}该请求的最左侧表示这是一个辐射型请求，第一对花括号中列举出所有的初始知识结点，第二对花括号中列出所需要的关系，并在每个关系后的圆括号中指定扩展次数。

如图2所示，当知识地图管理器接受该请求后，首先解析“水冷发动机”，由于无法在知识库原有概念中找到具有该名称的概念，因此在用户定义的抽象结点中查找。找到后对其应用“领域专家”关系，由于无法在原始关系集中找到该关系，因此在复合关系中查找。找到后，解析该复合关系，生成复合关系表达式的语法树，并将“水冷发动机”概念应用到该语法树中。由于“水冷发动机”是抽象概念，对其应用某个关系就是对其所代表的实例集中的每个实例应用该关系，因此在应用关系语法树中的第一个关系“相关文档”时，将获得所有“水冷发动机”实例通过“相关文档”关系所关联的“文献”的实例，然后由于级联运算的效果，将对这些“文献”实例应用“作者”关系，从而得到所有的相关“研究人员”实例。对于“风冷发动机”也将重复上述过程。最后得到两个分别对应于“水冷发动机”和“风冷发动机”的“研究人员”的实例集合。由于请求中限制了扩展次数为1，因此系统直接将当前结果转化为XML格式，并发送给知识地图显示系统，例如一个展示知识地图的Flash网页。

本实施例将工业设计中常见的发动机相关知识作为载体，展示本发明的使用效果。本发明以本体知识库为基础，可以适用于不同领域的企业级知识管理系统，有效的降低了针对不同领域知识管理系统开发相应知识地图的成本，且有良好的可扩展性和可移植性，具有开阔的使用前景。

Claims (1)

1.一种基于本体的知识地图绘制系统，包括：本体知识库、知识地图表示层和知识地图管理层，其特征在于：本体知识库存储通用知识及知识间的关系，知识地图表示层与本体知识库相连，并用更为抽象的知识结点代替本体知识库中的具体知识概念，同时为知识关联引入复合运算，知识地图管理层与知识地图表示层相连，并用于管理抽象知识结点和复合知识关联的定义，同时将这些定义存储于独立的数据库中，并接受生成知识地图的请求，实现知识地图的动态创建；

所述的本体知识库为NHRBA五元组结构，其中：N代表所有知识概念名称的集合，H代表N中元素之间的继承关联集合，R代表N中元素之间的关系类别集合，B代表R中关系类别在N中的所有具体实例集合，A是属性集合，代表由概念名、属性名和属性值构成的三元组的集合，概念集合N和继承关联集合H形成了知识概念的继承树，树中的所有叶子结点称为知识实例；

所述的知识地图表示层包括：接口转换模块、抽象结点模块和复合知识关联模块，其中：接口转换模块作为本体知识库接口的适配器，将抽象结点和复合知识关联引入本体知识库中，抽象结点模块将本体知识库中的知识实例抽象出来作为知识地图中的结点，复合知识关联模块对复合知识关联关系进行定义和解析处理；用户可自定义抽象结点和复合知识关联关系；

所述的复合知识关联是指：级联，逻辑与，逻辑或，逻辑与-逻辑非，复合知识关联在原有数据基础上方便地构造出新的关联语义；

所述的知识地图管理层根据生成知识地图的请求，响应对应的创建、修改或删除操作。

Images