基于本体的查询

基于本体的查询
一、研究内容
1.我们的实现结果
（1）本体的构建。

使用protégé3.4 创建了一个大学领域的本体UO.owl。

与该本体相关的概念有：大学、大学基本信息、大学类别、主管部门。

大学的属性有：
大学地点、学校网址、类别（大学类别的实例）、校训、排名、主管部门（主管
部门的实例）、学校简介。

（2）本体的分析。

大学作为一个本体，与之相关有概念、属性、属性类型。

通过分析本体的相关属性，获取本体实例的各个属性值，从而显示出本体实例的详细
信息。

（3）基于本体的查询。

当输入查询的关键字时，从大学本体UO.owl中查询出相关的实例信息。

以下是实验结果截图：
本体管理界面图1：
图 1
当点击实例中的某一个实例的时候，弹出该实例的相信信息。

例如当点击“大学基本信息类_中国石油大学“的时候，弹出该实例详细信息的窗体，如图2。

当点击“本体查询“时，弹出本体查询界面。

输入关键字”北京“。

结果如图3。

图 3
输入“北京“可以理解为大学的名称中含有”北京“，也可以理解为地点是”北京”的院校。

选择“名称相近的大学”，单击“点击查看“，如图4所示，显示出了名称中含有”北京“的大学的院校的信息。

图 4
选择“地点相同的大学“，单击”点击查看”，图5 显示出了地点是输入关键字“北京”的大学院校信息。

当输入关键字“80”的时候，显示了排名在80附近的大学院校的信息，如图6。

图 6
2.任务分工
在本设计中，主要完成了三个模块，分工如下：
负责本体创建模块，并且进行界面的设计；
负责本体分析模块，并且进行界面的设计。

负责本体查询模块，并且进行界面的设计。

3.目前的研究状况
Web检索的主要服务对象定位于大众，因此检索结果泛而不精是其特点之一，而
对于特定领域的从业者来说，他们更多时候希望检索的结果全而精且局限于自己感兴趣的领域之内，而普通大众也希望自己能得到自己真正感兴趣的信息，而不是在大量的信息面前无所适从，因此专业的领域检索系统开发成为近年来信息检索领域的研究热点。

近几年，国内外领域本体的构建以及在检索系统中的应用的相关研究主要有：
1）哈尔滨工业大学，杨艳琴，对目前生物学领域最丰富的Tao知识库进行研究和分析，设计并开发了基于Tao的生物领域信息检索系统。

2）中国农业大学，赵庆龄，针对农业知识本体论基础性研究的特点，结合土壤与农业化专业知识，建立了土壤领域知识体系，并在此基础上开发了基于网络的农业科技信息智能检索系统。

3）浙江大学机械电子控制工程研究所，叶冰，陈鹰，设计了一个面向机械行业的信息搜索系统的实现框架，探讨了行业信息的特征表示、特征匹配的实现这一前台信息数据的主动获取过程，同时也讨论了集中式行业信息数据库的信息检索这一后台信息检索问题。

通过该系统，可以方便行业内的企业用户和技术人员快速、高效地获取比较精确和技术性强的信息。

领域查询是一种利用国际信息资源的重要现代化手段，能够迅速高效地提供信息服务。

因此长期以来，如何很好地利用领域检索都是讨论的热点。

但是随着当今领域查询系统及数据库的数量迅速增长，查询技术也日新月异，挖掘领域检索的潜力这一任务变得越来越困难，用户己被置于一个数据库的“迷宫”之中，即使对于专业查询人员，能否合理地选择查询系统和数据库，也是一个非常棘手的问题。

接下来的两方面是对这种状况的典型分析：
1) 从查询方式来看
随着Internet的普及和发展，人们越来越依赖网络从事科研及商务活动，但是利用现有领域查询系统来查询某一信息，得到的结果存在着大量冗余，很少有他们想要的东西，其中的原因在于目前的领域检索系统查询的方式大多是基于关键词或者内容分类目录进行查找的，很少有进一步的智能化处理。

