语义Web及其在搜索引擎上的应用

硕士学位论文语义Web及其在搜索引擎上的应用学科专业计算机应用技术学位类型科学学位□专业学位研究生姓名杨小林导师姓名、职称王一夫副教授论文编号湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月分类号TP393.2密级学校代码10542学号200810020035语义Web及其在搜索引擎上的应用SemanticWebanditsapplicationinsearchengines研究生姓名杨小林指导教师姓名、职称王一夫副教授学科专业计算机应用技术研究方向语义Web与本体技术湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月I摘要现有Web内容是无结构或半结构化的，因而机器不能理解其语义，故不能彼此交流Web信息，不能充分挖掘隐藏在信息中的知识。语义Web通过结构化的定义信息和描述资源，以求达到机器能自动理解信息，充分挖掘隐藏在信息中知识的目的。本文首先研究语义Web的逻辑基石描述逻辑和语义核心本体技术。由于基于本体的语义相似度计算技术在语义Web应用中具有非常重要的作用，故在总结经典的基于本体的语义相似度计算模型基础上，提出自己的语义相似度计算模型：Brewing模型，并给出实例验证。昀后以湖南师范大学数学与计算机学院网站为应用环境，在Jena框架的支撑下，开发出陈述式语义搜索引擎Stating，对上述理论研究做技术上的应用。本论文所做的工作如下：1、从理论上研究语义Web的基础技术：描述逻辑和本体技术;2、提出一种基于本体的语义相似度计算模型:Brewing模型，用实例验证其计算效果;3、采用Protégé工具创建湖南师范大学数学与计算机学院本体;4、在Jena框架支撑下，以湖南师范大学数学与计算机学院网站为应用环境，开发语义搜索引擎Stating。总之，搜索引擎Stating和语义相似度计算Brewing模型对以后的信息检索研究具有一定的借鉴作用。关键词：语义Web，描述逻辑，本体，语义相似度，搜索引擎，陈述式搜索，Brewing模型IIABSTRACTThecontentsofcurrentWebareusuallyunstructuredorsemi-structured，sothatmachinescannotunderstanditssemantic,whichpreventsmachinesfromcommunicatinginformationinanefficientway,especiallyfromminingtheknowledgehiddenintheinformation.SemanticWebaimsatunderstandingmessagesautomaticallyandminingthosepotentialonesentirely,throughthedefinitionofinformationandthedescriptionofresourcesinstructuredform.Thisthesisfirstfocusedonexploringthelogicfoundation,alsodescriptionlogicandsemanticcoreontologyofsemanticWeb.ItiswellknownthatsemanticsimilaritycalculationbasingontologyplaysanimportantroleinsemanticWebapplication.Sowethensetupanimprovedsemanticsimilaritycalculatingmodel,onthebasisoftheclassicmodelsandthenverifyingitsefficiencybyanexample.WiththehelpofJenaFramework,wefinallydevelopasearchengine,calledstatingengine,intheapplicationsettingoftheWebsiteofCollegeofMathematicsandComputerScienceofHunanNormalUniversity.Thekeypointsofthisthesisreadasthefollowing:1.StudythetheoryofthebasictechnologyinSemanticWeb:descriptionlogicandontology;2.Settingupacalculationmodel,calledBrewingmodel,basedontheIIIsemanticsimilarityofontology,andalsoverifyingitsefficiencywithexperiments.3.EstablishingtheontologyofCollegeofMathematicsandComputerScienceofHunanNormalUniversitybyemployingtheprotégétool.4.WiththehelpofJenaFramework,developingasearchengine,calledstatingengine,intheapplicationsettingoftheWebsiteofCollegeofMathematicsandComputerScienceofHunanNormalUniversity.Asaconclusion,theSearchengineStatingandBrewingofsemanticsimilaritycalculationmodelprovidesagreatreferenceforourfutureinformationindexresearch.KeyWords:SemanticWeb,DescriptionLogic,Ontology,Semanticsimilarity,Searchengine,Statementsearch,Brewingmode.IV目录摘要....................................................IABSTRACT................................................II目录...................................................IV1引言...................................................11.1万维网发展史简介—语法网络..........................11.2万维网的进一步扩展—语义网络........................21.3国内外研究现状......................................41.4本论文的选题意义、研究内容及创新....................62语义WEB基础理论.......................................82.1语义WEB的体系结构..................................82.2语义WEB的逻辑基石--描述逻辑.......................112.2.1描述逻辑演变史.................................122.2.2描述逻辑系统—SHOIN（D）.......................172.3语义WEB的语义核心--本体理论.......................222.3.1本体基本理论...................................222.3.2本体语言.......................................232.3.3本体形式化系统.................................333基于本体的语义相似度计算模型..........................373.1语义相似度定义....................................37目录V3.2经典计算模型......................................403.2.1基于距离的语义相似度计算.......................403.2.2基于信息内容的语义相似度计算...................423.2.3基于属性的语义相似度计算.......................443.3一种改进的计算模型:BREWING模型.....................443.3.1基于内容的语义相似度计算因子式.................453.3.2基于语义距离的语义相似度计算因子式.............463.3.3语义相似度综合计算模型：Brewing模型............503.4模型计算效果比较..................................513.5本章小结..........................................534语义WEB技术应用--基于语义的STATING搜索引擎..........544.1搜索引擎体系架构...................................544.1.1传统搜索引擎不足之处...........................544.1.2传统与基于语义搜索引擎体系架构.................564.2基于语义的搜索引擎关键技术研究.....................624.2.1本体建模.......................................624.2.2信息获取与存储.................................664.2.3语义推理.......................................704.2.4信息查询.......................................734.2.5用户接口.......................................794.3模型试验实现技术..................................814.3.1实验平台搭建...................................81目录VI4.3.2实验技术架构...................................834.3.3试验运行结果...................................855结语..................................................875.1结论..............................................875.2进一步展望.........................................87参考文献................................................89后记...................................................97湖南师范大学学位论文原创性声明..........................99湖南师范大学学位论文版权使用授权书......................99语义Web及其在搜索引擎上的应用11引言本章是本论文的引言部分，首先介绍万维网和语义Web的关系，然后对国内外语义Web的研究现状、本论文的选题意义及本论文所做的一些工作进行概述。1.1万维网发展史简介—语法网络