基于中介本体模型的语义冲突解决方案

摘要：随着B2B电子商务的快速发展，汽车领域企业进行电子交易更加灵活、方便，但将异源异构的信息系统集成为统一的汽车服务电子商务平台时，会出现大量的语义冲突。文章针对该问题，提出基于中介本体模型的语义冲突解决方案，解决汽车领域异源异构信息系统集成时面临的商品数据语义冲突问题。

关键词：信息系统集成；语义冲突；中介本体

中图分类号：H03 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）08-0-02

一、引言

由于汽车服务电子商务的不断发展，从分布异构的数据源获得相关的领域信息，从而达到商品知识共享、重用和信息系统之间的互操作已经成为当前信息社会越来越紧迫的需要，统一集成的汽车服务电子商务平台也变得更加迫切。但由于系统设计没有参照统一的标准，开发者对汽车领域服务资源的认识也不一致，造成了系统间信息类型、描述方式和存储方式的多样性[1]，当需要建立统一的信息服务平台时，这些差异使得汽车企业信息系统集成面临大量的不一致，即语义冲突。屈振新和唐胜群[2]在采用语义技术解决系统间集成问题时，提出共享语义冲突一般都是将各数据的schema映射到本体，一旦这些本体汇集到一起，就可能出现概念定义的不一致及概念间关系的不一致。

例如，对汽车销售业务，企业甲称为automobile、企业乙称为auto，而企业丙称为car，一个企业称“制造商”与“产品”之间是“生产”关系，而另一个企业称“制造商”与“产品”之间是“出售”关系，这便造成了企业信息系统间进行数据交互面临的语义冲突。同时，当客户需要购买“wheel车轮”时，而供应商可以提供“wheel方向盘”，这两个“wheel”同属于汽车领域，同样客户常说的“空气格”与汽车服务电子商务资源目录中的“空气滤清器”指的是同一个东西，商品名称虽然相同但语义不同，这也使得厂商和客户之间的信息交流不通畅，同样存在着语义冲突，而这必然会给企业带来一定经济损失。因此有必要利用本体映射的方式进行商品的自动匹配，可以有效解决系统集成中商品语义异构的问题。

二、相关工作

信息系统的异构性主要表现为不同的硬件、操作系统、数据模式、数据语义和数据质量。目前，现有研究在不同程度上解决了不同平台、软件系统间的互操作间题，也克服了语法与数据模式的异构问题，但不同系统之间如果没有事先约定的DTD还是无法支持在语义层上的集成。此外，还存在一些其它的信息交换标准（如EDI）却由于过于面向特定应用而无法得到普遍的应用。对异构系统进行语义信息集成时，有的将数据库schema映射成本体[3]，再将语义查询重写为SQL语句；有的提出语义集成时可以采用分层本体、词汇表等方法。但是这些方法都是从某个局部来看问题，只能解决局部语义冲突，不能满足实际应用需求。蔚继承等[4]提出一种基于混合本体的异构数据集成方法，通过建立局部本体、全局本体、本体与数据源之间的映射关系，从而解决异构数据集成中的语义异构问题。可以说，对语义层上异构的系统集成目前仍未得到较好解决。

三、基于中介本体模型的语义冲突解决方案

为了消解系统集成的数据语义冲突，建立系统间一致的信息理解是非常重要和必要的。本体[5]（Ontology）作为一种工具解决了分布式异构信息源的语义异构问题，实现了信息源语义上的互操作，成为解决异构信息共享、交换和集成的最佳方法。现如今本体技术已经在电子商务领域得到了广泛应用。

汽车领域同种类型的信息系统由于其开发者不同，对同一商品概念或概念之间的关系可能有不同的观点。所以，不同企业针对于同种类型信息系统所构造的领域本体存在不一致性，所依赖的本体模型通常也不一样。为实现多个企业之间、客户和厂商之间商品知识信息的语义互通，通过建立本体模型间的映射[6]，有助于实现异构系统的商品知识共享和重用。

建立本体模型间的映射，目前有两种映射方式。一种方式是在任意两个系统的本体模型之间转换，另一种是以某个系统的本体模型为中介，将其他系统的本体模型映射到该中介上[7]。前者过于复杂，因为如果存在m个本体模型，就要建立个转换，而且其中任意一个本体模型一旦变动，其他m-1个本体模型都要进行相应地调整，而后者可以克服前者的缺陷。所以，本文采用中介本体模型来实现不同本体模型间的映射，以解决汽车领域异构信息系统集成中的语义冲突，详见图1。

图1 基于中介本体映射的系统集成框架

如图1所述，该系统集成框架包括数据请求处理器、具有中介功能的本体模型和若干个本体转换集。转换集描述了不同信息源的本体模型与中介本体模型之间的转换关系。通过本体映射，转换为中介本体模型，可以实现不同本体之间的信息交互和集成。这里的中介本体是指被公认的、具有权威性的本体模型，制定该本体的中介机构一般是行业协会、标准化组织、业内巨头，也可以由企业间协商产生。

该框架将异构系统的信息共享抽象为数据请求和数据答复过程。当查询各异构系统的数据时，用户参照中介本体模型上有关术语向系统提交数据请求。系统请求处理中心从语义层面上理解用户的需求，并根据不同的本体模型转换集，将提交的数据请求转换成对各个异构信息系统的数据请求，然后分别发送给不同的系统。信息系统在接受到各自的数据请求后，按照一定的规则搜索数据，然后将搜索结果返回给系统请求处理中心。数据请求处理系统将各个系统返回的数据汇总后，作为数据答复一并发送给用户。这一解决方案可以较好地解决异构系统集成中的语义冲突问题。

四、小结

本文首先阐述了汽车领域的异构信息系统集成中存在的语义冲突问题，并基于语义技术，设计了基于中介本体模型的语义冲突解决方案，可以较好地解决不同信息系统集成中的数据语义冲突问题。但在进行异构系统语义信息集成时，目前最大的困难是如何在海量数据上进行处理，如何解决大数据环境下系统集成中的语义冲突，这方面值得做进一步研究。

参考文献：

[1]张宇，蒋东兴，刘启新.基于元数据的异构数据集整合方案[J].清华大学学报（自然科学版），2009，49（7）：1021-1024.

[2]屈振新，唐胜群.信息集成中冲突的语义解决方案[J].计算机科学，2010，37（1）：167-169.

[3]Ram S， Park J. Semantic Conflict Resolution Ontology （SCROL）： An ontology for detecting and resolving data and schema-level semantic conflicts[J]. Knowledge and Data Engineering， IEEE Transactions on， 2004， 16（2）：189-202.

[4]蔚继承，杨丽丽.一种基于本体的异构数据集成方法[J].信息化研究，2013，39（1）：9-14.

[5]王洪伟，霍佳震，刘仲英.基于本体的信息系统语义异构性分析[J].管理科学学报，2008，11（5）：53-63.

[6]贾贺，艾中良，刘忠麟.基于中间模型的异构数据资源语义映射方法[J].计算机工程与应用，2013，49（3）：133-138.

[7]吴玲丽，余建桥，孙荣荣.一种基于Ontology的异构数据库语义集成方法[J].计算机系统应用，2008（3）：31-34.

作者简介：张金魁（1984-），男，山东菏泽人，研究方向：电子商务，语义网。

基金项目：国家科技支撑项目“汽车维修及配件电子商务平台研发及示范应用”（2013BAH13F01）。