本研究目標提出在遠距學習環境下使用Link Grammar Parser發展之語意問答系統（Semantic QA System），本系統利用Link Grammar Parser 剖析使用者的問題，分析學習者提問中的句法後透過WordNet擴張字彙集藉以在系統提供的知識本體（Ontology）或在網路教材中找出適合的答案，並提供與問題語意相關的連結做為補充資訊；系統平台則以Spring Framework為發展平台。本研究將專注於問答系統之”應用程式系統架構”，由於整個架構龐大，教育與問答機制更須因應時代科技而作變化，整個系統設計須在設計的初期便將系統定義為可擴展的(extensible)可加掛的(pluginable)，並以此作為發展系統的必要條件；更因系統架構龐大，設計模組化將使得本研究計劃可逐步完成，最初勾勒出所需各模組並以”API”(Application Program Interface)作為模組間之溝通管道，先定義介面(Interface)再進行開發，先定義各模組提供的服務方法(Service Method) ，再進行細部實作；由於本語義問答系統仰賴幾個重要的開放原碼計畫(Open Source)及若干公開標準(Open Standard)，整合這些系統為本研究的重大工程，主要工作為:如何粹取所需API及整理使用方法，並本著不絕對綁定特定系統的原則，避免系統將隨著這些計畫隕落而滅亡，並給本研究一個可以更換任何Open Source(甚至是Third Party的產品)的機會；變化是資訊軟體最主要的課題，本問答系統將根據上述原則及精神完成設計。

In this paper, we seek to use a “Link Grammar Parser” to develop a “Semantic QA System”. This system will make use of   “Link Grammar Parser” to analyse the user’s problem . After analysing the learner’s grammar, it will expand the Semantic dictionary via WordNet and subsequently seeks answers in the system’s Ontology or search the internet for more appropriate answer . In addition, it will provide http links to the answer as supplement information. The implementation environment will use Spring Framework as development platform. This research will be focused on the software system architecture. As it is foreseeable that the entire system will be sizable, and that education methods and QA system inevitably evolve throughout times, it is crucial that design of this platform be easily extensible . We have 2 principles here ,system could be extensible and components could be plug-in , we planned to build whole system by phases , at the first phase we defined all modules and use API (Application Program Interface) to combine all modules , all the modules should be implemented by interfaces ,and provide appropriate service methods .

目　　次

第一章	緒論	1
1.1	前言	1
1.2	研究動機與目的	1
1.3	論文架構	3
第二章	研究背景與知識	5
2.1	物件導向分析與設計	5
2.2	設計樣式(DESIGN PATTERNS)	8
2.3	SPRING FRAMEWORK	9
LINK GRAMMAR	18
2.4	WORDNET	23
2.5	知識本體（ONTOLOGY）	39
第三章	系統架構設計	41
3.1	系統架構規劃	41
3.1.1 SemQAService	42
SemQAService	43
SemQAServiceImpl	44
SemanticAnalysisStrategy	45
ConcreteAnaysisStreagy1	45
SentencesGrammarParser	45
KeywordExtensionProcessor	46
OntologyService	46
3.1.2 SentencesGrammarParser	49
SentenceGrammarParser	50
SGPLinkGrammarImpl	51
Sentence	51
Word	51
ConstituentTree	51
3.1.3 KeywordExtensionProcessor	51
KeywordExtensionProcessor	52
KEPJWordNetImpl	52
3.1.4 OntologyService	52
OntologyService	53
OntologyServiceImpl	53
3.2 設計理念總結	54
第四章	系統實作設計	55
4.1	系統架構實作	58
J2SE & J2EE	58
WEB APPLICATION	58
WEB SREVER	59
WEB MVC(STRUTS)	60
BUSINESS TIER(SPRING-FRAMEWORK)	62
4.2	SEMQASERVICE 實作	65
4.3	SENTENCESGRAMMARPARSER實作	70
4.4	KEYWORDEXTENSIONPROCESSOR實作	71
4.5	ONTOLOGYSERVICE 實作	72
第五章	結論與未來研究方向	75
5.1	結論	75
5.2	未來研究方向	77
參 考 文 獻	78
附錄一 論文英文稿	79


表 次
表格 1 表2-1 簡單的formula 例子...........................................................20
表格 2 表2-2. JwordNet 主要API Classes 說明......................................27
表格 3 表 2-3. Hypernyms 範例介紹........................................................32

