摘  要： 數(shù)據(jù)空間的提出旨在解決模式驅(qū)動型的數(shù)據(jù)管理方式中所遇到的瓶頸，并最終解決數(shù)據(jù)管理所面臨的挑戰(zhàn)。而其中數(shù)據(jù)源內(nèi)容之間的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性成為數(shù)據(jù)空間研究的重點(diǎn)。從自然語言處理的角度出發(fā)，建立描述數(shù)據(jù)空間的模式實(shí)體，并且綜合考慮基本刻面和內(nèi)容刻面的主要內(nèi)容，提出基于數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)源內(nèi)容的關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制，從而為下一步創(chuàng)建索引、瀏覽、搜索、查詢以及其他服務(wù)提供良好的基礎(chǔ)。
關(guān)鍵詞： 數(shù)據(jù)空間；刻面；自然語言處理

   計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展以及信息化的推進(jìn)，使得人類面臨著巨大的數(shù)據(jù)量，而且數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理和傳播依然與日俱增，數(shù)據(jù)管理也呈現(xiàn)出海量、共享以及多樣化等新的特點(diǎn)。這些新特點(diǎn)使得數(shù)據(jù)管理技術(shù)面臨著挑戰(zhàn)，DBMS無法解決這些挑戰(zhàn)，如何對數(shù)據(jù)進(jìn)行集成并有效的管理成為當(dāng)前迫在眉睫的研究課題，數(shù)據(jù)空間就是在這個大背景下應(yīng)運(yùn)而生的。
    數(shù)據(jù)空間[1]的概念由FRANKLIN M、HALEVY A、MAIER D等人在2005年的SIGMOD會議上提出，旨在解決數(shù)據(jù)空間包含的所有與主體（用戶）相關(guān)的信息，它不是一個信息集成的方法，而是一種信息共存的措施。數(shù)據(jù)空間淡化模式，凸顯數(shù)據(jù)，支持多種不同的異質(zhì)異構(gòu)的數(shù)據(jù)源，而且具有pay-as-you-go（演化集成）的特性，強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的可關(guān)聯(lián)性和演化性，最終可實(shí)現(xiàn)對個人數(shù)據(jù)的輕量級管理。其中演化集成的思想以及人在數(shù)據(jù)管理中的主體作用越來越得到關(guān)注，對主體人的研究日益成為數(shù)據(jù)管理技術(shù)研究中的重要問題。數(shù)據(jù)空間強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的可關(guān)聯(lián)性，不僅要從用戶（主體人）的行為上來獲取數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，還要從數(shù)據(jù)源內(nèi)容上來獲取數(shù)據(jù)源之間存在的內(nèi)部關(guān)系，對數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系的發(fā)現(xiàn)也成為目前數(shù)據(jù)空間研究的一個重點(diǎn)難點(diǎn)。本文從自然語言的角度，通過分析數(shù)據(jù)空間刻面描述模型，對基本刻面和內(nèi)容刻面進(jìn)行描述，輔以詞語語義相關(guān)度的模型，提出一個基于數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制。
1 相關(guān)研究
    數(shù)據(jù)源內(nèi)容之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)是數(shù)據(jù)空間研究的一個重要問題，是創(chuàng)建索引、瀏覽、搜索、查詢以及其他服務(wù)的基礎(chǔ)。當(dāng)前的研究前提大多假設(shè)已經(jīng)獲得數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，但這往往有其局限性，為了解決這個問題，需要提出更加精確的發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)源之間關(guān)系的方法，以便有效地管理數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)源。參考文獻(xiàn)[2]認(rèn)為采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型來描述數(shù)據(jù)空間中不同類型的物理數(shù)據(jù)源是困難的，故而提出一種三層(即物理層、邏輯層、應(yīng)用數(shù)據(jù)層)組織結(jié)構(gòu)，文章集中在邏輯數(shù)據(jù)層，并通過領(lǐng)域本體代表一類數(shù)據(jù)源資源，從而劃分為直接關(guān)系和間接關(guān)系。參考文獻(xiàn)[3]通過關(guān)聯(lián)調(diào)整(Reference Reconciliation)來解決數(shù)據(jù)源復(fù)雜信息空間問題，使用基于一個基本框架的算法，通過關(guān)聯(lián)調(diào)整傳播信息，使用上下文信息、相關(guān)實(shí)體上的相似性來計(jì)算和豐富關(guān)聯(lián)。參考文獻(xiàn)[4]提出了使用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型來抽取元數(shù)據(jù)的匹配，通過可能性推理來解決不確定問題，建立數(shù)據(jù)的關(guān)系網(wǎng)，通過元數(shù)據(jù)匹配來抽取實(shí)體之間的關(guān)系。參考文獻(xiàn)[5]提出了新的分散的語義元數(shù)據(jù)組織模型SmartStore，利用元數(shù)據(jù)的語義來增加相關(guān)的文件。參考文獻(xiàn)[6]通過制定數(shù)據(jù)源之間聯(lián)系，并將每個聯(lián)系集定義為聯(lián)系軌跡（Association Trail），創(chuàng)建來自不同數(shù)據(jù)源的無聯(lián)系數(shù)據(jù)之間的一個增強(qiáng)的關(guān)聯(lián)圖?？傊嚓P(guān)方面的研究也都是基于各自對數(shù)據(jù)空間的描述而進(jìn)行的，通過本體或推理模型來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。本文基于之前所研究的詞語相關(guān)度模型，綜合分析基本刻面和內(nèi)容刻面，從而確立數(shù)據(jù)源內(nèi)容之間的關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制。
2 刻面內(nèi)容的關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制
2.1 數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)特點(diǎn)
    數(shù)據(jù)空間的數(shù)據(jù)源是異質(zhì)異構(gòu)的，課題組提出了一個FADSM模型即基于刻面描述的數(shù)據(jù)空間模型，通過內(nèi)容刻面以及基本刻面對數(shù)據(jù)空間進(jìn)行描述，并分析刻面的內(nèi)容來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)源本身之間的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性。
    數(shù)據(jù)空間個人數(shù)據(jù)的特點(diǎn)：(1)多樣性和異構(gòu)型。個人數(shù)據(jù)均來自不同的數(shù)據(jù)源，如Web、Email、文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)都存儲在不同的位置，需要采取統(tǒng)一的方法來制定異構(gòu)數(shù)據(jù)源；(2)個性化。緣于不同的知識背景，使用計(jì)算機(jī)的不同習(xí)慣，以及每個人不同的組織數(shù)據(jù)的方式；(3)復(fù)雜結(jié)構(gòu)。RDBMS都是基于表結(jié)構(gòu)的，但是在PDS中，關(guān)系都是基于元組級別的，數(shù)據(jù)源之間可能都是有關(guān)系的。
2.2 數(shù)據(jù)源描述
    本文主要從兩個方面來討論數(shù)據(jù)源，一個是基本刻面，另一個是內(nèi)容刻面。
    將每個數(shù)據(jù)源作為一個模式實(shí)體來描述，每個數(shù)據(jù)實(shí)體都有一個獨(dú)立的實(shí)體標(biāo)識符?；究堂媸菙?shù)據(jù)源的主體屬性，包括文件名、文件類型、訪問頻率、目錄以及大小等。內(nèi)容刻面是每個數(shù)據(jù)源的描述性的主體內(nèi)容，在課題研究組中已經(jīng)將內(nèi)容刻面提取出來。將內(nèi)容刻面的內(nèi)容進(jìn)行分詞（應(yīng)用ICTCLAS軟件），分詞后進(jìn)行預(yù)處理，去除停頓詞、虛擬詞、語氣詞等?；诳堂婷枋龅臄?shù)據(jù)空間中數(shù)據(jù)源實(shí)體的表示如圖1所示。

