基於圖的並行OWL本體推理方法研究

《基於圖的並行OWL本體推理方法研究》是依託東南大學，由漆桂林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於圖的並行OWL本體推理方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：漆桂林
• 依託單位：東南大學

中文摘要

隨著語義Web和知識圖譜的發展，知識庫技術受到學術界與業界的廣泛關注。OWL是表達全球資訊網上知識的一個標準語言，其邏輯基礎是描述邏輯。OWL本體推理對於基於本體的知識服務，比如說基於本體的數據集成，具有重要的作用。但是，現有的OWL本體推理機在處理海量知識的推理時存在諸多缺陷，迫切需要新的並行推理理論以及實現高效並行OWL本體推理機。在大數據領域，圖結構越來越成為大規模數據處理的首選結構。而且一些基於圖的推理機顯示出較好的推理效率。本項目研究基於圖的並行OWL本體推理的理論和技術，處理海量知識的推理。項目首先研究OWL本體的圖表示方法；其次，從計算複雜度角度研究OWL本體對於標準推理任務的可並行性理論。再次，研究基於圖的並行本體推理算法和最佳化方法。最後，實現一個基於圖的並行OWL本體推理平台。本項目的成果將套用於語義Web、自然語言理解和智慧型問答等領域。

結題摘要

隨著語義知識庫構建取得很大進展，對於海量知識庫的推理方面需求越來越緊迫。然而，目前推理方面的工作中，利用圖來提升推理效率的研究實踐工作並不多；現有並行OWL本體推理方面的工作也主要考慮一些易處理OWL語言的並行本體推理，缺少對於OWL的最新版本OWL2其他子語言的並行推理工作，且缺乏從數據角度去判斷一個本體是否適合併行推理。另外，現有並行推理系統大都只能在一個並行平台上運行，導致很難權衡推理的效率和推理的可伸縮性。本項目基於已有工作的不足開展研究的內容如下。解決基於圖結構的並行OWL本體推理的理論和實踐方面的問題。理論上，提出OWL本體的圖表示語言，基於該表示語言提出一套描述邏輯中並行本體推理的理論和算法，並且給出最佳化技術。實踐上，利用並行計算方面的技術，實現一個可伸縮、高效的推理系統，該推理系統可以在不同平台配置運行，從而權衡推理的效率和推理的可伸縮性。項目取得的主要成果如下。提出了OWL EL語言的圖表示語言，並且證明了其完備性和正確性。基於該表示語言設計最佳化了並行推理算法，並實現了推理機GEL。針對醫療本體SNOMED CT的百萬級別公理場景，GEL推理時間在14秒以內，優於使用更加廣泛的推理機CEL和ELK。該成果發表在國際會議ICTAI’2015，並將進一步的研究成果發表在人工智慧領域雜誌IJAIT上。項目將研究範圍從OWL EL進一步擴展到表達能力更豐富的OWL語言DHL上，從數據和並行理論的角度研究了推理的並行易處理性，提出利用單源推理路徑降低並行推理複雜性，以及最佳化並行推理算法的理論和技術。基於該理論成果，實驗發現所測試的現實本體中80%以上的本體具有並行易處理性，這也為大規模推理方法的有效性做出了實驗上的支撐。該成果發表在國際會議ECAI’16中，並已將進一步的研究成果提交雜誌JWS。針對圖表示語言和基於圖的並行推理算法，已提交申請專利。本項目研究內容的科學意義如下。基於圖表示語言與並行技術結合方面的研究對推理技術的最佳化提供了新的途徑。針對並行易處理性的研究對於OWL本體在生物醫療等領域的數據構建和集成方面具有指導作用，並且從理論上保證了並行的易處理性。