面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)集成關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，不斷產(chǎn)生的具有分布、異構(gòu)、海量等特征的數(shù)據(jù)源對存儲資源、計(jì)算資源和網(wǎng)絡(luò)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(shù)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(jìn)行數(shù)據(jù)集成訪問，進(jìn)而推動(dòng)科學(xué)領(lǐng)域的研究，是當(dāng)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(jì)算技術(shù)，建立在語義Web及網(wǎng)格計(jì)算相關(guān)技術(shù)規(guī)范基礎(chǔ)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(gòu)來解決和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)

2、格環(huán)境下大規(guī)模資源共享與協(xié)同計(jì)算。本文在對語義網(wǎng)格的研究背景、發(fā)展歷程和相關(guān)技術(shù)做了較為深入的研究基礎(chǔ)上，以資源共享和協(xié)同工作為目標(biāo)，從概念集成、模式集成、實(shí)例集成和查詢應(yīng)用四個(gè)不同階段對網(wǎng)格資源集成訪問時(shí)遇到的語義異構(gòu)問題進(jìn)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(gòu)、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(wù)流程管理以及數(shù)據(jù)集成中的查詢優(yōu)化5個(gè)方面具體展開研究，主要內(nèi)容包括：
　　 (1)面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)

3、集成體系結(jié)構(gòu)
　　 本文討論了語義網(wǎng)格環(huán)境中，在概念集成、模式集成、實(shí)例集成和查詢應(yīng)用四個(gè)階段面臨的語義異構(gòu)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(jì)算、Web服務(wù)和語義Web的相關(guān)規(guī)范和技術(shù)基礎(chǔ)之上（比如，采用語義Web的相關(guān)規(guī)范對數(shù)據(jù)語義、流程語義等進(jìn)行描述和建模；采用OGSA-DAI等網(wǎng)格體系架構(gòu)規(guī)范對網(wǎng)格內(nèi)的分布式數(shù)據(jù)資源進(jìn)行管理；采用Web服務(wù)相關(guān)規(guī)范實(shí)現(xiàn)服務(wù)流程組合），給出了面向語義網(wǎng)格的數(shù)據(jù)集成應(yīng)用的一種通用結(jié)構(gòu)

4、，給出了網(wǎng)格資源在數(shù)據(jù)集成中涉及到的關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程，并對涉及到的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了具體說明，并將其應(yīng)用于結(jié)構(gòu)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(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于語義網(wǎng)格環(huán)境中，目前關(guān)于本體技術(shù)的研究主要側(cè)重于理論層面和靜態(tài)數(shù)據(jù)的語義表示，對網(wǎng)格計(jì)算領(lǐng)域內(nèi)具有動(dòng)態(tài)性等特征的網(wǎng)格資源在實(shí)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(jìn)行了改進(jìn)和擴(kuò)展，提出了一

5、個(gè)語義網(wǎng)格環(huán)境下的本體模型，對該本體模型進(jìn)行層次劃分的基礎(chǔ)上分析各層之間的關(guān)系，同時(shí)基于UML規(guī)范對每一層的具體情況進(jìn)行了闡述。并結(jié)合結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域知識，將結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)內(nèi)容總結(jié)為構(gòu)件、加載和觀測三方面，并對各部分含義進(jìn)行了詳細(xì)的解釋，依據(jù)結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)需求對結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)的參與角色進(jìn)行了劃分，在印證該模型有效性的同時(shí)，根據(jù)該模型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)工程實(shí)驗(yàn)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(gòu)的小本體是數(shù)據(jù)集成研究領(lǐng)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(jié)構(gòu)角度研究在實(shí)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(guān)鍵組件。同時(shí)，考慮在語義網(wǎng)格環(huán)境中，為了更好地提高計(jì)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(chǔ)上提出虛擬本體的概念，同時(shí)提出和設(shè)計(jì)了虛擬本體的構(gòu)造算法VOSDGA，通過仿真驗(yàn)證，證明該算法在一定條件下可以提高計(jì)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(wù)流程管理研究
　　 服務(wù)流程管理技術(shù)作為語義網(wǎng)格中的一個(gè)重要內(nèi)容，已經(jīng)成為了解決語義網(wǎng)格的組織內(nèi)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(shù)的語義服務(wù)組合已經(jīng)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。為了更好地在語義層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)集成，本文從體系結(jié)構(gòu)及流程管理兩個(gè)方面重點(diǎn)研究服務(wù)流程管理中涉及的相關(guān)問題，提出了一個(gè)基于工作流的服務(wù)流程管理框架，并通過建立語義網(wǎng)格服務(wù)三層結(jié)構(gòu)，在網(wǎng)格服務(wù)和語義服務(wù)引入代理服務(wù)層，實(shí)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(wù)注冊進(jìn)行了設(shè)計(jì)和實(shí)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(wù)提供者之間能夠就服務(wù)質(zhì)量問題進(jìn)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(chǎn)生的優(yōu)化問題，本文在研究了粒子群優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，結(jié)合免疫系統(tǒng)中相關(guān)的信息處理機(jī)制實(shí)現(xiàn)，提出了改進(jìn)的免疫-粒子群優(yōu)化算法AIPSO查詢優(yōu)化算