电子目录的本体模型研究

郑 　 羽

(安庆师范学院 现代教育技术中心， 安徽 安庆 246133)



电子目录的本体模型研究

郑 羽

(安庆师范学院 现代教育技术中心， 安徽 安庆 246133)

摘要：电子目录中包含了丰富的语义关联产品，本文提出了一个电子目录的本体模型：在一个概念性的模型中描绘电子目录的语义信息，并因此构建正式的发音本体。用一种增强的实体关联方法来表示模型构造的基本集，为每步构建提出了相应的描述逻辑代表。

关键词：电子目录；EER 语义；本体

电子目录，缩写e-catalog，对于任何电子商务系统而言都是非常重要的部分。它包含了诸如价格、特点、提供或需求货物、服务的商业伙伴等相关条文。一次商业交易包含了对上述信息的交换、处理以及语义上的丰富，这样精确的信息显然会明显增强电子交易的质量和效率，在这里本体扮演了很重要的作用。本体是了解语义WEB的要素之一[1-2]。为WEB应用建设一个域名-匹配的本体被认为是为用户开发嵌入应用的语义知识提供了便利[3]。尽管利用本体服务于电子目录的想法以前被提起过，但在电子目录中应用本体的可行性方法还有待研究，可能是因为电子目录中的本体建模很困难。

1相关工作背景

1.1　本体和描述逻辑

为了在WEB中表示本体，基于XML的标记语言例如DAML+OIL[3]和OWL迅速发展起来，这影响了基于WEB应用(如电子商务系统)的发展[4]。

DL是一个语言族，它使用结构化的和容易理解的方法来表示一个应用领域的语义学[5]。DL采用了一个比较正式的基于逻辑的语义学，用概念描述方法，包括使用概念和角色构造器的原子概念(一元参数)和原子角色(二元参数)。ALC是一个基本的DL，它使用诸如连接符、分离符、非运算符、存在制约构造函数∃R.C、值限制构造函数等布尔函数∀R.C，这里的C和R分别表示原子概念和原子角色。

1.2　电子目录和它的语义建模

决不同电子商务系统之间的协同操作问题[4-5]，特别对于电子目录而言，它是电子商务系统中的关键组成，也是电子政务系统中最适合本体发挥作用的领域。明确定义的电子目录模型中包含丰富的语义，对它的共享使得电子商务系统能够提供多样的协同服务。关于如何在电子目录中应用本体，文献[5]提出了B2B集成的问题，关注的是商品信息。然而，人们假定基本的产品分类模型还是简单的基于代码的分层模型，诸如UNSPSC或者ecl@ss。

2电子目录基本建模

2.1　扩展的实体关联

图1为使用EER的电子目录模型。基本的建模元素是实体，意味着一套商品对象以及实体间的关系[6]。虽然一个实体能与很多的角色有着相同的关系，每个ER角色都被分配了唯一的角色名。两个实体之间的关系代表了实体间的任意语义联系。然而，现在的电子目录模型关注的是由下面两种类型所组成的包含关系：类包含(isa)或以偏概全包含(部分-整体)，前者用三角形绘制，后者用五角形绘制。关系的度以及关系中的实体数是两个问题。实体和关系都有属性，属性值属于预定义的一些范围：整数、实数、布尔值、字符串值。

图1使用EER的一个简单电子目录模型

2.2　目录的描述语言

在DL中，产品分类根据以下语法规则描述，字母A表示原子类，它的值是被预定义的整型、实型、字符串型和布尔型；字母C和D表示产品类；字母R和S表示原子角色，T表示通用的产品类。

C→A|T|CD|CD|∀R.C

|∃R.C|(≥nR.C)|(≤nR.C)

C⊆D概念包含，R-角色反演，R∈S+传递，R⊆S角色继承。每一个语法的语义：当I是由一个非空集合ΔI(I的抽象域)和一个解释函数组成，指定给A一个集合AI⊆ΔI，给R一个二元关系RI⊆ΔI×ΔI。

TI=ΔI，(A)I=ΔIAI

(CD)ICI∩DI，(C)I=CI∪DI,

(∀R.C)I={a∈ΔI|∀b.(a,b)∈RI→b∈CI},

(∃R.C)I={a∈ΔI|∃b.(a,b)∈RI∧b∈CI},

(≥nRC)I={a∈ΔI|#{b.(a,b)∈RI∧b∈CI}≥n},

(≤nRC)I={a∈ΔI|#{b.(a,b)∈RI∧b∈CI}≤n},

(R-)I={(a,b)|a,b∈ΔI∧(b,a)∈RI},

(R∈S+)I={a,c∈ΔI|∀b.(a,b),(b,c)∈RI→(a,c)∈RI}

如果I在CI⊆DI时满足C⊆D，同样,I满足角色继承关系：如果RI⊆SI,则R⊆S对每个R都成立。独立的商品可以这样假定：在一个ABox中有两种：C(a)|R(a,b)。当I是一个价值函数，在I=(ΔI,.I)时，如果aI∈CI，则I满足C(a)，同样,如果(aI,bI)∈RI，则I满足R(a,b)。ABox的语义是一个开放的世界语义，它要求名称具有唯一的特征，也就是说，如果a不同于b，则aI≠bI。角色填充构造器R∶a(等同于∃R.{a})的语义是{c∈ΔI|(c,aI)∈RI}。最后，为了支持最初定义的值类型如整型、实型、字符串型和布尔型，他们所表示的类型都有不同的解释，语义应该被扩展来包含诸如I,ΔD,i.e.,I=(ΔI,ΔD,.I)的域[7]。

