專利名稱：一種基于實時策略的本體模型生成及管理裝置及方法
技術領域：
本發明屬于本體建模領域，對領域本體的構建及管理，具體涉及提供一種基于 On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置及方法。
背景技術：
目前，在國內外的公司和研究機構實現的一些本體編輯工具中，有些也具有可視化模型生成的功能。這其中最為出色也是使用最為廣泛的是美國斯坦福大學醫學院 (StanfordMedical informatics)開發的本體編輯工具。模型生成并不是其主要的功能,其在模型生成方面，僅僅只能清晰地展示本體中類以及類的層次關系；而不能表示本體中的角色關系。在計算機科學與信息科學領域，本體(ontology)指一種“形式化的，對于共享概念體系的明確而又詳細的說明”。本體提供的是一種共享詞表，也就是特定領域之中那些存在著的對象類型或概念及其屬性和相互關系。本體語言是指用于構建本體的形式語言。它是一種描述性語言，使用戶可以為領域模型編寫清晰的、形式化的概念描述，滿足良好定義的語法和語義，具有充分的表達能力等。隨著本體研究的不斷深入，誕生了多種本體描述語言，例如RDF、RDF-S, OWL、XOL等。它們之間有著密切的聯系，屬于W3C(全球萬維網聯盟) 本體語言棧中不同層次描述語言，且都是基于XML的。對本體文件進行可視化建模是一種將文本信息、領域知識和數據轉化為可視的表示形式，以此提供一種對本體文件快速理解的輔助手段。應用領域的本體建模涉及該領域大量不同粒度的概念、概念所具有的屬性、概念的實例、相關概念等各個方面。本體模型由相互聯系的不同層次概念、概念的屬性以及概念的實例組成，既有上下的層次關系，又有概念間的平行關系。因此概念及關系等一些靜態信息的提取是本體模型構建的前提。自動機是有限狀態的數學模型。每個狀態可以遷移到零個或多個狀態，輸入字串決定執行哪個狀態的遷移。自動機不僅在理論上有價值，其在文本處理等領域也得到了應用。例如用于XML文檔處理的樹自動機。通過掃描XML文檔，得到獨立的元素，然后構造結點樹，每個結點代表一個可以與之交互的對象。這種方式在構造整個文檔結點樹前都要對 XML文檔進行解析，優點是一次解析并保留文檔的所有信息，清晰準確，方便隨意訪問。領域本體通常具有比較大的本體文件，因為一個領域中所涉及的概念關系是非常復雜的，所以在對領域本體建模中所遇到的基本上都會是比較大、所描述關系比較復雜的本體文件，而在自動機對領域本體進行建模時就會占用大量資源，開銷很大，會大大降低計算機的使用性能。

發明內容
本發明針對基于自動機解析本體時占用資源大，解析效果不好，在文檔較大時，導致計算機使用性能降低的問題，提出了一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置及方法。與傳統基于自動機解析本體方法相比較，本發明不需要在每次對本體文件進行編輯后都重新生成模型，只針對需要的部分重新構建模型，有利于縮短模型生成的時間， 節約系統資源。本發明提出的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，包括本體編輯器、模型生成器、模型顯示器、本體查詢器、本體庫、數據庫和用戶界面。本體編輯器中包含語法規則庫以及模板庫，用戶在本體編輯器中新建空白的本體文件或者利用模塊庫中的模板新建本體文件進行編輯，或者讀取本體庫中的本體文件進行編輯，編輯后的本體文件保存至本體庫中；本體編輯器提供有對本體文件進行導入、導出、 保存和刪除的維護功能。本體庫用于保存本體文件。模型生成器讀取本體編輯器中當前編輯完成的本體文件，并解析本體文件中的數據，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息，采用基于On-the-Fly策略的本體模型生成方法生成本體模型，具體是采用自動機提取當前本體文件中的靜態信息構造本體文件靜態部分的模型，然后在基于靜態部分的模型的基礎上，實時地針對本體文件編輯處的文本信息，動態地提取和綁定修改的賦值，遞進地生成最終的本體模型。模型顯示器對模型生成器生成的本體模型，進行可視化顯示，提供了兩種圖形方式來直觀的顯示出本體模型中類與類的關系、實例與類的關系以及實例與實例的關系，兩種圖形方式為通過循環查找節點的子類生成樹狀圖，和通過查找節點的鄰居節點生成關聯圖。