Вы здесь

Методи та моделі метаконтекстного обміну даними в інформаційних системах

Автор: 
Ворочек Ольга Григорівна
Тип работы: 
Дис. канд. наук
Год: 
2002
Артикул:
3402U002229
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РАЗДЕЛ 2

РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ СИСТЕМЫ МЕТАКОНТЕКСТНОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

2.1. Разработка теоретических основ представления знаний системы метаконтекстного взаимодействия

Система метаконтекстного обмена данными оперирует двумя видами знаний: контекстными и онтологическими, природа которых различна. Семантика того или иного данного определяется как S(Sk, So) = SoSk, где Sk - контекстные знания об объектах, So - онтологические описания. Контекстные знания такой системы описывают свойства объектов предметной области, в то время как онтологические знания описывают связи между объектами и влияние этих связей на формирование семантики объектов. Фактически, онтологическая составляющая знаний посредника описывает знания о возможных концептуальных структурах баз данных, участвующих в процессе интеграции. Наиболее адекватная модель, описывающая контекстную составляющую, основывается на логике предикатов высших порядков [10, 59, 60, 64]. Основные подходы к моделированию контекстных знаний в отличие от онтологических достаточно широко освещены в литературе [121, 122, 132, 135], поэтому в данной работе основное внимание уделено последним.
Рассмотрим особенности онтологических знаний, влияющие на выбор математического аппарата для их описания.
1. Совершенно не принципиальна внутренняя структура одного отдельно взятого объекта онтологии (принцип "черного ящика").
2. Семантика объекта онтологии формируется на основании наличия связей между объектами и их характера.
3. Семантика связи между объектами может быть оценена как качественно, так и количественно.
В связи с вышесказанным, целесообразно строить модель онтологических знаний метаконтекстного посредника, основываясь на графовой модели - на так называемом онтологическом графе (в дальнейшем онтографе).
Под онтографом будем понимать граф Go=(Vo,Eo), где Vo - множество вершин, соответствующее множеству концептов онтологии, Eo - множество ребер, описывающих связи между концептами. Как известно, любой граф описывается при помощи матриц смежности и инцидентности. В связи с тем, что онтограф является плотным графом (|Eo| сравнима с |Vo|2), то для его описания целесообразно использовать матрицу смежности. Для онтографа она представляется как матрица A = (aij), размера |Vo| х |Vo|, i,j =, для которой

(2.1)
В данном выражении SEoij - семантика связи, а Kdoij - показатель качества данных связи.
Под семантикой связи SEoij будем понимать некоторый элемент множества семантик SEо,, определяемых экспертом в процессе разработки системы и характеризующих ассоциативные связи между участниками онтологий. В качестве примера семантики связи могут выступать такие понятия как "конкретизация", "обобщение", "характеристика" и т.д. Под показателем качества данных связи Kdoij будем понимать вероятность (степень) влияния связываемых концептов.
Рассмотрим основные свойства онтографа.
1. Граф Go является ориентированным. Это означает, что влияние двух концептов онтологии друг на друга различно, как в качественном, так и в количественном смысле.
2. Граф Go относится к взвешенным графам, причем вес ребра Eoij определяется парой значений SEoij хKdoij и выражается как i,w: Eoij -> SEo, ?.
3. Онтограф является конечным графом.
4. Онтограф Go является простым графом, поскольку он не имеет ни строго параллельных дуг, ни петель.
5. Граф Go - связный.
Следует отметить еще одну характерную особенность. Онтологический граф является многоуровневым. Это объясняется тем, что в процессе формирования и накопления онтологических знаний происходит установление устойчивых ассоциаций. Под устойчивой ассоциацией ?So будем понимать некоторое множество концептов онтологии и связей между ними, однозначно описывающее некоторое явление вне зависимости от того, какая семантика и с каким качеством характерна для связей. Устойчивые ассоциации в свою очередь также могут порождать устойчивые ассоциации более высокого уровня. Устойчивая ассоциация рассматривается как отдельный концепт с учетом перехода на более высокий уровень. Введение этого понятия обуславливает формирование матрицы переходов между уровнями, представляемую, как Р = (рlk), размерности |?So| х |Vo'|, ( l =1.. |?So|, k=1.. |Vo'|)

Устойчивые ассоциации в свою очередь могут описываться матрицей смежности устойчивых ассоциаций As = (Asmn), размерности |?So| х |?So|, где

Следует отметить, что до начала функционирования системы матрица переходов между уровнями и матрица смежности устойчивых ассоциаций состоят из нулевых элементов.
Устойчивые ассоциации могут быть двух видов: предопределенные (задаются экспертом при настройке системы) и функциональные (полученные в результате работы системы как следствие частого использования одной и той же комбинации концептов).
Связи между концептами онтологии нижнего уровня и устойчивыми ассоциациями называются обобщающими, и говорят о том, что наличие полной либо частичной комбинации определяет формирование некоторого представления об объекте. Качественная составляющая веса ребра графа при переходе между уровнями всегда задается как "обобщение" и имеет направление от нижнего уровня к верхнему.
Задача нахождения семантики того или иного концепта онтологии рассматривается как задача нахождения цепочек между рассматриваемыми концептами онтологии метаконтекстного посредника и онтологий баз данных, подключаемых к системе. Длина пути между концептами в полученном графе должна быть либо максимальной (наиболее высокий показатель качества данных связей), либо наиболее приближенной к оптимальной с точки зрения пользователя.
Концепты, для которых устанавливаются онтологические связи, определяются контекстом взаимодействия, устанавливаемым на этапе контекстуализации баз данных.
В качестве методов нахождения таких путей в онтографе могут использоваться как классические методы нахождения пути в графе (инвертированные для случая максимального пути), та