Искусство в IT-технологиях...

Васильев Иван Анатольевич. Методы и инструментальные средства построения семантических WEB-порталов, 2006

4.1.2. Проектирование и программная реализация сервера семантических метаданных



Сервер семантических метаданных реализует объектную модель семантических метаданных предложенной структуры (параграф 2.4.1) и позволяет (рис. 4.8):
• получать доступ к функциям сервера семантических метаданных с использованием технологии .NET Remoting;

хранить семантические метаданные различных объектов в реляционной базе данных Microsoft SQL Server 2000;
вычислять близость семантических метаданных с использованием предложенного метода (параграф 3.4).

Модули, составляющие программную реализацию ССМ


Рис.
4.8. Модули, составляющие программную реализацию ССМ
Указанная структура ССМ реализована в виде набора классов, перечисленных на следующей UML-диаграмме (рис. 4.9).
Объектная модель семантических метаданных включает классы- сущности для элементов языка RDF, сам класс семантических метаданных, классы семантических выражений, входящих в состав семантических метаданных, и управляющий класс.

UML-диаграмма классов, реализуемых ССМ


Рис. 4.9. UML-диаграмма классов, реализуемых ССМ
В соответствии со спецификацией [64] основными понятиями языка RDF являются ресурс, литерал и триплет. Триплет может быть двух типов: «ресурс - ресурс - ресурс» и «ресурс - ресурс - литерал». Для целей обмена данными между хранилищем семантических метаданных и управляющим классом были разработаны соответствующие классы-сущности элементов языка RDF (приложение 4, рис. 8).
Семантические метаданные представлены классом, объекты которого хранят множество семантических выражений, а также предоставляют вспомогательные методы. Количество семантических выражений в метаданных неограниченно. Для каждого из восьми типов семантических выражений разработан соответствующий класс (приложение 4, рис. 9).

Управляющий класс «Менеджер семантических метаданных» реализует программный интерфейс I Semantic Metadata API, который определяет методы и свойства сервера семантических метаданных, представленные в следующей таблице.
Таблица 4.2. Методы и свойства интерфейса ISemanticMetadataAPI

Методы и свойства интерфейса ISemanticMetadataAPI

№ Тип Название Комментарий Настройки сервера семантических метаданных 1 свойство Хранилище метаданных Ссылка на объект класса хранилища метаданных 2 свойство Менеджер онтологии Ссылка на объект класса менеджера онтологии Работа с хранилищем семантических метаданных 3 метод Добавить метаданные 4 метод Обновить метаданные 5 метод Удалить метаданные 6 метод Получить метаданные Работа с RDF 7 метод Построить выражение Преобразует RDF-данные в объект семантического выражения соответствующего типа 8 метод Получить RDF-представление Предоставляет содержание хранилища семантических метаданных в виде RDF-данных Реализация метода вычисления близости семантических метаданных 9 метод Сравнить пересекающиеся метаданные без учета наследования Вычисляет показатель SMF0 10 метод Сравнить пересекающиеся метаданные с учетом наследования Вычисляет показатель SMco 11 метод Сравнить перекрывающиеся метаданные с учетом наследования Вычисляет показатель SMcs Сервер семантических метаданных предоставляет доступ к реализуемым свойствам и методам посредством технологии .NET Remoting. Для этого реализующий его класс - менеджер семантических метаданных - наследуется от системного класса System.MarshalByRefObject (приложение 4, рис.
10). Сервер запускается в отдельном процессе, для доступа к которому, аналогично серверу онтологий, реализован клиентский модуль доступа и СОМ- интерфейс. Клиентский модуль доступа используется управляемыми приложениями среды .NET, такими как приложение для настройки и запуска ССМ (рис. 4.10). СОМ-интерфейс используется неуправляемыми клиентами.

Главная форма приложения для запуска и настройки ССМ


Рис. 4.10. Главная форма приложения для запуска и настройки ССМ
Для хранения семантических метаданных разработано специальное хранилище на базе РСУБД Microsoft SQL Server 2000. Схема хранения представлена на рисунке 4.11. Она проектировалась с учетом требования минимизации избыточности хранения. В ней пространства имен, литералы, ресурсы и оба типа триплетов не дублируются при хранении, даже если относятся к двум или более семантическим метаданным.
Данное хранилище RDF-данных отличается от существующих решений (например, RDFGateway, Sesame). Во-первых, оно не предоставляет возможность выполнения запросов. Это обусловлено тем, что знания описываются на языке OWL DL, более выразительном, чем RDF, и поэтому функции запросов и логического вывода реализованы в сервере онтологий. Во-вторых, хранилище разработано с возможностью группировки RDF-данных. В существующих решениях все RDF-высказывания, относящиеся к одной онтологии, хранятся совместно. В разработанном хранилище есть возможность группировки RDF-высказываний в семантические метаданные отдельных объектов описания.
Такой подход позволяет отделить общие знания от знаний об отдельных объектах описания. Это в свою очередь позволяет реализовать функцию семантического поиска объектов, а не элементов онтологии.

