Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа
Рассмотрено представление онтологии в виде бинарного дерева, его хранение в РСУБД и проведение выборок из базы данных в соответствии с ветвями бинарного дерева, что позволяет решить вопросы организации БД для хранения построенных онтологий и последующей обработки данных онтологий в соответствии с оп...
Збережено в:
| Дата: | 2007 |
|---|---|
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2007
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6470 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа / А.В. Палагин, Н.Г. Петренко, А.О. Севрук // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2007. — № 6. — С. 14-20. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859809476916281344 |
|---|---|
| author | Палагин, А.В. Петренко, Н.Г. Севрук, А.О. |
| author_facet | Палагин, А.В. Петренко, Н.Г. Севрук, А.О. |
| citation_txt | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа / А.В. Палагин, Н.Г. Петренко, А.О. Севрук // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2007. — № 6. — С. 14-20. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Рассмотрено представление онтологии в виде бинарного дерева, его хранение в РСУБД и проведение выборок из базы данных в соответствии с ветвями бинарного дерева, что позволяет решить вопросы организации БД для хранения построенных онтологий и последующей обработки данных онтологий в соответствии с определенными критериями пользователя.
The ontology in the form of a binary tree, its storage in RDBMS and samples from the database, in accordance with the branches of the binary tree, what solve the issues with organization of database for the storage the building ontologies and the next this ontologies processing in accordance with certain criteria user is considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T15:17:52Z |
| format | Article |
| fulltext |
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 14
A.V. Palagin, N.G. Petrenko
A.O. Sevruk
ABOUT ONE APPROACH TO
FORMALIZED REPREZENTA-
TION ONTOLOGY OF THE TEXT
DOCUMENT
The ontology in the form of a binary
tree, its storage in RDBMS and sam-
ples from the database, in accor-
dance with the branches of the bi-
nary tree, what solve the issues with
organization of database for the
storage the building ontologies and
the next this ontologies processing in
accordance with certain criteria
user is considered.
Рассмотрено представление он-
тологии в виде бинарного дерева,
его хранение в РСУБД и прове-
дение выборок из базы данных в
соответствии с ветвями бинар-
ного дерева, что позволяет ре-
шить вопросы организации БД
для хранения построенных онто-
логий и последующей обработки
данных онтологий в соответст-
вии с определенными критериями
пользователя.
А.В. Палагин, Н.Г. Петренко,
А.О. Севрук. 2007
УДК 004.318
А.В. ПАЛАГИН, Н.Г. ПЕТРЕНКО, А.О. СЕВРУК
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ
К ФОРМАЛИЗОВАННОМУ
ПРЕДСТАВЛЕНИЮ ОНТОЛОГИИ
ТЕКСТОВОГО ДОКУМЕНТА
При анализе лингвистических корпусов
средствами интеллектуальных информаци-
онных систем целесообразно хранить обра-
ботанный документ в виде его онтологии,
что позволит включить его в общую базу
данных для последующего анализа, построе-
ния схемы зависимостей между документа-
ми, упрощения анализа больших объемов
информации и повышения релевантности
поиска информации при запросе пользовате-
ля системы. Данная задача является ком-
плексной. В настоящей работе освещена ее
важная часть по представлению онтологий в
реляционной системе управления базами
данных (РСУБД) и правила выборки части
онтологии из БД в соответствии с опреде-
ленными критериями, для использования в
прикладных задачах пользователей.
Для анализа информации на больших мас-
сивах данных целесообразно использовать
знание-ориентированную поисковую систе-
му (ЗнПС) [1], задачу которой можно пред-
ставить состоящей из трех фрагментов:
- построение онтологии отдельного тексто-
вого документа;
- интеграция построенной онтологии в он-
тологию предметной области (ОПО);
- последующий поиск документов по
запросу пользователя и развитие самой
системы.
