基于ciespace的語義網研究熱點可視化分析

基于ciespace的語義網研究熱點可視化分析

網絡正義網由互聯(lián)網創(chuàng)始人simodhyberrys提出，1998年，網絡創(chuàng)始人phe。2000年12月的XML(可擴展標記語言)會議上正式提出語義網的概念和體系結構。隨后大量學術研究機構和團體舉辦了多次關于語義網的學術討論會,開始關注語義網的研究,語義網開始成為情報學的研究熱點。TimothyBerners-Lee最初將語義網定義為:某種定義Web上的數(shù)據和鏈接的方式,從而使WWW上的內容可獲取并且可解釋。Wikipedia(維基百科)對語義網的定義是:通過給萬維網上的文檔(如HTML)添加能夠被計算機所理解的語義,從而使整個互聯(lián)網成為一個通用的信息交換媒介。因此,對國外語義網研究的演進軌跡、發(fā)展格局、熱點領域及前沿趨勢等進行定量與定性分析,總結其發(fā)展規(guī)律與特征,對于推進我國情報學的研究具有重要意義。1知識圖譜的建立本文采用美國德雷賽爾大學陳超美教授開發(fā)的CiteSpace3.7.R8進行可視化分析,在對國外研究語義網論文進行計量分析的基礎上,結合相關文獻主題分析,利用CiteSpace軟件繪制知識圖譜。數(shù)據來源于ISI(美國科學情報研究所)WebofScience(簡稱WoS)統(tǒng)一文獻檢索平臺。根據本文研究內容,設定以下檢索式:(TI(標題)=(“SemanticWeb”)ANDLG(文獻語言)=“English”;檢索WoS的四大索引庫(檢索時間:2013.12.23)。選擇期刊論文和會議論文兩種研究性文獻類型(排除國內論文),共得到1900-2013年國外發(fā)表的語義網相關論文數(shù)據2644條,其中會議論文2098篇,期刊論文1069篇(部分會議論文發(fā)表后又在期刊發(fā)表)。2國外意義網絡的研究2.1語義網研究年際變化從發(fā)文量看:2000年以前發(fā)文量較少,此后呈穩(wěn)步增長趨勢;2005-2008年進入高產階段,年均保持在300篇以上;從2009年起,發(fā)文量逐年遞減。統(tǒng)計結果表明,國外語義網研究自20世紀90年代末起步,自2002年語義網-ISWC會議召開后,發(fā)文量不斷上升,相關研究日益成熟,應用領域不斷擴展;經過許多學者的努力研究和實驗,語義網在理論研究和實際應用上都有很大的進步。2.2“語義網”頻次分布從國家/地區(qū)分布來看,美國發(fā)文量最高,為457篇,其次為德國和英國。在CiteSpace軟件中繪制國家/地區(qū)共現(xiàn)網絡圖譜。圖譜中共有52個節(jié)點,15個連接。對“語義網”出現(xiàn)頻次在50次以上和中心度0.01以上的進行統(tǒng)計(見表1),可以看出,頻次較高的來自美國,即其發(fā)文數(shù)最多,在該領域內具有很強的研究實力;英格蘭、德國、西班牙、意大利等節(jié)點的頻次也較高,表明這些國家的研究成果較多,也具有較強的研究實力。總體上,各國間在發(fā)文量與學術水平之間存在著不同程度的差異。中心度最高的國家為德國,其中心度達到0.27,美國位列第二,中心度為0.19。2.3語義網研究的核心領域從學科類別分布來看,語義網的研究主要集中在計算機領域。在CiteSpace中繪制學科主題共現(xiàn)網絡圖譜,可以看出國外對語義網的研究主要集中在計算機學科?；陬l次(取30次以上)和中心度統(tǒng)計,頻次最高的為計算機科學(為2474次),遠高于其他學科領域;其次為工程技術和通信。這表明,計算機與工程技術科學是國外對語義網研究的核心領域。其他中心度較高的學科節(jié)點有數(shù)學、運籌學、信息科學等,與其他學科也有著較廣泛的關聯(lián)。2.4知識產權在線保護和利用技術研究關鍵節(jié)點文獻在不同聚類網絡的演進過程中起著重要的過渡性作用,有助于識別和探測某一領域研究的動態(tài)演進和發(fā)展趨勢。CiteSpace中針對各個時間段的關鍵節(jié)點論文,基于中間中心度(0.1及其以上)和被引頻次(30次及其以上)進行統(tǒng)計排序。被引頻次最高的是2001年Berners-leeT的論文,被引用高達266次,在Google學術搜索中的被引頻次為16408次(2013年12月27日檢索)。其次是1993年GruberTR發(fā)表的論文,他把本體定義成“共享概念化的形式地、明確地規(guī)范”。1993年McilraithSA提出網絡服務標記———語義網標記語言DAML,被引頻次為120次。該標記使多種Web服務自動發(fā)現(xiàn)代理技術能夠實現(xiàn)、執(zhí)行、組合和互操作。作者提出這樣一種自動化Web服務組合技術。2003年Baader提出描述邏輯是知識表示的形式化語言,他的這個判斷非常適合對數(shù)據庫/數(shù)據倉庫概念模型的推理。擴展描述邏輯(如整數(shù)和有理數(shù)),其中包括聚合函數(shù)在這些領域(如最小值、最大值、計數(shù)和總和),這通常用于數(shù)據庫系統(tǒng)。