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基于本体驱动的叙词表词间关系可视化系统的研究与实现


□ 王 雯 徐焕良

  摘要 目前尚无专用的叙词表可视化工具,研究人员一般借助现存可用的可视化技术或工具来可视化词间关系。分别选取三类具有代表性的通用可视化工具,对其特点、可视化效果进行分析,在此基础上,提出一种新的适于叙词表可视化的逻辑模型,简述该模型所具有的功能、可视化效果,并开发其相应的原型系统,从而为今后叙词表可视化工具的开发提供参考。
  关键词 叙词表可视化 Protege 主题图 SKOS 本体驱动
  分类号 TP393
  
  信息可视化是在20世纪90年代中期才兴起的情报学研究领域,是情报学研究的热点与前沿,是指在计算机的协助下,对数据的可见的、交互的表示。可视化就是把数据信息和知识转化为图形、图像等比较直观的视觉形式的过程。叙词表词间关系可视化就是利用可视化工具对词间关系进行图形化的显示。所谓叙词表词间关系是指叙词之间内在的语义联系,包括等同关系、等级关系和相关关系。纸制叙词表的编制通常采用三种词间关系控制方法:①编制范畴索引和词族索引;②建立参照系统;③图形显示。前两种方法只能线性显示词间关系,而第三种方法借助图形的直观优势,更有助于把握词间关系。显然,对叙词表的词间关系进行可视化,能够帮助用户更直观地感知词间关系,了解叙词的涵义。
  
  1 叙词表词间关系可视化现状分析
  
  叙词表的可视化属于知识组织可视化范畴,学术界提出的知识组织工具包括主题地图(Topic map)以及本体(描述语言包括RDF、OWL)。目前可用于叙词表词间关系可视化的工具或技术有三类:本体工具,主题图和SKOS。下面分别选取其中最常用的有代表性的通用可视化工具,对其进行分析比较,为叙词表词间关系可视化模型提供理论基础。
  1.1 本体工具
  从哲学的范畴来说,Ontology是客观存在的一个系统的解释或说明,关心的是客观现实的抽象本质。在人工智能界,Neches等人最早将Ontology定义为“给出构成相关领域词汇的基本术语和关系,以及利用这些术语和关系构成的规定这些词汇外延的规则的定义”。本文主要选取目前最具代表性的Prot6g6进行分析研究。Prot6g6是一个开源本体编辑器,采用基于插件形式的高度可扩展的体系结构。它提供一系列插件来图形化浏览本体之间的关系,如TGVizTab采用的是网状图结构,将类、实例、属性节点相连,形成一张动态的语义相关的网状图(见图1)。TGVizTab使用TouchGraph技术可视化显示本体。类和实例均以节点形式出现,类和实例间的关系则用直线相连。每个节点又可以再扩展,或收缩和隐藏。鼠标可任意拖动节点,微调节点位置,也可以移动整个图形的位置。
  Protege基本能够满足动态、全面地实现叙词表可视化的需求,但不是专门的叙词表可视化工具,在使用上还存在以下一些缺点:①对于类、对象及属性不提供复用,其定义域和值域中的值并未建立一一对应关系,需要建立子属性加以区分;②Protege设置的各级类不允许重复,即只支持不交叉的类,其建立的等级关系也就不能体现交叉类这一常见关系,需要增加对象属性来加以揭示;③在可视化显示效果方面,虽然TGVizTab能够提供图形缩放功能,但只能提供节点问连线的缩放,节点大小并不相应地按照比例缩放而是始终保持不变。这样当图形放大到一定程度,结构就过于松散,而当缩小到一定比例,图形就相当拥挤。这些缺点在之后开发的可视化系统中需要加以改善。
  1.2 主题图
  主题图的目的在于通过一个资源的叠加层或者资源地图表达资源的知识。目前,国外情报工作人员在主题图工具可视化叙词表方面的实践有很多,这里主要分析美国的思维导图可视化词典(Thinkmap Visu-al Thesaurus,TVT)和英国的Xreferplus网上参考服务系统的概念图。
  
  TVT是用Java语言编写的图形显示工具。TVT可视化词典创建词语和词义的动画显示——对英文词语的可视化表示,提供2D和3D的显示模式。TVT把检索词放在显示图的中心位置,检索词与相关词和词义相连。用户通过点击图中词语或词义获得进一步的探究。可视化词典的确超越同义词的范畴,在词语定义、多义、甚至反义词之间显示和可视化联系。用户通过选择词性或词间关系类型,能够进行交互性的扩检和缩检。在可视化效果方面,节点表示所连词语的含义,不同词性用不同颜色节点表示,节点与词语之间用实线相连,与同一节点相连的所有词语为同义词。虚线代表词间关系,反义词之间用红色虚线相连。
  Xreferplus是世界上最大的在线参考服务系统。其中的大型词典库除了提供简单检索和高级检索以及主题浏览功能之外,还提供了检索结果的可视图浏览,即概念图。概念图呈现的是Xreferplus中检索词和主题问的相关关联。随着鼠标在图中结果上移动,系统就会显示鼠标附近节点的词条标题。选中的结果的词条标题用黄色框加以标记,双击黄色框后,系统就会在新的窗口显示该词条详细内容。周围结果的词条标题则用白色框加以显示。在鼠标移动过程中按住shifl键,系统就在图上自动产生一个方形放大镜,对所获概念图进行局部放大,特别是对节点众多的概念图来讲相当有用的一个功能。在鼠标移动过程中按住Ctrl键,可以看到检索结果间如何相连。
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