面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)集成關鍵技術研究.pdf

1、隨著信息技術的不斷發(fā)展，不斷產生的具有分布、異構、海量等特征的數(shù)據(jù)源對存儲資源、計算資源和網(wǎng)絡資源等提出了極高的性能需求，也為以往的數(shù)據(jù)資源管理技術帶來了巨大的挑戰(zhàn)。如何管理和使用這些數(shù)據(jù)資源并進行數(shù)據(jù)集成訪問，進而推動科學領域的研究，是當前迫切需要解決的問題。
　　 語義網(wǎng)格作為一種基于語義的分布式計算技術，建立在語義Web及網(wǎng)格計算相關技術規(guī)范基礎之上，通過規(guī)范化的語義來描述網(wǎng)格資源，通過開發(fā)有序的管理架構來解決和實現(xiàn)復雜網(wǎng)

2、格環(huán)境下大規(guī)模資源共享與協(xié)同計算。本文在對語義網(wǎng)格的研究背景、發(fā)展歷程和相關技術做了較為深入的研究基礎上，以資源共享和協(xié)同工作為目標，從概念集成、模式集成、實例集成和查詢應用四個不同階段對網(wǎng)格資源集成訪問時遇到的語義異構問題進行了分析和探討，從面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)集成體系架構、面向語義網(wǎng)格的本體模型、分布式本體集成框架、語義網(wǎng)格服務流程管理以及數(shù)據(jù)集成中的查詢優(yōu)化5個方面具體展開研究，主要內容包括：
　　 (1)面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)

3、集成體系結構
　　 本文討論了語義網(wǎng)格環(huán)境中，在概念集成、模式集成、實例集成和查詢應用四個階段面臨的語義異構問題，利用現(xiàn)有網(wǎng)格數(shù)據(jù)資源，基于現(xiàn)有的網(wǎng)格計算、Web服務和語義Web的相關規(guī)范和技術基礎之上（比如，采用語義Web的相關規(guī)范對數(shù)據(jù)語義、流程語義等進行描述和建模；采用OGSA-DAI等網(wǎng)格體系架構規(guī)范對網(wǎng)格內的分布式數(shù)據(jù)資源進行管理；采用Web服務相關規(guī)范實現(xiàn)服務流程組合），給出了面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)集成應用的一種通用結構

4、，給出了網(wǎng)格資源在數(shù)據(jù)集成中涉及到的關鍵業(yè)務流程，并對涉及到的關鍵技術進行了具體說明，并將其應用于結構工程網(wǎng)格環(huán)境中。
　　 (2)面向語義網(wǎng)格的本體建模方法
　　 本體技術已經(jīng)廣泛應用于語義網(wǎng)格環(huán)境中，目前關于本體技術的研究主要側重于理論層面和靜態(tài)數(shù)據(jù)的語義表示，對網(wǎng)格計算領域內具有動態(tài)性等特征的網(wǎng)格資源在實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成過程中面臨的語義表示的研究很少涉及。本文針對此種現(xiàn)象，在對現(xiàn)有的本體建模方法進行了改進和擴展，提出了一

5、個語義網(wǎng)格環(huán)境下的本體模型，對該本體模型進行層次劃分的基礎上分析各層之間的關系，同時基于UML規(guī)范對每一層的具體情況進行了闡述。并結合結構工程領域知識，將結構工程實驗內容總結為構件、加載和觀測三方面，并對各部分含義進行了詳細的解釋，依據(jù)結構工程實驗需求對結構工程實驗的參與角色進行了劃分，在印證該模型有效性的同時，根據(jù)該模型設計結構工程實驗本體。
　　 (3)分布式本體集成框架
　　 如何有效組織和管理語義網(wǎng)格環(huán)境中存在的

6、各類分布異構的小本體是數(shù)據(jù)集成研究領域面臨的新問題，本文提出了一種分布式本體集成框架，從體系結構角度研究在實現(xiàn)分布式本體集成過程中涉及到的功能層次劃分以及關鍵組件。同時，考慮在語義網(wǎng)格環(huán)境中，為了更好地提高計算資源的利用率、更好地滿足用戶需求，本文在分布式集成框架基礎上提出虛擬本體的概念，同時提出和設計了虛擬本體的構造算法VOSDGA，通過仿真驗證，證明該算法在一定條件下可以提高計算資源利用率，從而提高分布式本體集成框架的效能。

7、　　 (4)語義網(wǎng)格服務流程管理研究
　　 服務流程管理技術作為語義網(wǎng)格中的一個重要內容，已經(jīng)成為了解決語義網(wǎng)格的組織內部或者組織之間過程集成的有效手段，特別是基于工作流技術的語義服務組合已經(jīng)成為當今的研究熱點。為了更好地在語義層實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，本文從體系結構及流程管理兩個方面重點研究服務流程管理中涉及的相關問題，提出了一個基于工作流的服務流程管理框架，并通過建立語義網(wǎng)格服務三層結構，在網(wǎng)格服務和語義服務引入代理服務層，實現(xiàn)網(wǎng)格

8、工作流和語義工作流的無縫連接，接著對服務注冊進行了設計和實現(xiàn)，然后提出了基于QoS的語義工作流協(xié)商協(xié)議，支持語義工作流用戶和語義工作流服務提供者之間能夠就服務質量問題進行協(xié)商，從而更好地滿足最終用戶的要求。
　　 (5)數(shù)據(jù)集成中的查詢優(yōu)化
　　 針對查詢處理過程中由于多連接操作所產生的優(yōu)化問題，本文在研究了粒子群優(yōu)化算法的基礎上，結合免疫系統(tǒng)中相關的信息處理機制實現(xiàn)，提出了改進的免疫-粒子群優(yōu)化算法AIPSO查詢優(yōu)化算