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系統識別號 U0002-1007200600385600
中文論文名稱 語意問答系統應用程式架構
英文論文名稱 Application Architecture of Semantic QA System
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 資訊工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Computer Science and Information Engineering
學年度 94
學期 2
出版年 95
研究生中文姓名 黃世豪
研究生英文姓名 Shih-Hao Huang
學號 793190074
學位類別 碩士
語文別 中文
第二語文別 英文
口試日期 2006-06-10
論文頁數 87頁
口試委員 指導教授-許輝煌
共同指導教授-王英宏
委員-許奮輝
委員-許輝煌
委員-王英宏
中文關鍵字 語意問答  語意問答架構  語意問答設計  語意問答介面 
英文關鍵字 Semantic  Q and A  Semantic Strategy  Semantic Strategy API 
學科別分類 學科別應用科學資訊工程
中文摘要 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。
英文摘要 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 .
論文目次 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


參考文獻 [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
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