Следует отметить, что работы, связанные
с автоматическим анализом текстов, требу-
ют определенного набора лингвистических
средств анализа, основу которых составляют
машинные словари, программы морфологи-
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К ФОРМАЛИЗОВАННОМУ ПРЕДСТАВЛЕНИЮ ОНТОЛОГИИ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 15
ческого, синтаксического и семантического анализа, выделения терминологиче-
ской лексики и т.д. Для ЗнПС указанные средства предоставляет языково-
онтологическая информационная система (ЯОИС) [2]. Кроме лингвистических
ресурсов, для анализа естественно-языковых текстов необходимы базы данных
внешней информации, которая должна исходить от экспертов предметной об-
ласти. В данном случае инструментом взаимосвязи между экспертами предмет-
ной области и программными моделями анализа естественно-языкового текста
(ЕЯТ) является ОПО.
Онтология предметной области – специализированная база знаний некото-
рого домена, представляющая ориентированный граф, узлами которого являют-
ся фреймы с именем соответствующего концепта, а дугами – соответствующие
концептуальные отношения между концептами.
Будем опираться на общеизвестные концептуальные положения построе-
ния онтологии, которые выступают как требования к ее структурной органи-
зации [3, 4].
1. Понятия в онтологии отражают физические или логические объекты и от-
ношения в рассматриваемой предметной области, формируют таксономическую
структуру, т. е. естественную иерархию классов и их элементов (подклассов).
2. Классы представляют понятия предметной области (а не термины, обозна-
чающие эти понятия), поэтому синонимы одного и того же понятия не представ-
ляют различные классы.
3. Классы, которые являются прямыми подклассами одного и того же класса
в иерархии (кроме тех, что находятся в корне), должны располагаться на одном
уровне.
4. Класс может быть подклассом нескольких классов.
5. Если понятия с разными значениями слота* становятся ограничениями для
различных слотов в других классах, то для их разделения следует создать новый
класс. В противном случае разделение представляется в значении слота.
6. Если в предметной области разграничение понятий представляется важ-
ным, и объекты с другими значениями разграничения относятся к другим типам
объектов, то для такого разграничения целесообразно создать новый класс.
7. Для формализации представления иерархии классов целесообразно ис-
пользовать типовые отношения.
Приведем рекомендации, которых следует придерживаться при построении
онтологии предметной области [5]:
- процедура перехода между соседними уровнями должна быть соразмерной.
Это означает, что объединение объемов или соединение значений концептов
нижнего уровня должно составить концепт верхнего уровня;
- процедура перехода должна осуществляться по одному основанию, т. е. ха-
рактеристика, выбираемая в качестве основания деления, в ходе деления не
должна подменяться другой характеристикой;
* Использовано определение фреймового представления знаний.
А.В. ПАЛАГИН, Н.Г. ПЕТРЕНКО, А.О. СЕВРУК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 16
- компоненты делимого концепта должны исключать друг друга. Это озна-
чает, что их объемы не должны содержать общих элементов или их значения не
должны иметь общих частей;
- процедура перехода должна быть последовательной. Это означает, что от
родового понятия необходимо переходить к видовым понятиям одного и того же
уровня, а от целого к частям, частям частей и т.д.
Одной из задач анализа ЕЯТ является построение его онтологии в виде фор-
мализованных структур данных и правил их обработки. При этом каждая по-
строенная онтология принимает вид [4]: O = < X, R, F >, где X – конечное мно-
жество концептов (терминов, понятий, квантов знаний) заданной предметной
области; Х ≠ Ø; R – конечное множество отношений между концептами; F –
множество функций интерпретации, заданных на концептах и/или отношениях.
Такая модель представления онтологии дает возможность анализировать
знания в примитивах нижнего уровня и организовывать последние в структуры
высшего уровня. В ЕЯТ основной единицей является слово, а основной структу-
рой – предложение. Для классификации и организации знаний используются
такие структуры высшего уровня как параграфы, разделы, главы и тома.
При анализе текста средствами ЗнПС и ЯОИС происходит его разбиение на
отдельные логически связанные блоки, средним звеном которого является абзац,
а низшим – предложение. Анализируя каждое предложение определенного абза-
ца, можно построить модель данного предложения в виде фрейма. Такое пред-
ставление удобно тем, что строго декларативная информация во фрейме может
быть оттранслирована в логику первого порядка [6], что позволит прово-
дить дальнейший анализ при интеграции представлений отдельных предложе-
ний в более общие структуры. Обработанная текстовая информация, а также ее
представление в виде фреймов заносятся в базу данных и используются для об-
новления и изменения начальной ОПО. Машина логического вывода, выпол-
няющая данные функции, реализована как программная надстройка над базой
данных ЗнПС.
