基于数据库和推理机的OWL本体查询技术的研究

论文摘要

万维网中信息量的迅速增加使得用户很难访问所需的信息。作为下一代网络,语义网旨在利用机器可读的元数据使用户更加方便地访问网络中的信息。近年来,本体作为领域知识一种共享的明确的形式化的描述,在语义网中扮演着非常重要的角色。随着本体越来越多地运用在语义网中,如何有效地查询本体信息变得非常重要。鉴于当前本体查询中使用数据库无法完整存储本体信息以及使用推理机无法处理含有大量实例的本体,本论文研究了如何整合数据库和DL推理机来支持本’体查询并提出了一种新的本体查询策略。该方法利用DL推理机来执行本体库中的TBox推理,利用数据库来存储本体中的显式信息和经过推理后得到的隐含数据,并借助SQL语句来实现OWL本体中隐含的推理规则。首先,本文讨论了几种常见的存储OWL本体的数据库模式,分析了各自的优缺点,并给出了本体数据库存储模式的设计原则。接着,根据此设计原则设计了一种支持本体查询的数据库模式,给出了本体中概念、属性、个体以及概念断言、属性断言的数据库存储形式以及设计思想,从而借助推理机将本体中的信息存储到数据库中以支持用户对本体的查询。其次,研究了本体公理中蕴含的推理规则,提出在本体导入和本体查询两个阶段实现本体推理以平衡本体导入时间和本体查询响应时间。最后,重点讨论了本体中的TBox查询和ABox查询以及其下的各类子查询,结合数据库中存储的本体信息通过SQL语句实现了本体公理中蕴含的推理规则查询本体中的隐含信息,并给出了基于数据库的本体查询算法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 本体查询的研究现状
• 1.3 论文内容及组织结构
• 第2章 本体的相关理论知识
• 2.1 本体的概念及其存储方法
• 2.1.1 本体的概念
• 2.1.2 本体的存储方法
• 2.2 本体描述语言OWL
• 2.2.1 OWL本体及其结构
• 2.2.2 OWL的类、属性、个体
• 2.2.3 OWL中的等价和不等价
• 2.3 描述逻辑与OWL
• 2.3.1 描述逻辑简介
• 2.3.2 描述逻辑与OWL的对应关系
• 2.4 常用的推理机
• 第3章 面向查询的OWL本体存储方法
• 3.1 本体存储模式的分析
• 3.1.1 基于关系数据库的本体存储模式
• 3.1.2 存储模式的设计原则
• 3.2 面向查询的OWL本体存储模式的设计
• 3.2.1 本体中原子信息的存储
• 3.2.2 类构造子的存储
• 3.2.3 TBox公理的存储
• 3.2.4 ABox断言的存储
• 3.3 小结
• 第4章 基于数据库的OWL本体查询
• 4.1 基于数据库的OWL本体查询机制
• 4.1.1 基于数据库的OWL本体查询思想
• 4.1.2 OWL本体的预处理和导入
• 4.2 基于数据库的本体模式查询
• 4.2.1 概念层次关系的查询
• 4.2.2 角色层次关系的查询
• 4.2.3 等价关系的查询
• 4.3 基于数据库的本体实例查询
• 4.3.1 概念断言的查询
• 4.3.2 角色断言的查询
• 4.4 小结
• 第5章 系统设计与实验分析
• 5.1 系统设计
• 5.1.1 体系结构
• 5.1.2 系统功能
• 5.1.3 系统界面
• 5.2 实验分析
• 5.2.1 测试环境
• 5.2.2 实验数据
• 5.2.3 性能分析
• 5.3 小结
• 第6章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