基于图形数据库的OWL本体存储研究

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本体技术的发展推动了本体应用领域的延伸与应用方向的拓展,相关研究也逐步从理论探索走向了应用生产。然而,实际应用场景带来了远高于实验室场景的本体规模与复杂度,变化多端的用户查询需求为本体的存储与查询带来了新的挑战,本体存储方式的研究成为了亟需关注的研究方向。大数据时代引发的存储技术革命为本体的存储带了新的契机,本研究即将典型的非关系型数据库——图形数据库技术与本体技术相结合,对本体的图形数据库存储方法进行了探索与分析。首先,本研究从本体的理论基础描述逻辑出发,分析本体中元素的语义关系,设计了图形数据库存储的本体拓扑结构,在此基础上以描述逻辑的基本构件与基本构造算子为基础提出了具体的存储模型映射规则,并从理论层面证明了该模型的有效性;其次,本研究以产品分类本体为例,Neo4j图形数据库为媒介,结合关联概念分析理论,提出了本体的图形数据库存储的实现方案,实现了基于图形数据库的本体知识建模与存储,验证了本文提出的基于图形数据库的本体存储方案的可行性;最后,本研究通过设计本体查询实验,对通过Neo4j方式存储的本体与OWL文档存储的本体的查询效率进行比较,证明了本研究提出的图形数据库本体存储模型与方案的高效性。本文得出的主要结论有:非关系型数据库的发展为本体的存储提供了新的契机,其中,图形数据库与本体的结构最为契合,适用于OWL本体的存储;本体中的概念结构与实例具有不同的语义特征,在进行存储模型拓扑结构设计时将此二者进行区分,有利于实现低冗余的高效存储;描述逻辑是OWL本体的理论基础,解决描述逻辑中的基本构件与构造算子的存储问题是本体的图形数据库存储模型设计的关键;将关联概念分析理论引入本体构建是对基于形式概念分析的本体构建的有效拓展,进一步规范了本体构建与存储过程;基于图形数据库的本体存储方案在查询效率方面优于OWL文档存储,是一种高效实用的本体存储方式。本文的主要贡献在于:(1)提出了一套基于图形数据库的本体存储模型,将本体的概念结构存储与实例存储从逻辑上区分开,并分别设计了其存储模式。(2)提出了基于关联概念分析的本体图形数据库构建与存储方案,对基于形式概念分析的本体构建进行了拓展与完善,并通过哈斯图为本体结构层概念到图形数据库的存储映射提供了直观的桥梁。(3)提出了本体存储查询的功能性评价方案,并利用该方案验证了本研究提出的图形数据库本体存储模型的有效性和存储方案的高效性。
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