基于子结构逻辑的不确定性语义时态查询中间件研究

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1、广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于子结构逻辑的不确定性语义时态查询中间件研究涂宏俊二○一八年五月分类号：学校代号：11845UDC：密级：学号：2111505029广东工业大学硕士学位论文（工学硕士）基于子结构逻辑的不确定性语义时态查询中间件研究涂宏俊指导教师姓名、职称：滕少华教授专业或领域名称：计算机科学与技术学生所属学院：计算机学院论文答辩日期：2018年5月28日ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnologyfortheDegreeofMaster（MasterofEngineeringScie

2、nce）ResearchonUncertainSemanticTemporalQueryMiddlewareBasedonSubstructureLogicCandidate:HongjunTuSupervisor:Prof.ShaohuaTengMay2018SchoolofComputerScienceandTechnologyGuangdongUniversityofTechnologyGuangzhou,Guangdong,P.R.China,510006摘要摘要本文对不确定性语义的时态查询问题进行研究，主要目的为解决时态查询及其演算在表达能力与计算复杂性之间的

3、两难性平衡优化问题。在时空大数据、时空众包与云计算等应用的催化下，时态形式化演算已日益复杂，对知识表达的范畴有了极大扩充。但在知识表达能力提高的同时，演算系统的计算复杂性也产生了膨胀，甚至组合爆炸。计算复杂性与表达能力之间存在两难性选择：如降低表达能力，加快运算速度，易造成精度不足；如降低计算复杂性，则使得知识难以表达完全，造成计算与预测错误。尤其在不确定性语义、多值与模糊语义方面，急需优化配置计算能力与资源。主要方法为采用句法逻辑相对自由，语义模型由群论支撑并具高度抽象性的子结构逻辑作为形式化工具，对时态演算机制进行优化与查询中间件原型设计与实现。主要研究内容包括：1

4、）建立基于子结构逻辑的不确定性语义演算机制，将时态属性映射为类型语义，从句法演算中剥离时间属性，简化句法逻辑；2）根据句法逻辑，提出可靠并完全于句法演算的代数语义模型，建立比句法演算更为高速有效的逻辑语义演算，加速查询运算；3）据演算系统，设计并实现了查询中间件原型，优化了不确定性语义时态查询过程与机制。通过对应理论（CorrespondingTheory），本文将经典的Allen方法的13种时态区间关系映射入演算系统，定性地证明了演算系统与中间件的计算时间复杂度仅为O（n）。同时，针对本文研究所构建的中间件原型，开展了中间件原型查询准确率验证实验，包括对不确定性语义、

5、多值与模糊语义的准确处理，对时间区间关系的准确计算，兼顾时态和非时态知识的验证；针对本文研究所论证的查询时间复杂度展开实验，定量地在4张无规律的自然数据表上实验1000次，包括时态查询与非时态查询（传统查询）的交叉对比实验。经实验表明，时态查询请求的反馈结果与理论预判结果完全一致，时态中间件原型的查询准确为100%，查询曲线随实验次数增加无曲率性变化，呈线性增长，时间复杂度未出现高次变元参数（如n2等），完成时态查询操作的时间复杂度仅为O（n）。定性与定量分析表明，论文提出的不确定性语义时态演算及其中间件原型高效、可靠，处理范围涵盖了全体时态关系，具有计算与优化共性，为

6、时态信I广东工业大学硕士学位论文息处理提供理论与技术支撑。关键字：时态数据库；时态查询；不确定性语义；子结构逻辑；IIABSTRACTABSTRACTThemainpurposeofthepaperistosolvethedilemmaoptimizationproblemoftemporalqueryanditscomputationalcomplexitybetweenexpressiveabilityandcomputationalcomplexity.Underthecatalysisofapplicationssuchasspatio-temporalbigd

7、ata,spatio-temporalcrowdsourcingandcloudcomputing,temporalformalizationcalculushasbecomeincreasinglycomplex,andtheCategoryofknowledgeexpressionhasbeengreatlyexpanded.However,atthesametimeastheabilitytoexpressknowledgeisimproving,thecomputationalcomplexityofthecomputationa