本體查詢器解析用戶查詢請求，在模型生成器所生成的本體模型上執行查詢，得到查詢結果返回給用戶界面。用戶界面提供了一個可視化的圖形界面給用戶，用戶通過用戶界面操作本體編輯器或者輸入用戶查詢請求，用戶界面傳遞用戶查詢請求給本體查詢器，并將本體查詢器返回的查詢結果顯示給用戶。一種基于本發明的On-the-Fly策略的本體模型生成及管理平臺的管理方法，具體是步驟I :用戶通過用戶界面在本體編輯器中編輯本體文件，具體在本體編輯器中新建空白的本體文件進行編輯，或者利用模塊庫中的模板新建本體文件進行編輯，或者讀取本體庫中的本體文件進行編輯；所述的本體編輯器中包含語法規則庫和模板庫；步驟2 :將編輯完成的本體文件保存至本體庫中，同時用戶根據需要，通過本體編輯器對本體文件進行導入、導出、保存或者刪除操作；步驟3 :模型生成器讀取本體編輯器中當前編輯完成的本體文件，并解析本體文件，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息，采用基于On-the-Fly策略的本體模型生成方法生成本體模型；步驟4:模型顯示器對模型生成器生成的本體模型中類與類的關系、實例與類的關系以及實例與實例的關系，提供了兩種圖形方式來直觀地顯示，兩種圖形方式為通過循環查找節點的子類生成樹狀圖，和通過查找節點的鄰居節點生成關聯圖；步驟5 :若顯示的文本模型與預期不一樣，用戶調出本體文件到本體編輯器中進行修改，然后轉步驟2執行；步驟6 :用戶通過用戶界面輸入用戶查詢請求，用戶界面傳遞用戶查詢請求給本體查詢器，本體查詢器解析用戶查詢請求，在模型生成器所生成的本體模型上執行查詢，得到查詢結果返回給用戶界面顯示給用戶。本發明的優點和積極效果在于(I)保留了基于自動機的本體信息提取方法的優點-高效、靈活和通用性，同時， 結合On-the-Fly策略針對編輯的語義單元局部重構模型，使得模型生成更快，系統資源占用更少。(2)提供本體文件編輯環境，包括用于自動語法檢測的語法規則庫以及編輯模板庫，簡化本體建模的過程，提高了建模效率。(3)豐富的用戶交互功能便于從各種層面對模型進行分析。(4)圖形導航方式的查詢不僅能查詢到所要檢索的結果，同時能顯示被檢索信息的上下文關系。


圖I為本發明的本體模型生成及管理裝置的整體結構圖；圖2為本發明的本體模型生成及管理方法的整體流程圖；圖3為本發明基于On-the-Fly策略的本體模型生成方法的過程示意圖；圖4為自動機提取本體靜態信息的示例圖；圖5為本發明的用戶界面提供的本體模型圖形化顯示狀態的示意圖；圖6為采用本發明進行本體語義查詢的過程示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。首先，對On-the-Fly技術進行說明，On-the-Fly指的動態出現的行為，而非靜態的、預先確定的行為所導致的必然結果，直譯為“實時的、即時的”。實際上在本體文件編輯過程中，用戶對本體文件進行編輯就是動態因素，它的變化影響著最后生成的本體模型。采用On-the-Fly策略，通過定位本體文件中的動態因素以及它的影響范圍，只對修改影響的范圍進行重新解，。這樣可以有效緩解自動機文件解析資源開銷過快的問題。本發明采用基于RCP (Rich Client Platform,富客戶端平臺)的C/S (Client/ Server,客戶機/服務器)架構設計并實現本體模型生成及管理裝置。如圖I所示，本發明的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置包括如下部分本體編輯器I、模型生成器2、模型顯示器3、本體查詢器4、本體庫5、數據庫6和用戶界面7。本體編輯器I包含語法規則庫以及模板庫，依據語法規則庫所制定的本體規則指導領域本體文件的編輯，并對本體文件提供有導入、導出、保存、刪除等維護功能。本體編輯器I包括文本編輯框、屬性視圖和類視圖三部分。文本編輯框用于對本體文件的直接編輯; 類視圖用于顯示本體文件中所包含的所有類，快速定位類在文件中的位置；屬性視圖用于顯示類所具有的屬性，即類與類之間的關系。