    通過對基本刻面和內(nèi)容刻面的內(nèi)容進(jìn)行分析，對內(nèi)容刻面進(jìn)行分詞預(yù)處理，形成刻面內(nèi)容主題詞集合，即代表了該數(shù)據(jù)源的實(shí)體內(nèi)容；而基本刻面主要考慮其刻面屬性。作為實(shí)體的類型集合，綜合兩者構(gòu)造數(shù)據(jù)源實(shí)體的語義模式，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)源的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性即是發(fā)現(xiàn)語義實(shí)體模式之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制。圖2所示為數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制的流程。

2.3 語義模式的建立和匹配
    本文采用中科院的ICTCLAS進(jìn)行分詞。對數(shù)據(jù)源的刻面內(nèi)容進(jìn)行分詞預(yù)處理，去掉一些修飾詞、停用詞等，所獲得的主題詞代表了該數(shù)據(jù)源的核心內(nèi)容。而刻面屬性需要逐一考慮4個屬性，對其進(jìn)行相關(guān)的匹配策略。數(shù)據(jù)源表示為模式實(shí)體即[實(shí)體標(biāo)識符,基本刻面,內(nèi)容刻面]的形式。
    語義模式匹配的過程為：(1)考慮基本刻面各刻面屬性的匹配程度；(2)過濾掉內(nèi)容刻面中修飾以及停頓的詞語、標(biāo)點(diǎn)符號、數(shù)字、名字等；(3)提取內(nèi)容刻面的主題詞集合以及該數(shù)據(jù)源所代表的實(shí)體類型組成待比較向量；(4)對于基本刻面中 [文件類型，目錄，訪問頻率，大小]等條件進(jìn)行刻面匹配，以此對基本刻面的說明作為基本刻面的匹配策略；對于內(nèi)容刻面，比較模式向量中的詞語與待比較向量中的每個詞語的語義相關(guān)度（應(yīng)用相關(guān)度模型）。具體的內(nèi)容刻面匹配策略如下。
2.3.1 基本刻面相關(guān)性匹配
    基本刻面屬性即一個數(shù)據(jù)實(shí)體的主體屬性，能夠直接獲得，如一篇文檔的文件名、路徑、大小、修改時間、訪問時間等。


