本体分区管理变更影响

### 本体分区管理变更影响 #### 1. 本体变更与模型形式化 本体变更分为基本变更和复杂变更。基本变更是对本体模型中单个实体（如概念、关系、实例、类型或关系特征）的修改（添加或删除）。复杂变更则是有序的基本变更集合。部分作者认为复杂变更和复合变更没有区别，但Stojanovic将复合变更定义为对本体实体邻域的修改（创建、重命名、更改），而复杂变更可分解为至少两个基本或复合变更的组合。 本体模型形式化方面，本体定义了一组表示原语，用于建模知识领域，常见的表示原语有类、属性和关系。这些原语的表示依赖于能明确指定概念、关系、实例和公理的表示语言。 ##### 1.1 轻量级本体形式模型 轻量级本体在定义中不使用公理，它是由概念和属性通过包含关系、对象属性和数据类型属性连接而成的集合。我们用以下结构 $O$ 表示轻量级本体： $O = \{C, R, A, T, CARR, HC, HR, σR, σCARR, σA, σT\}$ 其中： - $C$、$A$、$T$、$CARR$ 分别是包含本体概念、属性关系、属性类型和关联关系特征的集合。 - $R ⊆(C × C)$ 是关联关系集，用于定义连接本体概念的语义关系类型。 - $HC$ 是概念的层次结构（分类法），$HC ⊆(C × C)$，$HC(Ci, Cj)$ 表示 $Ci$ 是 $Cj$ 的子概念。 - $HR$ 是关系的层次结构，$HR ⊆(R × R)$，$HR(Ri, Rj)$ 表示 $Ri$ 是 $Rj$ 的子属性。 - $σR: R →C × C$ 是关联关系的签名，$σR(Ci, Rk, Cj)$ 表示概念 $Ci$ 和 $Cj$ 之间关联关系 $Rk$ 的签名。 - $σA: A →C × T$ 是属性签名关系，$T$ 由简单类型组成，$σA(Ci, Ak, Tj)$ 指定概念 $Ci$ 与具有 $Tj$ 类型值的属性 $Ak$ 之间的关系。 - $σT: A →T$ 是将属性 $Ak$ 与 $Tj$ 类型关联的关系签名，$σT (Ak, Tj)$ 指定属性 $Ak$ 与 $Tj$ 类型的值相关联。 - $σCARR: R →CARR$ 是指定关联关系特征的关系，例如通过签名 $σCARR(Rk, Trans)$ 表示关联关系 $Rk$ 是传递的。 由于本体形式模型在处理大量实体时不易使用，我们常采用图形表示法，它更适合某些情况，且便于对本体进行简单解释。 ##### 1.2 图本体 图本体的定义如下： - **定义 1：图本体**：本体图是一个元组 $G = (E, Γ )$，其中 $E$ 是实体（概念或类型）的集合，$Γ$ 是从 $E$ 到 $P(E)$ 的应用，$P(E)$ 包含 $E$ 的所有子集，且 $Γ ∈\{HC, σR, σA\}$。元组 $(Ei, Ej)$ （其中 $Ej ∈Γ (Ei)$）表示 $Ei$ 和 $Ej$ 之间的带标签边，$Ei$ 是源节点，$Ej$ 是目标节点。图形表示法使确定本体实体之间的依赖关系变得更容易，但对于大规模本体，操作仍不够简单，因此我们使用分区来管理本体的演化。 ##### 1.3 本体依赖 依赖表示两个对象或两组对象之间的关系、链接或关联。本体组件由多个依赖关系连接的实体组成。 - **定义 2：概念依赖**：两个概念 $Ci$ 和 $Cj$ 直接依赖，当且仅当它们通过包含关系或关联关系相连，即 $dependency(Ci, Cj)$ 当 $∃HC: HC(Ci, Cj)$ 或 $∃σR(Ci, Rk, Cj)$，其中 $Rk$ 是关联关系。 - **定义 3：概念和类型依赖**：概念 $Ci$ 和类型 $Tj$ 直接依赖，当且仅当它们通过属性关系相连，即 $dependency(Ci, Tj)$ 当 $∃σA: σA(Ci, Ak, Tk)$，其中 $Ak$ 是属性关系。 本体实体之间的依赖关系对于确定用于不一致性测量定义和本体分区方法的影响流至关重要。 #### 2. 本体分区 ##### 2.1 本体分区目标 在医学和农学领域存在许多大型本体，如 AGROVOC、NALT、NCI、YAGO 和基因本体等。以 YAGO 为例，它是一个庞大的知识库，描述了超过 200 万个实体，包含超过 2000 万个关于这些实体的事实，其数据来自维基百科，并使用 WordNet 进行结构化。基因本体旨在为所有生物体提供一个受控词汇表，作为细胞中基因和蛋白质角色的知识库。 然而，维护这些大型本体是一项艰巨的任务。当本体中的一个实体更新时，跟踪其对整个本体的影响需要复杂的技术。本体分区是将本体实体（概念、实例和类型）分组为集群或社区的方法，使得社区内的实体比社区外的实体共享更多属性。它最初主要用于本体对齐，现在也应用于社交网络、生物网络、信息网络和语言网络等领域。 良好的分区应遵循以下原则： - **最小冗余**：分区必须代表重要对象。 - **可表示性**：必须能够从组件关系中恢复通用关系。 - **分离性**：当一个关系更新时，必须确保通用关系中的依赖关