用戶在本體編輯器I中可以新建空白的本體文件進行編輯，或者利用模塊庫中的模板新建本體文件進行編輯，或者讀取本體庫5中的本體文件進行編輯，編輯后的本體文件保存至本體庫5中。本體編輯器I具有語法檢測功能，具體是指從本體文件的文檔聲明開始，檢查每一個開始標記和結束標記是否成對出現，元素是否正確嵌套，不允許出現交叉嵌套的現象，即文本文件中不能有單個開始標記或者單個結束標記出現。對不同的語法錯誤使用不同顏色的高亮顯示。模型生成器2運行于后臺，讀取本體編輯器I中當前編輯完成的本體文件，并解析本體文件中的數據，抽取關鍵信息，實時生成本體模型。模型生成器2采用基于On-the-Fly 策略的本體模型生成方法生成模型，所采用的生成方法針對本體文件中的靜態和動態兩部分分別進行處理，動態部分為當前本體文件編輯處的文本信息。靜態部分采用自動機提取當前本體文件中靜態信息，構造對應的靜態部分的模型，然后在基于靜態部分的模型的基礎上，以On-the-Fly的方式在當前狀態處動態地提取和綁定本體文件編輯處的文本信息所修改的賦值，遞進地生成模型。所提取靜態信息中的類以及屬性在本體編輯器I的類視圖和屬性視圖中顯不。模型顯示器3對模型生成器2生成的本體模型，進行可視化顯示。模型顯示器3 以兩種不同的圖形方式直觀的顯示出類與類的關系、實例與類的關系以及實例與實例的關系。一種圖形方式是循環查找節點的子類生成樹狀圖，另一種圖形方式是不斷查找節點的鄰居節點生成關聯圖。模型顯示器3通過各種鼠標事件監聽器提供用戶交互功能，響應用戶輸入，完成包括平移、縮放、類層次結構圖顯示、關聯結構圖顯示、實例顯示等功能。模型顯示器3還提供了本體模型導出功能，可將本體模型以圖片模式導出并保存。本體查詢器4在模型生成器2生成的本體模型上執行解析后的用戶查詢請求，調用查詢方法進行檢索，并返回查詢結果給用戶界面7。查詢方法主要為基于關鍵字的檢索和基于可視化的交互式查詢兩種方式。基于關鍵字的檢索方式，指的是根據用戶查詢請求中輸入的檢索關鍵字，得到所有與關鍵字匹配的模型元素的列表，并且對列表中的元素進行進一步的查詢。當選擇結果列表中的一個元素(所述的元素是一個類)，就可以得到本體模型關聯圖的一個導出子圖， 這個子圖中包含選擇的類對應的頂點以及所有與所選擇的頂點相鄰的頂點，以及這些頂點之間的所有邊。所得到的導出子圖就是查詢結果?；诳梢暬慕换ナ讲樵兎绞?，指的是利用鼠標同顯示的拓撲圖元(頂點和邊) 進行交互，以查詢它們所代表的模型元素(類，實例，對象屬性)的詳細信息，這些信息將以數據表格的形式返回給用戶。類的詳細信息應包括類的名字，以及類的所有數據類型屬性的名字、類型；實例的詳細信息應包括實例的名字、從屬類，以及實例的所有屬性的名字、類型和取值；對象屬性的詳細信息應包括類與類之間的關系。本體庫5用于保存本體文件。用戶可在該本體庫5中通過人工方式將不同領域本體進行歸類整理。數據庫6用于對本體庫5中的本體文件進行備份。本體文件可以從本體庫5中讀取,也可以直接從數據庫6中讀取。在從本體庫5中讀取本體文件發生錯誤時，從數據庫6 中恢復原始文件到本體庫5中。用戶界面7提供可視化的圖形界面給用戶，以方便用戶與計算機的交互。用戶通過用戶界面7操作本體編輯器I或者輸入用戶查詢請求，用戶界面7傳遞用戶查詢請求給本體查詢器4，并將本體查詢器4返回的查詢結果顯示給用戶。模型生成器2解析本體編輯器I當前編輯完成的本體文件，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息。本體模型的生成分為靜態部分和動態部分，靜態部分就是指本體文件的靜態信息的模型生成，動態部分就是指本體文件中編輯處的文本信息的模型的生成。本體的結構是一個五元組0 := {C，R，Hc, rel, A°}，其中C表示概念，R表示關系， Hc表示概念的層次，例如He(Cl，C2)表示Cl是C2的子概念，rel表示概念間的關系，例如 rel (R) = (Cl，C2)表示概念Cl和概念C2之間具有關系R，A0表示用某種邏輯語言表示的一組本體公理。本體文件中有三種表示方式句型I :〈構造子標記=概念名稱I關系類型 >,例如〈owl :class rdf ID = Sunboard> ；句型2 :〈構造子標記=概念名稱I關系類型/>,例如〈owl :class rdf ID = Sunboard/> ；句型3 </ 構造子 >，例如〈/owl class>0其中，構造子分為基本構造子和關系構造子，基本構造子描述類(Class)、屬性 (Property)、實例(Instance)等基本概念；關系構造子描述類繼承(subClassOf)、屬性繼承(subPropertyOf)、值域(Range)、定義域(Domain)等關系。分別用A、B、C表示句型I、 句型2和句型3，用a、b、c表示構造子、標記名、概念名稱關系類型，用W表示句子集合，用 T表示名值對，則本體的語法可用如下文法表示I、S => AffC
