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基于动态虚拟语义社区的知识通信

作　者: 王莉
导　师: 余雪丽
学　校: 太原理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: Web资源共享知识通信社区本体社会计算知识通信协议
分类号: TP182
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
下　载: 249次
引　用: 2次
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内容摘要

网络资源的极大丰富,为提升资源共享协同服务质量提供了可能;但是,网络资源数量和种类飞速增长的同时,资源管理和使用的复杂性也在增加。网络资源互联互通的通信机制是各种共享协同应用的基础核心架构,快速准确定位所需资源成为当前网络应用中一件非平凡的功能需求。新机遇总是和新需求结伴而生,技术的进步和丰富的网络资源数据及其可得性,为高效定位网络资源带来了可行途径。本论文以促进Web资源互联互通的共享为目标,首先对网络信息资源的不同表示形态进行了分析,从可计算角度,针对网络资源表示特点,根据知识的定义,给出一种知识通信架构及特征,其内涵是利用知识工程技术,基于社区发现和自组织构造,进行知识资源的传递和共享。接着围绕本论文所提出的知识通信基础设施中的三个核心问题:异构资源互通、资源虚拟组织管理、智能通信协议,以语义计算、社会计算为关键技术,以知晓内容和上下文为主线,进行深入研究和分析,提出一系列解决方法,归纳为以下几点,也是本文的主要创新点和贡献:1.着眼于资源语义模型和语义相关计算两方面进行异构资源语义共享研究。对异构资源共享中资源互理解机制进行深入分析,从资源表现形式、资源语义关联和资源协作关系等多个维度建立了网络资源的领域本体语义模型,并建立了包含认知过程类和知识协作过程类的知识协作过程本体,对用户的认知过程和资源协作过程规则进行描述,在资源描述层次支持协作式的智能服务推荐。针对W3C推荐的OWL本体描述语言,从描述逻辑的包含关系入手,对概念间存在的多种关系属性进行分析,建立包含关系的推理规则,基于此规则,缩小概念相似关系的计算空间,设计算法计算概念间相似关系;然后再返回到原图,设计相应规则,建立基于图结构的概念相关关系的计算方法。2.社区结构是社会网络中的一个重要结构特征,也是Web资源分布的一个重要特征。本文从宏观层次的网络资源社区拓扑发现和微观层次网络资源自组织社区构造两个不同角度进行网络资源组织的研究。当前重叠社区研究中普遍存在的问题有,缺少合适的社区质量度量体系,无法确定社区合适粒度,计算复杂性等问题。本论文以社区聚集系数和社区间的重叠度为因式建立了新的重叠社区结构质量评价函数,该评价方法可以同时评价重叠与非重叠社区结构,还能通过有效控制社区间的重叠程度达到优化重叠社区粒度的目的。与当前主流重叠社区发现算法从节点间直接连接关系分析入手不同,本论文以节点上下文间的关系为观察对象,提出一种基于节点间共享邻居关系的分层重叠社区发现算法NHOC。该算法不仅能发现重叠社区,也能发现非重叠社区,而且在社区融合过程中,算法会记录下社区分层结构。实验表明,与当前被看好的重叠社区发现算法CONGA相比,无论是在发现重叠社区,还是发现非重叠社区,NHOC得到的社区结构都比CONGA的结果更接近实际网络的社区结构。复杂社会网络中更多存在的是动态演化社区。论文不同于当前基于优化的动态社区发现算法,提出一种计算历史信息与瞬时信息的、多图转换的动态社区发现算法NDCD。该算法对瞬时观察网络为无权图(论文中表示为0-1图)和带权图分别进行了设计。其中,在计算0-1图中节点邻居影响时,把0-1图转化为带权图,考虑历史信息随时间失效的情况,计算瞬时综合信息,得到瞬时社区拓扑,然后对相邻时间社区拓扑的相似性进行计算,发现稳定社区。实验表明,无论观察网络是无权网络还是带权网络、观察数据是有噪音还是无噪音,NDCD都能较为准确的发现稳定社区结构。网络资源的动态开放性以及资源背后主体主动性在资源上的体现,使得资源之间呈现的是一种对等结构P2P。资源组织定位、质量管理是影响P2P架构广泛应用的瓶颈,当前这两方面的研究一般是分开进行。而实际上,通过建立虚拟语义社区把无结构P2P映射为有内容含义的结构化的网络架构,在社区组织方式的基础上,对搭便车、恶意行为、错误信息资源等进行识别和遏制,是一种比在P2P物理层上直接建立抑制机制更灵活的方案,可以同时实现资源组织和质量管理目的。基于此理念,本论文提出了一种P2P语义社区模型及其构造过程,设计了自主节点和自主语义社区模型,建立了基于节点本地视图的领域信任和被信任评价体系,使得节点可以通过收集通信历史记录,不断更新本地网络拓扑视图,建立多语义的网络拓扑知识图,并进行节点间协作,推选出质量最高的专家节点,然后以此专家节点为语义社区种子,建立专家服务并管理下的自组织语义社区。本文所建立的以专家为核心的自主语义社区模型,支持非社区节点、社区普通节点、社区专家不同角色的路由表动态更新,不仅能够有效增强快速定位资源的能力,而且在一定程度上抑制了P2P中低劣资源的传播以及搭便车行为泛滥。3.基于本体技术深入研究了感知内容和上下文的知识通信协议,以言语行为理论为支撑,建立包含了内容content、上下文context、动作act的协议本体,并基于事件演算,建立适应性协议编解码规则,在增强语义内容通信能力的同时优化通信负载,达到动态适应性的知识通信目的。最后构建了知识通信的原型系统——高等教育资源语义共享平台,对本文内容进行综合应用,系统运行结果表明,知识通信是促进web资源共享协同的一种可行且有效的基础设施。

