semantic oriented ontology cohesion metrics for ontology-based systems

Ontologies play a core role to provide shared knowledge models to semantic-driven applications targeted by Semantic Web. Ontology metrics become an important area because they can help ontology engineers to assess ontology and better control project management and development of ontology based systems, and therefore reduce the risk of project failures. In this paper, we propose a set of ontology cohesion metrics which focuses on measuring (possibly inconsistent) ontologies in the context of dynamic and changing Web. They are: Number of Ontology Partitions (NOP), Number of Minimally Inconsistent Subsets (NMIS) and Average Value of Axiom Inconsistencies (AVAI). These ontology metrics are used to measure ontological semantics rather than ontological structure. They are theoretically validated for ensuring their theoretical soundness, and further empirically validated by a standard test set of debugging ontologies. The related algorithms to compute these ontology metrics also are discussed. These metrics proposed in this paper can be used as a very useful complementarity of existing ontology cohesion metrics.

Contrast features of CpG islands in the promoter and other regions in the dog genome

The recent release of the domestic dog genome provides us with an ideal opportunity to investigate dog-specific genomic features. In this study, we performed a systematic analysis of CpG islands (CGIs), which are often considered gene markers, in the dog

Identification of Differentially Expressed Genes Between Cloned and Zygote-Developing Zebrafish (Danio rerio) Embryos at the Dome Stage Using Suppression Subtractive Hybridization

Comparative analyses of differentially expressed genes between somatic cell nuclear transfer (SCNT) embryos and zygote-developing (ZD) embryos are important for understanding the molecular mechanism underlying the reprogramming processes. Herein, we used the suppression subtractive hybridization approach and from more than 2900 clones identified 96 differentially expressed genes between the SCNT and ZD embryos at the dome stage in zebrafish. We report the first database of differentially expressed genes in zebrafish SCNT embryos. Collectively, our findings demonstrate that zebrafish SCNT embryos undergo significant reprogramming processes during the dome stage. However, most differentially expressed genes are down-regulated in SCNT embryos, indicating failure of reprogramming. Based on Ensembl description and Gene Ontology Consortium annotation, the problems of reprogramming at the dome stage may occur during nuclear remodeling, translation initiation, and regulation of the cell cycle. The importance of regulation from recipient oocytes in cloning should not be underestimated in zebrafish.

dynamic evolutions based on ontologies

With the continuous changes in application requirements of the enterprises, Web resources must be updated, so do the underlying ontologies that are associated with the Web resources. In the situation, it is very challenging for ontological engineers to specify the changes of ontologies, keep their consistencies and achieve semantic query of Web resources based on the evolving ontologies. We propose a construct called Prioritized Knowledge Base (PKB) based on SHOQ(D) description logic, and discuss some properties of PKB.PKB can be used for describing the evolutions and updates of ontologies with conflicting information. Furthermore, we develop some algorithms for checking conflict rules and performing semantic query based on PKB.

基于领域本体的政府信息检索系统的设计与实现

政府信息检索系统作为政府信息公开平台的重要组成部分，对于用户从大量信息中准确查找所需信息起到关键作用，然而现有政府信息检索系统存在两个主要问题：一是系统采用的基于关键词匹配的检索技术忽视了对于用户检索条件的语义的理解，缺乏对于文档实质内涵的准确描述；二是由于对政府信息领域知识的缺乏，用户不能很好地提出符合自己检索需求的检索条件。这两个问题导致检索结果远远不能满足用户的要求。 本体是“概念模型的明确的规范说明”，它提供明确定义的词汇表，描述概念和概念之间的关系，被当作某个领域内不同主体之间进行交流的一种语义基础。它被广泛的应用于信息检索，特别是基于知识的检索中，能显著提高检索系统的查全率和查准率。 本文提出了构建政府信息领域本体并将其应用于政府信息检索系统的方案。首先，研究了现有的领域本体构建方法；在分析了政府信息领域的特点，考察了该领域可用资源的基础上，提出了基于政务主题词表的政府信息领域本体的构建方法。该方法充分利用了《综合电子政务主题词表》中已有的主题词和关系，保证了本体概念添加的完备性和科学性，减少了对领域专家的依赖，提高了构建效率。 设计和实现了基于领域本体的政府信息检索系统。该系统以领域本体为核心，对检索条件进行了扩展，既解决了检索词同政府信息中的公文用词存在差异的问题，又进一步明确了用户的检索需求；对政府信息文档进行了语义标注，提高了检索匹配时的准确度。同时，系统将与检索条件相关的领域概念反馈给用户，便于用户了解领域知识，进一步优化检索条件，获得更全更准的检索结果。