2、W = > AffCff I Bff
3、W = > AC|B
4、A = > <a> I <aT>
5、B = > <aT/>
6、C = > </a>
7、T=>b = c
其中構造子a以及對應的概念名稱I關系類型c是需要提取出來的靜態信息。靜態部分直接采用自動機提取當前本體文件中靜態信息構造對應的模型。
動態部分為當前本體文件編輯處的文本信息。具體是通過語義單元檢測和模型動
態修正，生成實時的文本文件的模型。語義單元檢測，輸入是編輯處的語句，檢測的目的是判斷當前編輯的語句的影響范圍，輸出為當前編輯的語句所在的最小語義單元。模型動態修正，輸入是語義單元檢測出來的最小語義單元，輸出是生成的語義單元模型，并將其替換到對應的原語義單元在原文本模型中的位置。語義單元檢測具體過程是首先記錄編輯語句所在的位置，編輯語句的個數P > 0，可能修改一處也可能進行多次修改，從第一處編輯的地方開始，首先判斷該編輯語句是否完整，若語句完整則判斷該編輯語句所屬句型，是A型、B型還是C型，接著向上檢索最近的A型語句，并向下檢索對應的C型語句，此時AWC為編輯語句所在的最小語義單元。重復這一過程，直到所有被編輯的語義單元被識別出來。模型動態修正具體過程是將采用自動機提取靜態信息構造的靜態部分的模型作為原模型。針對通過語義單元檢測識別出的各語義單元，首先遍歷原模型，定位該語義單元在模型中的位置，然后采用自動機生成該語義單元的當前模型，最后用生成的當前模型替換語義單元在原模型中的位置。重復這一過程，直到所有被編輯的語義單元(也就是所有被語義單元檢測識別出的語義單元)在原模型中對應的模型均被替換，最終得到所需要的本體模型。如圖2所示，基于本發明提供的本體模型生成及管理裝置的本體模型生成及管理方法具體為步驟I :本體編輯器I包括語法規則庫以及模板庫，用戶通過用戶界面I在本體編輯器I上進行本體文件的編輯。用戶可以使用模板庫中提供的初始模板直接進行編輯，也可以使用空白模板進行編輯。用戶也可以打開已有的本體文件，并在其上進行編輯。同時， 本體編輯器I還提供有依據語法規則庫中定義的語法規則對文件編輯部分進行語法檢測的功能，并提供錯誤提示服務。本體編輯器I具有語法檢測功能，具體是指從本體文件的文檔聲明開始，檢查每一個開始標記和結束標記是否成對出現，元素是否正確嵌套，不允許出現交叉嵌套的現象，即文本文件中不能有單個開始標記或者單個結束標記出現。對不同的語法錯誤使用不同顏色的高亮顯示。步驟2 :將編輯完成的本體文件保存至本體庫5中，同時用戶根據需要，通過本體編輯器I對本體文件進行導入、導出、保存或者刪除操作。步驟3 :模型生成器2讀取本體編輯器I中當前編輯完成的本體文件，并解析該本體文件，抽取出其中關鍵信息，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息，采用基于 On-the-Fly策略的本體模型生成方法生成本體模型，具體是采用自動機提取當前本體文件中的靜態信息構造本體文件靜態部分的模型，然后在基于靜態部分的模型的基礎上，實時地針對本體文件編輯處的文本信息，動態地提取和綁定修改的賦值，遞進地生成最終的本體模型。步驟4 :模型顯示器3對模型生成器2生成的本體模型中類與類的關系、實例與類的關系以及實例與實例的關系，提供了兩種圖形方式來直觀地顯示，兩種圖形方式為通過循環查找節點的子類生成樹狀圖，和通過查找節點的鄰居節點生成關聯圖。模型顯示器3還通過各種鼠標事件監聽器提供用戶交互功能，響應用戶通過用戶界面7的輸入，完成包括平移、縮放、類層次結構圖顯示、關聯結構圖顯示、實例顯示等功倉泛。模型顯示器3提供模型導出功能，可將模型以圖片模式導出并保存。