UML-диаграмма класса для управления хранилищем семантических метаданных


Рис. 4.12. UML-диаграмма класса для управления хранилищем семантических метаданных

Схема данных хранилища семантических метаданных


Рис. 4.11. Схема данных хранилища семантических метаданных
ССМ получает доступ к хранилищу посредствам объекта класса «Хранилище семантических метаданных», который предоставляет методы по добавлению, изменению, получению и удалению RDF-данных (рис. 4.12).
Реализация предложенного метода вычисления близости семантических метаданных выполнена в виде трех функций класса «Менеджер семантических метаданных», каждая из которых позволяет вычислить соответствующий показатель близости (выражения 3.55, 3.56, 3.57). Для расчета этих показателей используется сервер онтологий, предоставляющий функции логического вывода и запросов к онтологии. В частности онтология используется для расчета семантической близости элементов онтологии, являющихся частью семантических метаданных.
предыдущий следующий
= К содержанию =


4.1.2. Проектирование и программная реализация сервера семантических метаданных - релевантная информация:

  1. ВВЕДЕНИЕ
    проектирования и программирования. Научная новизна результатов исследования заключается в следующем: разработан метод семантического описания объектов Web-портала с точки зрения контента, использующий предложенную автором структуру семантических метаданных; разработан метод вычисления семантической близости метаданных, основанный на известном методе определения сотипности; разработаны методы
  2. 4.1. Проектирование и программная реализация семантического ядра портала
    проектированы как две отдельно функционирующие программные системы, между ними существует логическая связь. Во-первых, семантические метаданные, описанные на языке RDF, содержат элементы онтологии, описанной на языке OWL DL. Эта зависимость семантических метаданных от онтологии выражается в использовании URI-имен 113 из онтологии. Для реализации этой логической связи был разработаны интерфейсы
  3. 4.1.1. Проектирование и программная реализация сервера онтологий
    проектирована и разработана библиотека классов протокола DIG. Протокол предусматривает три типа операций: управление базой знаний (создание и очищение); наполнение базы знаний логическими утверждениями; запросы к базе знаний. В приложении 4 приведены диаграммы классов, используемых при наполнении базы знаний (рис. 5, 6) и при выполнении запросов (рис. 7). В логических утверждениях
  4. 4.1.4. Степень программной реализации семантического ядра портала
    проектированное семантическое ядро портала полностью реализовано программно на платформе Microsoft .NET с использованием языка программирования С#. В общей сложности для программной реализации было разработано с использованием языка моделирования UML [116] 177 классов и интерфейсов, а объем кода составил более 16 тысяч строк (таблица 4.3). Вклад автора диссертационного исследования в разработку и
  5. 1.3. Анализ существующих применений семантических технологий в порталах
    проектирования порта- ла поддерживается разработанным в рамках проекта программным комплексом. Онтологии (метамодели) описывают понятия и отношения, которые используются при спецификации аспектов портала (модели). Разделение процесса моделирования на ряд независимых процессов - моделирование структуры данных, моделирование структуры портала, моделирование представления портала, моделирование
  6. 2.1. Анализ вариантов использования онтологии
    проектировании компонентов ИС. Необходимые части онтологий извлекаются из библиотеки и преобразуются в описание компонента. При таком подходе снижаются затраты на концептуальный анализ, всегда имеющий место при проектировании ИС. Результаты концептуального анализа фиксируются в онтологии, которая затем повторно используется. Таким образом, анализ проводится один раз, а его результаты используются
  7. 2.2. Место и функции семантического ядра портала
    программными системами, использующими семантические технологии. Инфраструктура семантического портала расширена по сравнению с инфраструктурой традиционного портала (рис. 1.2) за счет использования следующих элементов: протоколов, языков и инструментальных средства, выбранных из множества доступных семантических технологий, и необходимых для решения поставленных задач; программных средств
  8. 4.3.2. Портал «Корпоративная система управления знаниями»
    программно-технической части системы разработан и внедрен (приложение 6) семантический портал, функциональность которого основывается на использовании разработанного семантического ядра. В качестве наиболее существенных функциональных подсистем портала реализуются: подсистема электронной библиотеки; подсистема профилей компетенции ведущих сотрудников компании; подсистема поиска; подсистема для
  9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
    программная реализация разработанного семантического ядра портала, составившая в общей сложности более 16 тысяч строк кода. Осуществлено тестирование программного кода на сгенерированном множестве семантических метаданных. Разработанные структуры, методы и алгоритмы построения семантических Web-порталов, а также соответствующее программное обеспечение, внедрены в двух организациях (ЗЛО «ЭлеСи»,
  10. Оглавление
    программных комплексов 78 Программный модуль «Поисковик» 79 Программный модуль «Анализатор» 80 3.7- Надежность функционирования 82 3.8. Технологический раздел 83 Отладка и тестирование 83 Требования к объекту тестироваиия 83 Средства отладки программы 83 Тестирование программы 84 Порядок отладки и тестирования 84 3.9. Выводы по главе 3 86 Глава 4. Экспериментально-расчетная часть 87 Введение 87