全文目录

摘要  3-7
ABSTRACT  7-24
第一章绪论  24-40
  1.1 研究背景  24-28
    1.1.1 Web资源共享的三个核心问题  24-26
    1.1.2 语义网技术和社会计算  26-27
    1.1.3 技术发展带来的新需求和新契机  27-28
  1.2 基本概念  28-33
    1.2.1 数据、信息和知识  28-31
    1.2.2 知识通信  31-33
  1.3 主要内容和研究目标  33-36
    1.3.1 基于动态虚拟语义社区的知识通信  33-34
    1.3.2 论文目标  34-35
    1.3.3 主要内容  35-36
  1.4 技术路线  36-37
  1.5 论文结构  37-38
  1.6 本章小结  38-40
第二章相关理论和研究现状  40-78
  2.1 异构资源语义共享  40-50
    2.1.1 Web网络资源模型研究  41-43
    2.1.2 本体  43-45
    2.1.3 基于本体的异构语义计算方法研究  45-50
  2.2 基于社会计算的网络资源组织  50-66
    2.2.1 网络资源组织  50-52
    2.2.2 信息资源网络与社会网络  52-54
    2.2.3 复杂网络  54-58
    2.2.4 社区结构  58-65
    2.2.5 对等网络与社区  65-66
  2.3 智能通信协议  66-76
    2.3.1 Agent知识通信协议  66-73
    2.3.2 语义Web services的通信协议研究  73-75
    2.3.3 基于本体的知识通信协议研究  75-76
  2.4 本章小结  76-78
第三章本体驱动的WEB知识资源语义共享  78-100
  3.1 面向领域元数据的多维语义共享资源本体模型  78-85
    3.1.1 问题背景  78-79
    3.1.2 本体驱动的网络资源多维语义共享模型RSM  79-80
    3.1.3 网络资源信息互联的实现——资源表示规范的本体建设  80-81
    3.1.4 网络资源知识互联的建设——领域内容本体建设  81
    3.1.5 网络资源知识协作——协作过程本体建设  81-85
  3.2 本体关系驱动的OWL概念语义相关计算  85-98
    3.2.1 OWL类间关系的形式化模型  86-88
    3.2.2 类间关系公理  88-91
    3.2.3 问题模型及相关引理  91-92
    3.2.4 基于本体结构和语义关系的语义相关度计算SRC  92-95
    3.2.5 实验及分析  95-98
  3.3 本章小结  98-100
第四章社区——一种支持知识组织和通信的基础结构  100-164
  4.1 社会网络、知识通信与社区  100
  4.2 重叠社区发现  100-121
    4.2.1 重叠社区相关研究  101-102
    4.2.2 基于共享邻居关系分析的分层重叠社区发现NHOC  102-108
    4.2.3 NHOC实验及评估  108-110
    4.2.4 一种支持粒度优化的重叠社区质量评价  110-113
    4.2.5 重叠社区质量评价模型试验及分析  113-121
  4.3 邻居域信息驱动的多图变换的动态社区发现  121-139
    4.3.1 复杂社会网络中动态社区研究现状及分析  121-124
    4.3.2 问题模型与经验假设  124-126
    4.3.3 邻居域信息驱动的多图变换的动态社区发现算法NDCD  126-127
    4.3.4 基本符号表示和相关定义  127-128
    4.3.5 面向0-1 网络的动态社区发现算法NDCD0-1  128-129
    4.3.6 面向带权网络的动态社区发现算法NDCDw  129-130
    4.3.7 动态社区发现算法NDCD的相关计算  130-132
    4.3.8 试验及评估  132-139
    4.3.9 结束语  139
  4.4 基于信任评价和专家驱动的无结构P2P自主语义社区模型  139-161
    4.4.1 相关研究  140-144
    4.4.2 模型定义和表示  144-147
    4.4.3 自主节点本地信任评价  147-150
    4.4.4 自主语义社区形成  150-153
    4.4.5 全局信任融合算法  153-154
    4.4.6 本地路由表的动态调整及路由机制  154-156
    4.4.7 分析及实验  156-160
    4.4.8 讨论和结束语  160-161
  4.5 本章小结  161-164
第五章感知内容和上下文的知识通信协议  164-174
  5.1 知识通信需要内容传递  164
  5.2 研究动机  164-165
  5.3 内容和上下文感知的通信共享知识库——KC~2A~2P协议本体  165-168
  5.4 随需随境的协议编码机制  168-170
  5.5 内容和上下文感知实验  170-172
  5.6 知识通信协议的适应性软件架构  172-173
  5.7 本章小结  173-174
第六章高等教育资源语义共享平台  174-186
  6.1 高等教育资源共享平台与知识通信  174
  6.2 高等教育资源语义共享的实现  174-182
    6.2.1 网络资源语义模型RSM在教育资源共享平台中的应用  175-179
    6.2.2 资源语义映射和集成  179-180
    6.2.3 系统实现与评估  180-182
  6.3 语义开发工具选择  182-184
    6.3.1 本体编辑工具-Protégé简介  182-183
    6.3.2 本体应用API-Jena简介  183-184
  6.4 本章小结  184-186
第七章总结与展望  186-188
  7.1 论文总结  186
  7.2 进一步展望  186-188
参考文献  188-203
致谢  203-204
攻读博士学位期间发表论文目录  204-206
攻读博士学位期间的科研工作及成果  206

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