Для наполнения баз данных, составления правил для машины логического
вывода и обмена данными между системами ЗнПС и ЯОИС в последнее время
широко применяется язык представления знаний KIF (Knowledge Interchange
Format), который можно использовать как расширение синтаксиса языка про-
граммирования Lisp.
Приведем пример представления простого предложения в виде Lisp-
программы с поддержкой представления данных в виде KIF. Для этого исполь-
зуем условное предложение: «ЗнПС включает в себя базу данных и лингвисти-
ческий процессор».
Сначала построим строчную запись концептуального графа (КГ) [6] для
данного предложения в следующем виде:
Object:ЗнПС <----- Включает в себя ----->Attr -----> база данных
-----> лингвистический процессор
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К ФОРМАЛИЗОВАННОМУ ПРЕДСТАВЛЕНИЮ ОНТОЛОГИИ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 17
Концептуальные графы - хорошо читаемый формальный язык, который с
успехом используется программистами, системными аналитиками и другими
профессионалами. Так как концептуальные графы были первоначально разрабо-
таны как семантическое и графическое представление высказываний естествен-
ного языка, они могут помочь сформировать мост между машинными и естест-
венными языками. Переведем данный КГ в KIF:
1(unless (find-package "[KiF]" )
2 (defpackage [KiF]
3 ( :use :common-lisp)))
4(in-package [KiF])
5(defvar ЗнПС )
6(export '(ЗнПС – знание-ориентированная поисковая сис-
тема))
7(setq ЗнПС
8 `( :name "ЗнПС"
9 :attr (list '(база данных) '(лингвистический
процессор))))
10(getf [KiF]:ЗнПС:name) ; -> [kif]::ЗнПС
11(getf [KiF]:ЗнПС:attr) ; -> [kif]::(база данных)
(лингвистический процессор)
12(setf (getf [KiF]:ЗнПС:name) '(ЗнПС#1))
13(getf [KiF]:ЗнПС:name) ; -> ЗнПС#1
Данный листинг демонстрирует возможность представления предложения в
KIF-формате с возможностью последующей его обработки средствами языка
программирования Lisp, который предоставляет развитый набор средств для
анализа полученных KIF-структур и их интеграции между собой [6].
Наряду с задачей построения онтологии текстового документа возникает не-
обходимость поиска определенной ветви онтологии в базе данных. При пред-
ставлении онтологии в виде KIF-структур вместе с дополнительными програм-
мами-процедурами на языке Lisp возникают затруднения в использовании тра-
диционных реляционных БД. Возможно, наиболее рациональным подходом мо-
жет оказаться организация отдельной БД для хранения только «образа» онтоло-
гии: O = < X,R >, т. е. усечения онтологии до содержания исключительно назва-
ний объектов и отношений между ними, которые определяются посредством
ОПО. В данном случае онтологию можно представить в виде дерева с произ-
вольным ветвлением, которое легко можно преобразовать в двоичное дерево.
Такое представление упростит проведение выборки определенной ветви дерева.
При использовании данной БД возможно использование языка доступа к базам
данных SQL для выбора интересующей ветви онтологии.
Двоичные деревья поиска позволяют выполнять следующие операции с ди-
намическими множествами [7]: Search (Поиск), Minimum (Минимум), Maximum
(Максимум), Predecessor (Предыдущий), Successor (Следующий), Insert (Вста-
А.В. ПАЛАГИН, Н.Г. ПЕТРЕНКО, А.О. СЕВРУК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 18
вить), Delete (Удалить). Время выполнения основных операций пропорциональ-
но «высоте» дерева. Если все уровни в двоичном дереве имеют максимальное
число вершин, то его «высота» (и, соответственно, время выполнения операций)
пропорциональна логарифму числа вершин.
В двоичном дереве поиска каждая вершина может иметь (или не иметь) «ле-
вого и правого ребенка»; каждая вершина, кроме корня, имеет «родителя». При
представлении с использованием указателей, помимо ключа key и дополни-
тельных данных, также хранятся и указатели left, right, p (“левый ребе-
нок”, “правый ребенок”, “родитель”). Если “ребенка” (или “родителя” – для кор-
ня) нет, соответствующее поле содержит значение NIL.