步驟5 :若顯示的文本模型與預期不一樣，用戶從本體庫5中或文件保存位置調出該本體文件到本體編輯器I中進行修改，然后轉步驟2執行，重新生成本體模型并顯示。步驟6 :本體查詢器4接收用戶通過用戶界面7發送來的用戶查詢請求，解析該查詢請求，調用查詢方法在當前模型生成器2所生成的本體模型中進行查詢，將得到查詢結果返回給用戶界面7，以顯示給用戶查看。如圖3所示，步驟3中基于On-the-Fly策略的本體模型生成過程包括如下步驟步驟一自動機提取當前本體文件中的靜態信息，生成靜態部分的模型。靜態信息指的已經通過語法檢測的本體文件中所包含的概念、屬性、實例以及它們之間的關系。步驟二 判斷當前本體文件是否處于編輯狀態，若處于編輯狀態，轉至步驟三，若不處于編輯狀態，轉步驟一；步驟三記錄編輯語句所在的位置，判斷被編輯語句的完整性，若語句完整，確定被編輯語句的句型，是A、B還是C型，并向上檢索最近的A型語句，向下檢索對應的C型語句，獲取AWC形式的最小語義單元，若語句不完整，則提示用戶存在語法錯誤，需要進行修
改。
句型A :〈構造子標記=概念名稱I關系類型〉，例如〈owlclassrdf ID =Sunboard>。
句型B :〈構造子標記=概念名稱I關系類型/>，例如〈owlclassrdf ID =Sunboard/>。
句型 C </ 構造子 >，例如〈/owl class>0
步驟四自動機提取所識別的所有最小語義單元的信息，生成對應的語義單元的模型。
步驟五，更新原模型。針對提取識別出的各最小語義單元，首先遍歷原模型，定位
各最小語義單元在原模型中的位置，然后用自動機生成的最小語義單元的模型，替換該語義單元在原模型中的位置的模型。所述的原模型是指采用自動機提取靜態信息所構造的靜態部分的模型。文本模型的更新不是通過重新對本體文件進行解析，而是根據用戶修改的內容，定位最小語義單元，僅對修改的地方更新模型，以實現實時性。如圖4所示，自動機的初始狀態為1，終結狀態為8，以〈owl :class rdf ID = Sunboard〉為例，該例是用本體描述語言owl描述的一個本體語句,其中Sunboard表示太陽帆板，它是航空領域的一個概念(class)，經由自動機解析的狀態轉換過程為1->2_> 4- > 4- > 5- > 6- > 7- > 7- > 8。詳細說明如下1為初始狀態。接收“〈”進入起始判定，進入狀態2。接收狀態，若為“/”，進入狀態3 ;若為a(構造子)，則進入狀態4 ;否則解析異常。狀態3接收a (構造子)，進入狀態7 ;接收“>”進入終止判定狀態8。狀態4接收空格，回到自身狀態。狀態4 接收b(標記名)，進入狀態5。狀態5接收“ = ”，進入狀態6。狀態6接收c (概念名稱關系類型)，進入狀態7。接收狀態，若為“/”，回自身狀態。若為“>”，進入終止判定狀態8。
圖4所示的例子中，被提取的靜態信息為class和Sunboard，隱含的意思為 Sunboard 是一個概念(class)。模型生成器2所生成的模型并不是用戶最終看到的那種形式，要更抽象，模型顯示器3將本體模型中一些關系用圖形化控件來替換，用戶界面7則顯示的是將替換后的最終的本體模型以更友好的方式顯示在用戶面前。如圖5所示，在用戶界面7所提供的圖形化顯示包括如下幾個狀態。初始化狀態在該狀態下，模型對象完成自身的初始化工作，包括完成各種設置以及構建各個成員對象/數據結構。顯示樹形圖狀態在此狀態下，模型對象顯示的本體模型的類層次結構圖，也就是樹形圖。用戶可以改變鼠標狀態、對圖形進行放大、縮小、平移、選取、小地圖導航等操作，但不會影響模型對象所處的狀態，因為模型顯示的仍然是樹形圖。如果用戶切換圖形化狀態， 模型將轉換到顯示關聯圖狀態；若操作回退，則模型對象將回退到上一個顯示視圖。顯示關聯圖狀態在此狀態下，模型對象顯示的是關聯圖，關聯圖描述了本體類之間的關聯關系，也包括類的實例，實例與類的關系，實例與實例的關系。同顯示樹形圖狀態一樣，用戶可以改變鼠標狀態、對圖形進行放大、縮小、平移、選取、小地圖導航等操作，但不會影響模型對象所處的狀態。用戶可以在關聯圖和樹形圖之間進行切換，同樣也具備操作
