基于本體的語義檢索在網(wǎng)絡(luò)教育資源中的研究與設(shè)計

陳堅

摘 要：通過引入本體技術(shù)，建立一種穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性好的基于語義的檢索模型，可以實現(xiàn)對網(wǎng)上大量的沒有統(tǒng)一分類、無序混雜的網(wǎng)絡(luò)教育資源的檢索。該文在闡述語義網(wǎng)、語義檢索、本體構(gòu)建、元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)上，分析了本體與元數(shù)據(jù)的關(guān)系，給出了基于本體的網(wǎng)絡(luò)教育資源語義檢索系統(tǒng)的設(shè)計模型。

關(guān)鍵詞：本體 語義檢索 網(wǎng)絡(luò)教育資源

中圖分類號：TP391.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0186-01

在進(jìn)行信息檢索時，用戶希望系統(tǒng)過濾掉不相關(guān)的無用信息，盡快的檢索出所有感興趣的信息，從而獲取最有價值的信息，這樣可以最高效的解決問題，這就要求檢索系統(tǒng)在能夠準(zhǔn)確的理解用戶的信息的同時還需要具有關(guān)于檢索信息源的語義知識。在上述的要求下就出現(xiàn)了以本體論作為核心構(gòu)建，基于語義的信息檢索系統(tǒng)。

1 關(guān)鍵技術(shù)

1.1 語義網(wǎng)

語義網(wǎng)實質(zhì)上是多種現(xiàn)存技術(shù)結(jié)合構(gòu)成的有機(jī)整體，就是能夠根據(jù)語義進(jìn)行判斷的智能網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)人機(jī)之間的無障礙溝通。語義網(wǎng)的技術(shù)層次架構(gòu)分為七層：Unicode和URI層、XML+NS+xmlschema層、RDF/RDF Schema層、本體層、邏輯層、證明層、信任層。

1.2 本體

本體的建模元語由概念（或類）、關(guān)系、函數(shù)、公里與實例這五個部分構(gòu)成，但并不是簡單的組合，這些構(gòu)成的元素間也有著內(nèi)部聯(lián)系。能夠有很好的構(gòu)建本體的方法，就能使本體更好的發(fā)揮作用，這就要求本體構(gòu)建方法研究也就顯得極為重要。已有的本體構(gòu)建方法有七種，與IEEE標(biāo)準(zhǔn)比較，七種方法中七步法優(yōu)于IDEF 5法等其它幾種方法。

本體和元數(shù)據(jù)都是用于處理網(wǎng)絡(luò)信息的方法，在信息檢索與領(lǐng)域知識的組織管理上有著重要的意義。元數(shù)據(jù)是關(guān)于WEB資源和其它一些實體的機(jī)器可理解的信息。由于元數(shù)據(jù)的作用，可以在元數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建本體，并能構(gòu)建出符合規(guī)范的本體。利用現(xiàn)在教育領(lǐng)域中已有的元數(shù)據(jù)規(guī)范的優(yōu)勢，采用七步法構(gòu)建領(lǐng)域本體。七步法構(gòu)建本體的步驟與元數(shù)據(jù)的映射關(guān)系如表1。

對于語義檢索，根據(jù)建立的知識點和資源的語義以及兩者關(guān)系，結(jié)合本體規(guī)則推理和向量空間模型來計算相似度；在向量空間模型的基礎(chǔ)上引入本體對用戶查詢進(jìn)行語義擴(kuò)展，進(jìn)而將相似度分為概念和屬性兩個方面來綜合計算，來實現(xiàn)檢索算法。

2 系統(tǒng)設(shè)計

影響網(wǎng)絡(luò)教育質(zhì)量的關(guān)鍵性問題是教育資源的管理與使用，這就要求在對教育資源進(jìn)行管理和使用中語義檢索系統(tǒng)應(yīng)采用先進(jìn)的本體技術(shù)并要具有以下功能。

教育資源檢索功能：根據(jù)用戶給定查詢條件，采用本體技術(shù)，查找資源庫中已有的各類教育資源；教育資源管理功能：教育資源的本體管理和對各類教育資源進(jìn)行管理，具體包括對教育資源的增、刪、改、查的功能。

以上述的技術(shù)與方法為基礎(chǔ)，設(shè)計的基于本體的網(wǎng)絡(luò)教育資源語義檢索系統(tǒng)模型如圖1。

語義檢索系統(tǒng)可以分為以下模塊來進(jìn)行設(shè)計：

（1）用戶模塊：用戶模塊包括用戶基本操作頁面及檢索請求（查詢輸入），系統(tǒng)可以分為擁有三種不同權(quán)限的用戶，分別是：學(xué)生（普通用戶），可以瀏覽并檢索網(wǎng)絡(luò)資源的功能，還可以對自己的資源進(jìn)行增、刪、改、查的功能；教師（高級用戶），可以瀏覽和檢索全部網(wǎng)絡(luò)資源、管理學(xué)生用戶以及管理自己資源的功能；管理員（超級用戶）擁有檢索和瀏覽全部資源及管理全部資源的功能權(quán)限。

（2）檢索模塊：這部分的模塊功能包括分詞處理、生成查詢向量、生成語義資源向量以及檢索處理（計算相似度）幾個部分：①分詞處理：可以采用漢語詞法分析系統(tǒng)ICTCLAS進(jìn)行處理，其主要功能包括中文分詞；詞性標(biāo)注，命名實體識別并支持多種編碼格式等功能。②生成查詢向量：這部分的功能是為語義檢索做準(zhǔn)備，會將分詞處理的結(jié)果，根據(jù)語義化查詢向量的方法，生成語義化的查詢組。③生成語義資源向量：這部分的功能是為語義檢索做準(zhǔn)備，會根據(jù)用戶的需求，給建立好的資源本體中的資源屬性賦予權(quán)值，生成語義化的資源向量。④檢索處理：這部分的功能是根據(jù)檢索的算法，計算語義化查詢向量和語義化的資源向量的相似度，檢索出滿足條件的資源，再根據(jù)相似度的計算方法分別計算概念相似度和屬性相似度，來確定最后的相似度。

（3）本體管理模塊：本體是語義檢索的基礎(chǔ)，是整個系統(tǒng)中就最為重要的模塊。可以通過本體管理工具Jena API來實現(xiàn)。

（4）資源管理模塊：該模塊與本體管理模塊相連包括資源本身的管理和資源描述的管理，其中資源描述的管理在本體的管理中實現(xiàn)。

3 結(jié)語

穩(wěn)定性、安全性好的網(wǎng)絡(luò)教育資源語義檢索系統(tǒng)，能夠幫助使用者全面地掌握有關(guān)的必要信息，增強(qiáng)決策的科學(xué)性；提高信息利用的效率，縮短獲取信息的時間，提高了工作效率，增強(qiáng)信息意識，熟悉檢索技巧，提高科研工作的成功率，進(jìn)而促進(jìn)整個社會的進(jìn)步和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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