3语义关联

3.1　电子目录的语义关联

为了使得语义建模能够适合应用领域，研究一下领域需要什么样的语义关联,并且在模型中获取它们是至关重要的。为了了解在实际中什么样的语义关联需求最大，分析已存在的目录编码系统包括UNSPSC，发现在图2中现实的语义关联在域中是最有用的。

图2语义关联分类

从电子目录的语义关联角度，最上一级可以划分为包含、属性、同义词和反义词等类别。包含关系表明了一个实体类型(产品类)由其他实体类型组成或者说包含其他实体类型。它可以被归类到类包含或者以偏概全包含中，前者表示常出现在数据库建模中的标准图表类型/父型关联，而后者表示发生在整体和局部之间的关联。

3.2　类包含

类包含关系(C是D的附属)在DL中表示成：C⊆D。C的属性继承自D的属性。继承的属性不需要在C中重复显示，因为继承关系已经包含在语义⊆中了。不过，继承的属性(C的Ai)可能会和被继承类的属性(D的Bi)使用不同的角色名。正因为如此，需要在增加角色包含(层次)Ai⊆Bi。以图3为例，如果computer和notebook的属性Class_code声明分别使用不同的角色名computer_class_code和notebook_class_code，就需声明：computer_class_code⊆notebook_class_code。

类包含可能还会有其他的限制，如覆盖和不相交：

C⊆D1D2…Dn(C覆盖了它的子类D1,…,Dn)。

对任意一对子类型Di和Dj，Di⊆Dj(D1,…,Dn彼此不相交)。

覆盖限制代表了超级类的每个个体必须至少属于一个它的子类。不相交限制代表了一个子类的任何个体不能作为其他的子类的个体。在EER记号中，使用加粗的线条或者将它们分别放入三角形中来表示覆盖或者不相交关系(见图3)。

图3computer的类包含和覆盖/不相交限制

4结束语

本文给出了基于EER和描述逻辑的本体建模方案，从基础层面结合EER和描述逻辑搭建了该模型。该模型基于电子目录，解决了基于代码的分层模型的缺陷。考虑到本体概念在电子目录领域的实际应用，将来除了考虑由OWL提供的建模构造器上关于表现力和复杂性的研究，同样应该考虑它在电子目录领域的实际使用。

参考文献:

[1] 聂规划，罗迹，陈冬林.电子目录的SWRL规则研究[J].计算机工程与应用, 2011，47(7):57-60.

[2] F. Baader, D. Calvanese, et al. The Description LogicHandbook: Theory, Implementation and Applications[M]. Cambridge University Press, 2003.

[3] 熊新阶. EER模型中概化/特化的UML表达[J]. 广东经济管理学院学报, 2006(8): 70-72.

[4] 刘平峰，章佩璐，陈冬林. 电子目录本体合并中的实例消重机制[J]. 计算机工程, 2012(1):32-35.

[5] Z. Cui, D. Jones, and P. O'Brien. Semantic B2B Integration: Issues in Ontology-based Approaches[J].GMOD Record, ACM, 2002,31(1):17-19.

[6] 唐远翔，刘益. EER模型中超类/子类到XML模式的转换研究[J]. 西昌学院学报(自然科学版), 2012(6):75-77.

[7] R. Elmasri and S.B. Navathe. Fundamentals of Database Systems[M]. 4th Edition.Pearson Addison Wesley, 2003.

Research on the Ontological Modeling of e-Catalogs using EER and Description Logics

ZHENG Yu

(Modern Education & Techology Center of Anqing Teacher′s College ,Anqing 246133,China)

Abstract:Electronic catalog containing rich semantics are always associated with products, and serves as a challenging domain for ontology application. Description Logics provide a theoretical core for most of the current ontology languages. In this paper, we present an ontological model of e-Catalogs. Our goal is to represent the semantic information of e-Catalog in a conceptual model, and then to construct a formally sound ontology. Additional semantic knowledge can be represented directly in description logic.

Key words:electronic catalog， EER， semantics， ontology

中图分类号：TP311.13

文献标识码：A

文章编号：1007-4260(2015)01-0064-03

DOI：10.13757/j.cnki.cn34-1150/n.2015.01.018

作者简介：郑羽，男，安徽桐城人，硕士，安庆师范学院现代教育中心工程师，研究方向为信息资源规划、信息系统研究和建设。

收稿日期：2014-02-21