面向語(yǔ)義的信息集成系統(tǒng)關(guān)鍵問(wèn)題研究.pdf

1、在圍繞信息集成系統(tǒng)的研究中,各自治數(shù)據(jù)源的異構(gòu)性可以被劃分為：平臺(tái)異構(gòu)、操作系統(tǒng)異構(gòu)、數(shù)據(jù)模型異構(gòu)、模式異構(gòu)和由此帶來(lái)的語(yǔ)義異構(gòu)等幾個(gè)不同的層次。其中,語(yǔ)義異構(gòu)是這些異構(gòu)問(wèn)題中相對(duì)較難解決的一類異構(gòu),而且語(yǔ)義異構(gòu)的存在也影響著信息集成系統(tǒng)信息共享的程度。信息集成系統(tǒng)中語(yǔ)義沖突的解決是屏蔽語(yǔ)義異構(gòu)、實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義互操作的基礎(chǔ)。 不論采用C/S還是B/S結(jié)構(gòu),目前的信息系統(tǒng)中仍有相當(dāng)部分的后臺(tái)數(shù)據(jù)是以結(jié)構(gòu)化的方式存儲(chǔ)的,因此異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)集成

2、時(shí)其語(yǔ)義沖突的解決是信息集成研究的一類重點(diǎn)問(wèn)題。由于語(yǔ)義沖突廣泛存在于信息集成過(guò)程的不同層次,因此信息集成系統(tǒng)從實(shí)例集成、模式集成、概念集成到查詢處理的各個(gè)階段,都需要對(duì)語(yǔ)義沖突問(wèn)題進(jìn)行處理。 本文對(duì)信息集成過(guò)程的不同階段會(huì)遇到的語(yǔ)義沖突問(wèn)題,進(jìn)行了分析和探討,并圍繞面向語(yǔ)義的信息集成系統(tǒng)這一概念,對(duì)實(shí)例集成中數(shù)據(jù)的語(yǔ)義轉(zhuǎn)換、支持時(shí)態(tài)語(yǔ)義的本體模型、面向語(yǔ)義的查詢系統(tǒng)、以及查詢連接優(yōu)化等問(wèn)題展開(kāi)研究。 在簡(jiǎn)要介紹了信息集

3、成技術(shù)的研究現(xiàn)狀后,首先對(duì)信息集成的3種典型方法做了分析和比較,介紹了基于SQL重現(xiàn)法的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制技術(shù)的混合式信息集成系統(tǒng)架構(gòu),在此基礎(chǔ)上提出了基于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制的面向語(yǔ)義的混合式信息集成系統(tǒng)架構(gòu)(Semantic-Oriented based on Heterogeneous Database Replication Infrastructure for Hybrid Information Integration System,

4、簡(jiǎn)稱SOHDR)。其次針對(duì)該架構(gòu),本文詳細(xì)闡述了該架構(gòu)中用于實(shí)現(xiàn)增量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)集中的自動(dòng)語(yǔ)義轉(zhuǎn)換層。接下來(lái)針對(duì)概念集成時(shí)刻必然會(huì)遇到的概念間的時(shí)態(tài)語(yǔ)義差異,提出了有時(shí)態(tài)本體模型及其存儲(chǔ)管理。然后針對(duì)這種混合式架構(gòu)在查詢處理過(guò)程中會(huì)遇到的語(yǔ)義問(wèn)題,給出了該架構(gòu)下面向語(yǔ)義的查詢處理方案,并且進(jìn)行了查詢連接優(yōu)化的探討。最后對(duì)研究工作進(jìn)行了總結(jié)和展望。 論文在以下方面作了有益的探索和創(chuàng)新性工作。 (1)對(duì)信息集成系統(tǒng)中不同層次的語(yǔ)

5、義沖突進(jìn)行了分析,闡述了全階段語(yǔ)義異構(gòu)問(wèn)題的存在,給出了面向語(yǔ)義的信息集成系統(tǒng)概念,提出了一種基于異構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)復(fù)制的面向語(yǔ)義的混合式信息集成系統(tǒng)架構(gòu)(下稱SOHDR)。SOHDR是后續(xù)研究?jī)?nèi)容的基礎(chǔ)。 (2)針對(duì)SOHDR,本文闡述了增量數(shù)據(jù)集中時(shí)用于解決語(yǔ)義沖突的自動(dòng)語(yǔ)義轉(zhuǎn)換層的必要性,并給出了基于規(guī)則的自動(dòng)語(yǔ)義轉(zhuǎn)換方法AuSTR,詳細(xì)闡述了AuSTR方法中的元數(shù)據(jù)集和語(yǔ)義轉(zhuǎn)換規(guī)則集兩個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、基于邏輯主鍵與全字段匹配的實(shí)

6、體辨識(shí)算法Location和觸發(fā)器自動(dòng)生成器。最后詳細(xì)闡述了自動(dòng)語(yǔ)義轉(zhuǎn)換層對(duì)各類語(yǔ)義沖突的解決策略。AuSTR方法在工程項(xiàng)目中的成功應(yīng)用,證明了該方法的有效性。 (3)本文提出了有時(shí)態(tài)本體模型和雙時(shí)態(tài)本體模型。通過(guò)給本體模型增加有效時(shí)間和版本時(shí)間維度的信息,能夠提高信息集成系統(tǒng)中全局概念模型對(duì)時(shí)態(tài)語(yǔ)義差異的表達(dá)能力?；跁r(shí)間區(qū)間的13種相互關(guān)系,分別推導(dǎo)了對(duì)有時(shí)態(tài)本體求取指定時(shí)間點(diǎn)的本體快照和指定時(shí)間區(qū)間內(nèi)本體片段的定理。此外,

7、本文實(shí)現(xiàn)了有時(shí)態(tài)本體管理原型系統(tǒng)。原型系統(tǒng)上的實(shí)驗(yàn)證明了上述2個(gè)定理的正確性,反映了在本體中保存時(shí)態(tài)信息的必要性和原型系統(tǒng)管理有時(shí)態(tài)本體的有效性。 (4)針對(duì)SOHDR在查詢過(guò)程中將會(huì)遇到的語(yǔ)義沖突,本文給出了適用于該架構(gòu)的查詢方案。此查詢方案不但能解決查詢過(guò)程中實(shí)例級(jí)的語(yǔ)義沖突,而且對(duì)個(gè)性化語(yǔ)義查詢進(jìn)行了專門的探討?；诒倔w這一有利的知識(shí)表示工具,定義了偏好本體用于表達(dá)用戶或角色所擁有的知識(shí)背景,該偏好本體可以視為全局本體的一

8、種投影。實(shí)驗(yàn)表明,本文實(shí)現(xiàn)的基于偏好本體的個(gè)性化語(yǔ)義查詢系統(tǒng)能夠支持個(gè)性化查詢。 (5)針對(duì)信息集成系統(tǒng)中必然存在數(shù)據(jù)冗余特點(diǎn),本文提出了一種基于遺傳算法的有副本查詢連接優(yōu)化算法。將副本的選擇與傳統(tǒng)的傳輸性能、服務(wù)器計(jì)算能力等因素一起反映到了遺傳法的算子設(shè)計(jì)和適應(yīng)度計(jì)算方式中。仿真實(shí)驗(yàn)證明了該算法的必要性和有效性。 本文的研究對(duì)信息集成中不同階段的全方位的語(yǔ)義沖突處理問(wèn)題有著重要的意義。除了對(duì)結(jié)構(gòu)化信息集成的貢獻(xiàn),本文的