基于本體的上下文感知計算關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著傳感技術(shù)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及嵌入式系統(tǒng)等軟硬件技術(shù)的廣泛應(yīng)用，作為普適計算的重要分支一上下文感知計算也得到了長足的發(fā)展。上下文感知計算旨在通過主動感知用戶相關(guān)的上下文狀態(tài)，推理識別其所處上下文情境及意圖，力求前攝地為用戶提供需要的信息和恰當?shù)姆?wù)。這種新型計算模式能夠?qū)⑷藗儚姆爆嵉挠嬎阍O(shè)備和服務(wù)的交互中解放出來，形成以人為中心的良好的交互氛圍，增強用戶體驗。本體以其標準化、形式化、豐富的語義表達能力及出色的推理能力能夠有效地解決上下文的形

2、式化表示、知識共享與重用、互操作及上下文推理等關(guān)鍵問題，被公認為很有前景的、且適用于上下文感知計算領(lǐng)域的技術(shù)之一。
　　盡管基于本體的上下文感知計算研究取得了較大的進展，但仍然存在諸多亟待解決的關(guān)鍵問題。本文對基于本體的上下文建模、上下文情境推理及上下文感知Web服務(wù)技術(shù)進行深入研究，主要研究內(nèi)容和研究成果如下:
　　1.針對現(xiàn)有上下文模型大多面向特定領(lǐng)域，對通用性及上下文質(zhì)量描述支持不足的問題，本文采用本體技術(shù)建立一個通用

3、的、可擴展的分層上下文模型。該模型使用OWL語言進行形式化描述，具有較強的通用性、語義表達及擴展能力，并支持上下文質(zhì)量信息的描述。為了不增加基于本體的上下文處理和推理負擔，采用EMF技術(shù)建立支持通用性和可計算性的上下文質(zhì)量模型，并通過OWL內(nèi)置注釋屬性實現(xiàn)上下文本體模型的相關(guān)質(zhì)量信息的標注。該上下文本體模型是本文研究工作的基礎(chǔ)，為上下文情境推理識別、語義相似度計算及上下文感知Web服務(wù)等后續(xù)研究工作提供支持。
　　2.針對現(xiàn)有上下

4、文情境推理方法對不確定性及用戶個性化需求支持不足的問題，本文提出一種混合式不確定性上下文情境推理方法。將模糊邏輯理論引入上下文本體模型中解決本體對不確定性上下文描述和處理能力不強的問題。采用SWRL語義規(guī)則描述上下文情境，結(jié)合遺傳算法對通用上下文情境模型進行個性化需求擴展，以提高情境推理的準確度和時效性。采用基于規(guī)則和本體相結(jié)合、并兼顧不確定性上下文處理的方法推理識別用戶所處上下文情境，通過將確定及不確定性上下文變量分離處理，降低語義推

5、理過程的復雜度。設(shè)計基于語義相似度的近似規(guī)則匹配算法處理上下文情境模型沒有覆蓋當前上下文取值的情況。實驗結(jié)果表明，該方法能夠有效提高上下文情境推理的有效性和時效性。
　　3.針對現(xiàn)有上下文感知系統(tǒng)大多通過手工規(guī)則為用戶進行上下文感知服務(wù)選擇等問題，本文提出一種基于粒計算的決策規(guī)則自動生成方法。將上下文歷史視為決策信息系統(tǒng)，采用粒矩陣進行等價類的刻畫，定義關(guān)系矩陣實現(xiàn)決策信息系統(tǒng)相容性的檢測，定義粒矩陣間相與運算，將知識?；^程轉(zhuǎn)化

6、為矩陣運算，快速地實現(xiàn)不同程度的知識?；?，通過粒度計算實現(xiàn)冗余上下文屬性及屬性值的約簡，并將約簡結(jié)果自動轉(zhuǎn)換為決策規(guī)則。當上下文環(huán)境改變時，依據(jù)自動生成的決策規(guī)則為用戶選擇合適的服務(wù)?？紤]服務(wù)選擇過程涉及的上下文質(zhì)量的優(yōu)劣，提出質(zhì)量驅(qū)動的服務(wù)提供方法，依據(jù)上下文質(zhì)量的優(yōu)劣適應(yīng)性地調(diào)整服務(wù)提供的模式，而非直接調(diào)用執(zhí)行服務(wù)，從而避免系統(tǒng)誤操作等問題。
　　4.為提高服務(wù)對變化上下文環(huán)境的適應(yīng)能力，提出一種快速上下文感知服務(wù)自適應(yīng)方法。

7、對于由組件組成的服務(wù)，通過動態(tài)的添加、替換及刪除相應(yīng)組件實現(xiàn)運行時的服務(wù)適配。主要涉及以下三方面:擴展傳統(tǒng)服務(wù)描述機制以支持上下文條件的描述;改進現(xiàn)有語義匹配關(guān)系，將基于邏輯的本體概念匹配轉(zhuǎn)化為數(shù)值計算，支持功能、上下文條件及質(zhì)量三方面的語義匹配，并利用改進的語義匹配關(guān)系進行組件分類，以減少語義匹配的次數(shù)，提高組件選擇效率;基于組合適應(yīng)機制，分別在服務(wù)和組件兩個層面進行功能和適應(yīng)關(guān)注點的分離，簡化服務(wù)自適應(yīng)的驗證及數(shù)據(jù)一致性維護等問題。