基于本体的概念建模可视化认知支持

论文摘要

随着我军新军事变革的不断深化,军队信息化工程建设中存在着概念不统一、知识表示各成体系的混乱状况,造成了需求分析、互联互操作、知识共享和复用等方面的瓶颈。军事概念建模是解决这类问题的途径之一。鉴于军事活动的复杂性,其概念建模过程非常繁复,建模人员将会面临巨大的认知负担,本文针对概念建模的可视化认知支持开展了相关研究工作,目的是帮助建模人员快速建模,及时分析和解构概念模型,降低概念模型的开发难度和成本,进而提高军事概念建模水平,促进概念模型的演化和复用。在分析本体论与军事概念建模关系的基础上,提出从本体论角度研究概念建模可视化认知支持的思路。综合了认知科学和计算机技术,对认知支持和信息可视化相关理论进行讨论。通过把本体视为一种网络结构,围绕军事概念建模工具的实现展开研究,探讨了概念建模过程中的可视化认知支持手段。本文基于本体论具体提出了两个层次的研究任务:一是知识表示层的图形化描述语言研究:即通过定义本体的图形化描述语言,规范了本体的图形化建模方法,提供共同和通用的本体可视化认知视图;二是在软件实现层上研究概念建模的可视化认知支持:提出开源代码改造开发的思路,重点开发了一款基于protégé的“关联信息综合查询”插件,用表格形式来辅助网络图呈现本体中的关联信息,并通过对protégé代码的改造整合出了一款可视化军事概念建模工具。在研究中,我们还以防空体系的概念建模为应用,通过运用可视化工具对建模人员进行认知支持,综合研究了该工具的可视化认知要素,探讨了相关的方法和手段。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.1.1 军队信息化建设的现实需求
• 1.1.2 基于本体论的概念建模思想
• 1.1.3 概念建模人员面临的问题
• 1.1.4 认知支持的重要意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.2.1 军事概念模型研究
• 1.2.2 本体论及编辑工具
• 1.2.3 可视化认知支持
• 1.3 课题研究的主要内容
• 1.4 本文的写作思路和结构
• 第二章 相关背景知识
• 2.1 知识表示的相关研究
• 2.2 本体论基础
• 2.2.1 本体的定义及分类
• 2.2.2 本体的功能
• 2.2.3 本体的形式化描述
• 2.2.4 本体描述语言
• 2.3 可视化相关理论
• 2.3.1 图论
• 2.3.2 信息可视化研究
• 第三章 本体图形化描述语言建模研究
• 3.1 基于图的数学建模
• 3.2 本体的图形化语言建模
• 3.2.1 图形化描述语言定义
• 3.2.2 嵌套图
• 3.2.3 网络图
• 第四章 军事概念建模工具开发
• 4.1 Protégé框架介绍
• 4.1.1 设计架构
• 4.1.2 源代码结构
• 4.1.3 Protégé扩展开发简介
• 4.2 面向认知支持的建模工具扩展
• 4.3 关联信息综合查询插件开发
• 4.3.1 需求分析
• 4.3.2 开发步骤
• 4.3.3 分隔式窗体设计
• 4.3.4 空tab窗体的实现
• 4.3.5 类与实例浏览器
• 4.3.6 模糊信息查询模块
• 4.3.7 选择查询模块
• 4.4 界面改造
• 第五章 案例应用展示
• 5.1 防空体系的概念建模
• 5.2 基于图形语言的可视化认知支持
• 5.2.1 多维结构视图
• 5.2.2 辅助功能对可视化的增强
• 5.3 关联信息综合查询
• 5.4 分布式本体协作开发
• 5.5 效果分析与评价
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果
• 附录 A Protégé程序主要资源包简介
• 附录 B 关联信息综合查询插件主要源代码