11回退功能。樹圖類頂點快捷菜單狀態該狀態提供給用戶就當前顯示進行下一步操作的便捷入口，快捷菜單中包括3個選項。分別為顯示/隱藏子樹、顯示數據類型屬性、顯示實例。顯示/隱藏子樹用于對樹形圖進行子樹展開/隱藏處理，其狀態返回顯示樹形圖狀態；顯示數據類型屬性用于在數據表格中顯示選定的類的所有數據類型屬性的信息；其狀態返回顯示樹形圖狀態；顯示實例用于顯示實例圖狀態。關聯圖類頂點快捷菜單狀態該狀態同樣是提供給用戶就當前顯示進行下一步操作的便捷入口，快捷菜單中包括2個選項，分別為顯示數據類型屬性和顯示實例。顯示數據類型屬性用于在數據表格中顯示選定的類的所有數據類型屬性的信息，其狀態返回顯示樹形圖狀態；顯示實例用于顯示實例圖狀態。關聯圖邊快捷菜單狀態快捷菜單中包括I個選項顯示相關信息，用于在數據表格中得到此對象屬性的詳細信息，包括它的名稱，URI, domain, range，對稱性、傳遞性等信息，模型對象的狀態返回顯示關聯圖狀態。圖6為采用本發明裝置或方法進行本體語義查詢的過程，解析用戶界面7接收的用戶查詢請求，并提交至本體查詢器，最后得出結果返回給用戶。查詢方法主要為基于關鍵字的檢索和基于可視化的交互式查詢兩種形式?；陉P鍵字的檢索方式，指的是根據用戶查詢請求中輸入的檢索關鍵字，得到所有與關鍵字匹配的模型元素的列表，并且對列表中的元素進行進一步的查詢。當選擇結果列表中的一個元素(所述的元素是一個類)，就可以得到本體模型關聯圖的一個導出子圖， 這個子圖中包含選擇的類對應的頂點以及所有與所選擇的頂點相鄰的頂點，以及這些頂點之間的所有邊。所得到的導出子圖就是查詢結果?；诳梢暬慕换ナ讲樵冎傅氖抢檬髽送@示的拓撲圖元(頂點和邊)進行交互，以查詢它們所代表的模型元素(類，實例，對象屬性)的詳細信息，這些信息將以數據表格的形式返回給用戶。類的詳細信息應包括類的名字，以及類的所有數據類型屬性的名字、 類型；實例的詳細信息應包括實例的名字、從屬類，以及實例的所有屬性的名字、類型和取值；對象屬性的詳細信息應包括類與類之間的關系。
權利要求
1.一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，其特征在于，該裝置包括 本體編輯器(I)、模型生成器(2)、模型顯示器(3)、本體查詢器(4)、本體庫(5)和用戶界面(7)；本體編輯器(I)中包含語法規則庫以及模板庫，用戶在本體編輯器(I)中新建空白的本體文件或者利用模塊庫中的模板新建本體文件進行編輯，或者讀取本體庫(5)中的本體文件進行編輯，編輯后的本體文件保存至本體庫(5)中；本體編輯器(I)提供有對本體文件進行導入、導出、保存和刪除的維護功能；模型生成器(2)讀取本體編輯器(I)中當前編輯完成的本體文件，并解析本體文件中的數據，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息，采用基于On-the-Fly策略的本體模型生成方法生成本體模型，具體是采用自動機提取當前本體文件中的靜態信息構造本體文件靜態部分的模型，然后在基于靜態部分的模型的基礎上，實時地針對本體文件編輯處的文本信息，動態地提取和綁定修改的賦值，遞進地生成最終的本體模型；模型顯示器(3)對模型生成器(2)生成的本體模型，進行可視化顯示，提供了兩種圖形方式來直觀的顯示出本體模型中類與類的關系、實例與類的關系以及實例與實例的關系， 兩種圖形方式為通過循環查找節點的子類生成樹狀圖，和通過查找節點的鄰居節點生成關聯圖；本體查詢器(4)解析用戶查詢請求，在模型生成器(2)所生成的本體模型上執行查詢， 得到查詢結果返回給用戶界面(7)；用戶界面(7)提供了一個可視化的圖形界面給用戶，用戶通過用戶界面(7)操作本體編輯器(I)或者輸入用戶查詢請求，用戶界面(7)傳遞用戶查詢請求給本體查詢器(4)，并將本體查詢器(4)返回的查詢結果顯示給用戶。
2.根據權利要求I所述的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，其特征在于，所述的本體編輯器(I)包括文本編輯框、屬性視圖和類視圖三部分；文本編輯框用于用戶對本體文件進行編輯，并依據語法規則庫中定義的語法規則對文件編輯部分進行語法檢測，若發現錯誤則進行提示；類視圖用于顯示本體文件中所包含的所有類，并提供了能夠快速定位類在文件中的位置的功能；屬性視圖用于顯示類所具有的屬性，也就是類與類之間的關系。