Ключи в двоичном дереве поиска хранятся с соблюдением свойства упоря-
доченности: пусть х – произвольная вершина двоичного дерева поиска. Если
вершина y находится в левом поддереве вершины х, то key[y] ≤ key[x].
Если y находится в правом поддереве х, то key[y] ≥ key[x].
Процедуру поиска можно представить алгоритмом вида
Tree-Serch(x,k)
1 while x ≠ NIL and k ≠ key[x]
2 do if k < key[x]
3 then x <- left[x]
4 else x <- right[x]
5 return x
Предложим демонстрационный пример представления упрощенной онтоло-
гии некоторого домена предметной области “Операционные системы” (рис. 1), в
виде бинарного дерева и осуществления процедуры выборки определенной вет-
ви данной онтологии.
ОПО ОС
UNIX
System V BSD
LINUX SOLARIS FreeBSD BeOS
DOS
WINDOWS NIL
Windows95 WindowsXP
РИС. 1. Онтология некоторого домена предметной области «операционные системы»
Составим таблицу в СУБД mySQL для хранения элементов онтологии:
ОБ ОДНОМ ПОДХОДЕ К ФОРМАЛИЗОВАННОМУ ПРЕДСТАВЛЕНИЮ ОНТОЛОГИИ …
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 19
mysql> create table base (
-> id int,
-> name_hub varchar(15),
-> parent varchar(15),
-> child_1 varchar(15),
-> child_2 varchar(15),
-> key numb int);
Заполним таблицу согласно ОПО ОС, после чего она примет вид
mysql> select * from base;
+------+-------------+-------------+-----------+-----------+---------+
| id | name_hub | parent | child_1 | child_2 | keynumb |
+------+-------------+-------------+-----------+-----------+---------+
| 1 | ОПО ОС | NULL | UNIX | DOS | 10 |
| 2 | UNIX | ОПО ОС | System V | BSD | 5 |
| 3 | DOS | ОПО ОС | Windows | NULL | 15 |
| 4 | System V | UNIX | Linux | Solaris | 2 |
| 5 | BSD | UNIX | FreeBSD | BeOS | 7 |
| 6 | Windows | DOS | Windows95 | WindowsNT | 12 |
| 7 | Linux | System V | NULL | NULL | 1 |
| 8 | Solaris | System V | NULL | NULL | 3 |
| 9 | FreeBSD | BSD | NULL | NULL | 6 |
| 10 | BeOS | BSD | NULL | NULL | 8 |
| 11 | Windows 95 | Windows | NULL | NULL | 11 |
| 12 | Windows NT | Windows | NULL | NULL | 14 |
+------+-------------+-------------+-----------+-----------+---------+
Поле keynumb позволяет представить данную таблицу в виде бинарного де-
рева. Выборка отдельной ветви при данной организации является тривиальной
операцией, требующей одного прохода по базе данных. Например, выделим
ветвь с названием узла 'UNIX':
mysql> select *
-> from base
-> where keynumb >= 1
-> and keynumb < 10
-> order by id;
+------+----------+-------------+----------+---------+---------+
| id | name_hub | parent | child_1 | child_2 | keynumb |
+------+----------+-------------+----------+---------+---------+
| 2 | UNIX | ОПО ОС | System V | BSD | 5 |
| 4 | System V | UNIX | Linux | Solaris | 2 |
| 5 | BSD | UNIX | FreeBSD | BeOS | 7 |
| 7 | Linux | System V | NULL | NULL | 1 |
| 8 | Solaris | System V | NULL | NULL | 3 |
| 9 | FreeBSD | BSD | NULL | NULL | 6 |
| 10 | BeOS | BSD | NULL | NULL | 8 |
А.В. ПАЛАГИН, Н.Г. ПЕТРЕНКО, А.О. СЕВРУК
Комп’ютерні засоби, мережі та системи. 2007, № 6 20
Данную выборку из таблицы можно представить в виде ветви бинарного де-
рева (рис. 2). Расположение и зависимости элементов друг от друга содержатся
в поле keynumb:
5
2 7
1 3 6 8
РИС. 2. Бинарное дерево для представления ветви “UNIX”
Заключение. В данной статье рассмотрены подход к формализованному
представлению онтологии текстового документа, а также возможность пред-
ставления текстовой информации при помощи языка обмена знаниями KIF.