    鑒于此處在分子中，已經(jīng)對詞語項(xiàng)進(jìn)行了相關(guān)度的計(jì)算，而在SVM中，對分母的取模是為了保證整個余弦值的范圍在（0，1）之間，而在式（7）中，已經(jīng)轉(zhuǎn)化為對詞語項(xiàng)進(jìn)行相關(guān)度計(jì)算了，因此直接使用了點(diǎn)積公式作為計(jì)算內(nèi)容刻面相關(guān)度的公式形式，即RSource就是所求的兩個內(nèi)容刻面的相關(guān)度值。
2.3.3 數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制
    將基本刻面和內(nèi)容刻面的相關(guān)性匹配策略結(jié)合起來，本文著重以內(nèi)容刻面中表達(dá)的數(shù)據(jù)源內(nèi)容來發(fā)現(xiàn)關(guān)聯(lián)關(guān)系，因而內(nèi)容刻面所占的權(quán)重會比基本刻面對數(shù)據(jù)源關(guān)系發(fā)現(xiàn)的貢獻(xiàn)率更大，設(shè)基本刻面對數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系發(fā)現(xiàn)的貢獻(xiàn)率是λ，而內(nèi)容刻面的貢獻(xiàn)率是σ。通過加權(quán)值來獲得最終數(shù)據(jù)源內(nèi)容的關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制，如式（8）所示，其中λ+σ=1且σ>λ。

2.4 討論與分析
    根據(jù)以上對數(shù)據(jù)空間數(shù)據(jù)源的刻面模型描述以及對基本刻面和內(nèi)容刻面的主要內(nèi)容進(jìn)行考慮，輔助以詞語相關(guān)度模型計(jì)算，可以從理論上分析出獲取數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制，并以上述的計(jì)算模型來表達(dá)其關(guān)系程度。但是，這個方案存在一些不足之處：(1)相關(guān)度的研究存在一些主觀上的誤差；(2)分詞上出現(xiàn)的誤差；(3)考慮內(nèi)容刻面時，其中的許多主關(guān)鍵字沒有考慮到人物名詞，人物名詞對于發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)空間中數(shù)據(jù)源之間的內(nèi)部關(guān)系起到很大的作用，本文主要是考慮數(shù)據(jù)源的具體內(nèi)容，而未涉及到具體的人物之間的聯(lián)系，因此對數(shù)據(jù)源的關(guān)系發(fā)現(xiàn)有一定的影響；(4)在基于數(shù)據(jù)空間對數(shù)據(jù)源內(nèi)容的關(guān)系發(fā)現(xiàn)研究上，存在很多不同的方式，本文作為基礎(chǔ)性的研究，因而輔以之前的相關(guān)度的研究，從而提出這個數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系發(fā)現(xiàn)機(jī)制的方案。
    數(shù)據(jù)空間中的數(shù)據(jù)源都是異質(zhì)異構(gòu)的，且基于數(shù)據(jù)空間，是數(shù)據(jù)驅(qū)動型的管理手段，這些數(shù)據(jù)源彼此之間的內(nèi)部關(guān)聯(lián)性發(fā)現(xiàn)是數(shù)據(jù)空間研究的一個重點(diǎn)難點(diǎn)，國外研究方面，數(shù)據(jù)源內(nèi)容關(guān)系的發(fā)現(xiàn)都是通過制定聯(lián)系或者是參考協(xié)調(diào)等方法來完成，而本文研究是以自然語言處理中的詞語相關(guān)度模型作為突破口，提出一個關(guān)系機(jī)制來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)源之間的關(guān)系。
    今后的工作將繼續(xù)完善該策略，特別是在考慮到幾個不足之處的影響因素中，盡量減少這些因素所造成的誤差，以該策略為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)從相關(guān)度上進(jìn)行數(shù)據(jù)空間中數(shù)據(jù)源的檢索和查詢。
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