圖　　次

圖 1 . 物件導向領域圖	6
圖 2.  Spring Framework 模組全貌	10
圖3.  Spring Framework完整應用	13
圖4.  Spring Framework WEB應用	14
圖5.  Spring Framework EJB應用	15
圖6.  多元化Remoting應用	15
圖7.  Spring範例程式1	17
圖8.  Spring範例程式2	17
圖9.  Spring範例程式3	17
圖 10 .  Spring範例程式4	17
圖 11 . 鍊結文法範例	19
圖 12 . Link Grammar運作簡圖	19
圖 13 .  Link Grammar運作簡圖	20
圖 14 .  WordNet Online Search with keyword - stack.	24
圖 15 . WordNet， Command Mode Search with keyword - stack.	25
圖 16 . WordNet， Browser Search with keyword - stack.	26
圖 17. 匯入JwordNet Package	29
圖 18 . JwordNet的主程式	29
圖 19 . 指定WordNet Data 目錄範例程式	30
圖 20 .尋找Index Word範例程式	30
圖 21 . 取得同意字範例程式	30
圖 22 . 同意字集合的資料讀取	30
圖 23 . Jwordnet的使用介面	31
圖 24 . 宣告IndexWord範例程式	33
圖 25 . 尋找組合字IndexWord範例程式	33
圖 26 . List Operaton 範例程式	34
圖 27 . List Operaton Method範例程式	34
圖 28 . Tree Operation範例程式	34
圖 29 . Tree Operation Method範例程式	35
圖 30 . Asymmetric Relationship範例程式-建立instance	35
圖 31 . Asymmetric Relationship範例程式-尋找上位詞關係	36
圖 32 . Symmetric Relationship範例程式-建立instance	36
圖 33 . Symmetric Relationship範例程式-尋找同義詞關係	37
圖 34 .系統模組圖	42
圖 35 .SemQAService模組之概念Class Diagram	43
圖 36 .SemQAService使用圖	44
圖 37 .系統活動圖	47
圖 38,WEB MVC	48
圖 39 ,Web Action與SemQAService交互運作圖	48
圖 40 .SentencesGrammarParser 模組之概念Class Diagram	50
圖 41 .KeywordExtensionProcessor模組之概念 Class Diagram	52
圖 42 . OntologyService模組之概念Class Diagram	53
圖 43 .Web Action 執行循序圖	57
圖 44 .系統目錄架構	58
圖 45 .web.xml	59
圖 46 .web.xml 部署	61
圖 47.applicationContext.xml	62
圖 48 .web.xml 之spring設定	64
圖 49 . SemQAService	65
圖 50 .SemQAService部署	65
圖 51 .SemQAServiceImpl 之setter method	66
圖 52 .SemanticAnalysisStrategy設定	66
圖 53 .JackSemanticAnalysisStrategy之 Class Deagram	67
圖 54 . JackSemanticAnalysisStrategy運作循序圖	69
圖 55 . SentencesGrammarParser	70
圖 56 . SentencesGrammarParser 部署	71
圖 57 .KeywordExtensionProcessor	71
圖 58 .KeywordExtensionProcessor部署	72
圖 59 .OntologyService	72
圖 60 . OntologyService 部署	74

[1] Daniel Sleator, David Temperley, and John Lafferty, “Link Grammar,” http://www.link.cs.cmu.edu/link/

[2] George Miller, “WordNet, a lexical database for the English language,” http://www.cogsci.princeton.edu/~wn/ 

[3] Michael Denny, “Ontology Tools Survey, Revisited,” http://www.xml.com/pub/a/2004/07/14/onto.html

[4] Rod Johnson, Juergen Hoeller, Alef Arendsen, Colin Sampaleanu,
Darren Davison, Dmitriy Kopylenko, Thomas Risberg and Mark Pollack, “Spring – java/j2ee Application Framework Reference Documentation,” Version 1.1.2, http://www.springframework.org/docs/spring-reference.pdf 

[5] 點空間作家群, 物件導向軟體工程概念模型, http://www.dotspace.idv.tw

[6] Erich Gamma,Richard Helm,Ralph Johnson,John Vlissides, “Elements of Reusable Object-Oriented Software,” Addison-Wesley Professional Computing Series, 1995

[7] Martin Fowler,” Inversion of Control Containers and the Dependency Injection pattern,”2004,  http://www.martinfowler.com/articles/injection.html

[8] 黃朱麒,在遠距學習環境下以Link Grammar為基礎的語意認知方法（A Link Grammar-Based Semantic-Aware Methodology for Distance Learning）, 2006年, 淡江大學碩士論文

[9] The Defense Advanced Research Projects Agency, “The DARPA Agent Markup Language,” 2000, http://www.daml.org/

[10] FZI and AIFB, “KAON is an open-source ontology management infrastructure targeted for business applications,” http://kaon.semanticweb.org