3.根據權利要求2所述的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，其特征在于，所述的本體編輯器(I)具有語法檢測功能，具體是從本體文件的文檔聲明開始， 檢查每一個開始標記和結束標記是否成對出現、元素是否正確嵌套、文本文件中是否存在單個開始標記或者單個結束標記，用不同顏色的高亮顯示所檢測出的語法錯誤。
4.根據權利要求I所述的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，其特征在于，所述的模型生成器(2)解析當前本體編輯器(I)中編輯完成的本體文件，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息，將采用自動機提取靜態信息構造的靜態部分的模型作為原模型，再對編輯處的文本信息通過語義單元檢測和模型動態修正生成最終的文本模型；其中，語義單元檢測的具體過程是首先記錄編輯語句所在的位置，從第一處編輯的地方開始，首先判斷該編輯語句是否完整，若語句不完整，提示存在語法錯誤，需要進行修改； 若語句完整，則確定該編輯語句所屬的句型，是A型、B型還是C型，接著向上檢索最近的A型語句，并向下檢索對應的C型語句，將檢索得到的AWC作為編輯語句所在的最小語義單元，W表示句子集合；對所有的編輯語句重復語義單元檢測的過程，直到所有被編輯的語義單元都識別出來；所述的A型句型為〈構造子標記=概念名稱關系類型〉，所述的B型句型為〈構造子標記=概念名稱I關系類型/>，所述的C型句型為〈/構造子> ;模型動態修正的具體過程是針對通過語義單元檢測識別出的各最小語義單元，首先遍歷原模型，定位該語義單元在原模型中的位置，然后采用自動機生成該語義單元的當前模型，最后用該語義單元的當前模型替換該語義單元在原模型中的位置；重復模型動態修正的過程，直到所有被識別的語義單元在原模型中的位置。
5.根據權利要求I所述的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，其特征在于，所述的本體查詢器(4)提供了兩種查詢方法第一種基于關鍵字的檢索方式，具體是根據用戶查詢請求中輸入的檢索關鍵字，得到所有與關鍵字匹配的模型元素的列表，對列表中的元素進行進一步的查詢，得到結果列表， 當選擇結果列表中的一個元素，就得到了本體模型關聯圖的一個導出子圖，該子圖中包含選擇的元素對應的頂點以及所有與所選擇的頂點相鄰的頂點，以及頂點之間的所有邊；第二種基于可視化的交互式查詢方式，具體是利用鼠標同顯示的拓撲圖元進行交互， 以查詢它們所代表的模型元素的詳細信息，詳細信息將以數據表格的形式返回給用戶，所述的模型元素包括類、實例和對象屬性；類的詳細信息包括類名、類的所有數據類型屬性名和類型；實例的詳細信息包括實例的名字、從屬類，以及實例的所有屬性的名字、類型和取值；對象屬性的詳細信息包括類與類之間的關系。
6.根據權利要求I所述的一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置，其特征在于，所述的本體模型生成及管理裝置還包括數據庫￠)，用于備份本體庫(5)中的數據。
7.應用權利要求I所述的本體模型生成及管理裝置的基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理方法，其特征在于，該方法包括如下步驟步驟I :用戶通過用戶界面(7)在本體編輯器(I)中編輯本體文件，具體在本體編輯器(I)中新建空白的本體文件進行編輯，或者利用模塊庫中的模板新建本體文件進行編輯，或者讀取本體庫(5)中的本體文件進行編輯；所述的本體編輯器(I)中包含語法規則庫和模板庫；步驟2 :將編輯完成的本體文件保存至本體庫(5)中，同時用戶根據需要，通過本體編輯器(I)對本體文件進行導入、導出、保存或者刪除操作；步驟3 :模型生成器(2)讀取本體編輯器(I)中當前編輯完成的本體文件，并解析本體文件，得到本體文件的靜態信息和編輯處的文本信息，采用基于On-the-Fly策略的本體模型生成方法生成本體模型；步驟4 :模型顯示器(3)對模型生成器(2)生成的本體模型中類與類的關系、實例與類的關系以及實例與實例的關系，提供了兩種圖形方式來直觀地顯示，兩種圖形方式為通過循環查找節點的子類生成樹狀圖，和通過查找節點的鄰居節點生成關聯圖；步驟5 :若顯示的文本模型與預期不一樣，用戶調出本體文件到本體編輯器(I)中進行修改，然后轉步驟2執行；步驟6 :用戶通過用戶界面(7)輸入用戶查詢請求，用戶界面(7)傳遞用戶查詢請求給本體查詢器(4)，本體查詢器(4)解析用戶查詢請求，在模型生成器(2)所生成的本體模型上執行查詢，得到查詢結果返回給用戶界面(7)顯示給用戶。