Данная задача является комплексной, и в настоящей работе сделан акцент на
обработке онтологий с помощью РСУБД. Показан пример представления онто-
логии в виде бинарного дерева, его хранение в РСУБД и проведение выборок в
соответствии с ветвями бинарного дерева, что позволяет решить вопросы с ор-
ганизацией БД для хранения построенных онтологий в приложениях пользова-
теля для последующей обработки данных онтологий в соответствии с заданны-
ми критериями пользователя.
1. Севрук О.О., Петренко М.Г. Знання-орієнтована пошукова система на основі мов-
но-онтологічної картини світу Тези доп. ХІІІ міжнар. конф. з автоматичного
управління “Автоматика-2006”, Вінниця, 25 – 28 вересня, 2006. – С. 413.
2. Палагін О.В., Петренко М.Г. Модель категоріального рівня мовно-онтологічної
картини світу // Математичні машини і системи. – 2006. – № 3. – С. 91 – 104.
3. Палагин А.В., Яковлев Ю.С. Построение онтологии предметной области «Интел-
лектуальные информационные системы» УСиМ. – 2005. – № 6. – С. 18 – 27.
4. Палагин А.В., Яковлев Ю.С. Системная интеграция средств компьютерной техники.
– Винница: «УНІВЕРСУМ-Вінниця», 2005. – 680 с.
5. Ивлев Ю.В. Логика: Учебник для вузов. – М.: Логос, 1997. – 272 с.
6. Sowa John F. Knowledge Representation: Logical, Philosophical, and Computational
Foundations, Brooks Cole Publishing Co., Pacific Grove, CA, ©2000. 513 p.
7. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. – М.:
МСНМО, 1999. – 960 с.
Получено 09.04.2007
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-6470 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1817-9908 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:17:52Z |
| publishDate | 2007 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Палагин, А.В. Петренко, Н.Г. Севрук, А.О. 2010-03-04T14:21:23Z 2010-03-04T14:21:23Z 2007 Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа / А.В. Палагин, Н.Г. Петренко, А.О. Севрук // Комп’ютерні засоби, мережі та системи. — 2007. — № 6. — С. 14-20. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1817-9908 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6470 004.318 Рассмотрено представление онтологии в виде бинарного дерева, его хранение в РСУБД и проведение выборок из базы данных в соответствии с ветвями бинарного дерева, что позволяет решить вопросы организации БД для хранения построенных онтологий и последующей обработки данных онтологий в соответствии с определенными критериями пользователя. The ontology in the form of a binary tree, its storage in RDBMS and samples from the database, in accordance with the branches of the binary tree, what solve the issues with organization of database for the storage the building ontologies and the next this ontologies processing in accordance with certain criteria user is considered. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа About one approach to formalized reprezentation ontology of the text document Article published earlier |
| spellingShingle | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа Палагин, А.В. Петренко, Н.Г. Севрук, А.О. |
| title | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа |
| title_alt | About one approach to formalized reprezentation ontology of the text document |
| title_full | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа |
| title_fullStr | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа |
| title_full_unstemmed | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа |
| title_short | Об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа |
| title_sort | об одном подходе к формализованному представлению онтологии текстового документа |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/6470 |
| work_keys_str_mv | AT palaginav obodnompodhodekformalizovannomupredstavleniûontologiitekstovogodokumenta AT petrenkong obodnompodhodekformalizovannomupredstavleniûontologiitekstovogodokumenta AT sevrukao obodnompodhodekformalizovannomupredstavleniûontologiitekstovogodokumenta AT palaginav aboutoneapproachtoformalizedreprezentationontologyofthetextdocument AT petrenkong aboutoneapproachtoformalizedreprezentationontologyofthetextdocument AT sevrukao aboutoneapproachtoformalizedreprezentationontologyofthetextdocument |