2)从数据源质量来看
人们对查询要求有很好的全面性和时效性，这就对数据库资源的质量提出了严格的要求。

无论是什么类型的联机检索系统，数据源都是其核心。

即使再先进的领域检索系统，如果没有高质量的数据库资源，那也没有什么价值。

特别是我们国家领域数据库的发展和建设起步比别人晚，目前总体水平还是比较低，这表现在:
l) 领域数据库的容量较小，履盖年限短，时效性差:
2) 领域数据库规范性差，数据库服务能力差;
3) 领域数据库的开发缺乏市场意识;
4) 领域数据库建设中的小型、交叉、重复问题等较严重。

4.实现过程
4.1 本体创建模块
使用protégé进行本体的创建。

首先是大学领域内概念的确定。

针对一个大学，其基本信息包括：院校名称、大学地点、学校网址、类别（大学类别的实例）、校训、排名、主管部门（主管部门的实例）、学校简介。

其中类别和主管部门可以抽象为一个类。

大学类别类没有属性，可以直接创建实例，大学类别根据当前具体情况有如下实例：理工类、师范类、农矿类、军事类、综合性、医学类、法律等类别。

主管部门即该学校术语哪一个部门管辖，主管部门的实例主要有：教育部、省教育厅、国防部等。

主管部门的主要属性有，部门名称、部门级别和部门地点。

类别和主管部门是大学基本信息的一个对象属性。

其他未数值属性。

大学本体中的class，如下图：
大学本体中的属性，有对象属性和数值属性，如下图：
属性中的Domain即该属性所属的类，Range代表了该属性取值的范围，可以是一般的数据类型，也可以是一个类的实例。

如，对象属性“主管部门”的Domain为“大学基本信息类”，Range为“主管部门类”。

创建本体实例的时候，要为相关的属性进行赋值，如下图所示：
大学本体的实例，如下图所示：
4.2 本体分析模块
本体分析模块，主要是借助于jena包对本体owl文件进行读取，分析其中的类，实例，属性和属性值。

相关函数的设计为基于试题的查询进行服务。

读取owl文件，创建模型。

获取本体中所有的class，从而创建本体树。

树的节点是本题中的class。

获取一个class的所有属性和属性类型。

获取一个class的所有实例。

获取一个实例的详细信息（属性和属性值）。

本体管理界面的设计：
4.3 本体查询模块
可以讲本体看做一个结构，本体的实例也是结构化的数据。

传统的搜索是基于关键字的搜索，查全率和查准率都不甚合用户的需求。

基于本体的查询是基于一种这样的思想，将信息按照本体的结构进行存储，当查询的时候，将会输出与该本体相关的所有信息，此时并不是对关键字进行匹配，而是逐一查询本体中所有的实例，是否有满足要求的，如果有，则输出，此时的查询是基于试题的查询。

针对于“大学”这个本体，当我们输入关键字“北京”的时候，对于“大学“这个领域，可以理解为查找院校名称中含有“北京“的大学，也可以理解为查找地点在”北京“的所有院校。

根据该领域的特点，对查询结果进行了分类，分为三类：名称相近的大学、地点相同的大学、排名靠近的大学。

查询界面设计如下：
相关代码如下：
5.展望
在本程序中所实现的知识很简单的一个基于本体的查询。

首先，一般本体的创建需要领域专家的参与，当创建一个领域的本体的时候，要考虑到该领域内的所有概念以及其联系。

而我们所创建的本体知识一个简单的概念。

其次，本体实例的存储，是在protégé中创建的实例，任务量比较大，应该借助于Google的搜索引擎接口，将查询结果按照本体的结构创建为一个个的实例。

最后，本体的实例存储在owl文件中，应该考虑到与数据库的关联，使实例能够存储在数据库中。

在今后的学习中，要不断查阅相关资料，不断完善上述功能。

二、实现程序
程序运行环境和软件：java eclipse ，protégé
运行方式：右击MyMain——run as ——java application。

结果截图见第一部分研究内容
的1。

实现程序见第一部分的4。