8.根據權利要求7所述一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理方法，其特征在于，所述的步驟I中，用戶在本體編輯器(I)中進行本體文件編輯時候，本體編輯器(I) 還提供語法檢測功能，具體是指從本體文件的文檔聲明開始，檢查每一個開始標記和結束標記是否成對出現、元素是否正確嵌套、文本文件中是否存在單個開始標記或者單個結束標記，用不同顏色的高亮顯示所檢測出的語法錯誤。
9.根據權利要求7所述一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理方法，其特征在于，所述的步驟2中采用基于On-the-Fly策略的本體模型生成方法生成本體模型，具體是步驟I :自動機提取本體編輯器(I)中當前的本體文件中的靜態信息，生成靜態部分的模型；步驟2 :判斷當前本體文件是否處于編輯狀態，若處于編輯狀態，轉至步驟3，若不處于編輯狀態，轉步驟I;步驟3 :記錄編輯語句所在的位置，判斷被編輯語句的完整性，若語句完整，確定該編輯語句所屬的句型，是A型、B型還是C型，并向上檢索最近的A型語句，向下檢索對應的C 型語句，獲取AWC形式的最小語義單元，W表示句子集合，若語句不完整，則提示用戶存在語法錯誤，需要進行修改;A型句型為〈構造子標記=概念名稱I關系類型>，B型句型為〈 構造子標記=概念名稱I關系類型/>，C型句型為〈/構造子> ;步驟4 自動機提取所識別的所有最小語義單元的信息，生成對應的語義單元的模型；步驟5，針對各最小語義單元，遍歷原模型，定位各最小語義單元在原模型中的位置，然后用自動機生成的最小語義單元的模型，替換該語義單元在原模型中的位置的模型；所述的原模型是指采用自動機提取靜態信息所構造的靜態部分的模型。
10.根據權利要求7所述一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理方法，其特征在于，所述的步驟6中提供了兩種查詢方法第一種基于關鍵字的檢索方式，具體是根據用戶查詢請求中輸入的檢索關鍵字，得到所有與關鍵字匹配的模型元素的列表，對列表中的元素進行進一步的查詢，得到結果列表， 當選擇結果列表中的一個元素，就得到了本體模型關聯圖的一個導出子圖，該子圖中包含選擇的元素對應的頂點以及所有與所選擇的頂點相鄰的頂點，以及頂點之間的所有邊；第二種基于可視化的交互式查詢方式，具體是利用鼠標同顯示的拓撲圖元進行交互， 以查詢它們所代表的模型元素的詳細信息，詳細信息將以數據表格的形式返回給用戶，所述的模型元素包括類、實例和對象屬性；類的詳細信息包括類名、類的所有數據類型屬性名和類型；實例的詳細信息包括實例的名字、從屬類，以及實例的所有屬性的名字、類型和取值；對象屬性的詳細信息包括類與類之間的關系。
全文摘要
本發明提出了一種基于On-the-Fly策略的本體模型生成及管理裝置及方法。裝置包括本體編輯器、模型生成器、模型顯示器和本體查詢器等，用戶通過本體編輯器編輯本體文件，通過模型生成器實時生成本體模型，通過模型顯示器顯示本體模型中元素關系，用戶通過本體查詢器可查詢當前本體模型中的關系。方法通過分析本體文件，將其主要內容分為靜態和動態兩部分，靜態部分采用自動機提取當前本體文件中靜態信息生成對應模型，動態部分為當前本體文件編輯處的文本信息，以On-the-Fly的方式在當前狀態處動態地提取和綁定修改賦值，遞進地生成模型。本發明只針對需要的部分重新構建模型，有利于縮短模型生成的時間，節約系統資源。
文檔編號G06F17/24GK102609402SQ201210009400
公開日2012年7月25日 申請日期2012年1月12日 優先權日2012年1月12日
發明者呂江花, 李睿, 馬世龍 申請人:北京航空航天大學