證明了聚合函數(shù)的存在容易導致的(故意)推斷問題。2004年McguinnessDL認為OWLWeb本體語言是表示信息的過程。2004年HorrocksI在語義Web規(guī)則語言(SWRL)的基礎上,提出將OWLWeb本體語言的OWLDL和OWLLite與規(guī)則標記語言的一元/二進制數(shù)據記錄RuleML子語言相結合的建議,給出了基于RuleML和OWL的XML表示語法和基于OWL的RDF/XML交換語法。2.5語義網服務的認知在CiteSpace中繪制共詞聚類網絡圖譜。關鍵詞是對文獻主題內容的高度概括或集中描述。詞頻分析是一種重要的基于內容的定性分析方法,而高頻詞分析有助于考察某一科學領域的研究熱點?；谠~頻進行統(tǒng)計與排序,國外在語義網研究領域的高頻詞如表2所示。根據關鍵詞頻次分析總結出以下研究熱點。(1)本體研究。本體(Ontology)原本是哲學研究中的一個分支。1991年Neches等人最早給出本體在信息科學中的定義:“給出構成相關領域詞匯的基本術語和關系,以及利用這些術語和關系構成的規(guī)定這些詞匯外延規(guī)則的定義。”1993年,美國斯坦福大學知識系統(tǒng)實驗室(KSL)的Gruber給出了第一個在信息科學領域被廣泛接受的本體正式定義:“概念模型的明確的規(guī)范說明。”1997年Borst對其進一步完善,表述為:“共享概念模型的形式化規(guī)范說明。”Studer等人認為本體包含4層含義,即概念模型、明確、形式化和共享。本體強調實體本質的概念化與抽象化,強調概念及概念間的關聯(lián),并通過多種知識表示元素將這些關聯(lián)反映出來,這些知識表示基本元素主要包括:概念、屬性、關系(對象屬性)、函數(shù)、公理和實例。(2)語義網服務及Web服務研究。語義網服務(SWS)是用本體作為數(shù)據模型,在語義描述框架的基礎上,提供機器可理解的語義描述。語義網服務的支撐技術有3個:Web服務描述本體,用來描述Web服務和相關方面的完整的描述框架;以本體作為底層的數(shù)據模型以支持機器對Web數(shù)據的解釋;為Web服務使用過程的自動化定義語義驅動。(3)OWL-S研究。OWL-S(OntologyWebLanguageforServices,網絡服務的本體語言)最早由S.McIlraith于2001年5月提出,用于描述語義Web服務,在特定的約束下能夠讓用戶和代理自動發(fā)現(xiàn)、調用、編寫和監(jiān)控網絡資源,提供服務。2.6語義網的前沿研究領域突現(xiàn)詞(burstterm)是指頻次出現(xiàn)增長快速的研究前沿術語。由于突現(xiàn)詞的詞頻時間分布和動態(tài)變化特性,突現(xiàn)詞比關鍵詞更能準確地揭示與反映研究前沿領域。在CiteSpace中進行突現(xiàn)詞探測,從大量的術語與關鍵詞集合中析取出13個專業(yè)突現(xiàn)術語,如表3所示。從表3可以看出,2001年“邏輯”和“檢索”是語義網領域最早的研究前沿。邏輯是語義網的基礎,語義網的研究主要是由邏輯學和人工智能研究者發(fā)展來的;2003年,“系統(tǒng)”“Web服務”“DAML”成為語義網的前沿研究領域。Webservice是一個平臺獨立的、松耦合的、自包含的、基于可編程的Web的應用程序,可使用開放的XML標準來描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調和配置這些應用程序,用于開發(fā)分布式的互操作應用程序。美國國防高級設計研究署代理置標語言(DAML)是美國國防高級設計研究組(DARPA)使用的一種標記語言,它是一種基于擴展標記語言(XML);2004年“語義Web服務”詞頻增長較快,語義Web被賦予解決智能搜索引擎、智能信息代理、智能交易代理等基于Web個性化、智能化的服務等問題的任務,利用本體來改進WebServices,即語義Web服務(SemanticWebServices);2005年“OWL-S”成為研究前沿,OWL-S是Web服務和語義Web的結合,主要是為了解決Web服務描述和發(fā)現(xiàn)以及業(yè)務組合的語義表示;2008年“Web2.0”成為研究熱點;2011年“LinkedData”是主要研究前沿,描述了發(fā)布能夠交互鏈接的結構數(shù)據的方法,信息共享的方式擴展到能被自動讀取,能夠連接并查詢不同的數(shù)據源;2012年“SemanticSensorWeb”(SSW)成為研究熱點,SSW是結合傳感和語義網的技術,SSW用空間、時間和主題語義元數(shù)據標注傳感器數(shù)據,建立在開放地理空間聯(lián)盟的傳感器網絡賦能(SWE)內,并利用語義Web技術來提供更好的描述和傳感數(shù)據并進行擴展。3語義網領域的核心研究領域綜上所述,本文總結出以下結論:①目前國外在語義網領域的研究處于相對成熟與深化變革階段;②美國在該領域的研究發(fā)文量最高,其次為德國和英國;③計算