语义Web规则标记语言OWLRule+的设计与实现

语义Web是对未来Web体系结构的一个伟大设想 ,其研究分层次进行 目前足够成熟的最高层是以OWL语言为代表的ontology层 但它的语义仅限于描述逻辑 ,该逻辑主要表示对象和类的层次结构 ,而规则的表达能力弱 因此在其之上需要一种表达力更丰富的逻辑语言 设计了一种新的语义Web规则标记语言OWLRule+:其语法扩展了OWL ;语义基于CARIN ,一种结合描述逻辑和Horn规则的表示语言 ;实现基于Jess规则推理机 实例学习展示了它对目前的Webontology语言在规则表示和推理能力上的扩展

基于本体的发布/订阅系统的数据模型和匹配算法

现有的发布／订阅系统不能根据事件的语义来进行事件与订阅的匹配，且不能支持具有复杂结构（如图状结构）的事件．将语义Web技术引入发布／订阅系统中，提出一种基于本体的发布／订阅系统．该系统采用本体来表示事件的概念模型，采用RDF图来表示事件，采用图模式来表示订阅条件．它能较好地解决现有的发布／订阅系统的上述问题．实验结果表明，该系统具有较高的订阅匹配效率．

本体辅助的自动化模式匹配技术

在基于映射的数据交换系统框架下,提出了一种本体辅助的模式匹配方法.它利用WordNet词汇本体和决策树学习相结合的方法进行属性名称匹配,构建数据类型本体计算属性数据类型的语义距离,依赖领域本体发现一对多的语义匹配关系,这3个过程逐步提高了匹配质量.建立在实际应用数据上的实验结果表明,该方法具有较高的精确度和召回率.

基于本体的异构信息集成查询划分及转换

使用本体赋予信息语义能够帮助用户准确查询所需要的信息.基于本体的异构信息集成中的关键问题是如何实现全局本体概念实例查询到局域信息数据查询的变换.提出了一种本体概念实例查询的操作表示,并基于这一查询操作表示给出了将全局查询划分为局域查询的方法,局域查询结果经过集成和转换后以统一的形式返回给用户.使用该方法来查询所集成的数据来源,可以获取用户所需要的正确查询结果.

语义Web服务匹配与发现技术研究

在开放的互联网环境中，面向服务的计算（Service-Oriented Computing, SOC）和面向服务的体系架构（Service-Oriented Architecture, SOA）使得信息资源和软件系统的主要形态发生了巨大变化，并引领着互联网计算技术和软件系统新的发展方向。服务是SOC和SOA的核心思想，服务的平台独立、高可重用和松散耦合等特性使之成为复杂分布式应用可行的解决方案。Web服务的出现和发展为实施与部署SOC和SOA提供了最佳支撑技术。目前web服务发现机制在服务描述的全面性和服务匹配方法的有效性方面存在不足之处，难以保证服务发现的性能。特别是在服务数量剧增的情况下，用户亟需一种自动快速而准确的服务发现机制。语义web技术不仅为web的表示内容提供了一种语义标识方法，推动了web内容的自动化和智能化搜索，也为web服务的描述提供了增加语义层次内容的有效方法，两者的结合形成了一个新的研究领域——语义web服务。该领域通过借鉴语义web的相关技术来增加web服务的语义描述，进而为web服务的发现、组合、调用和监控等环节提供语义层次的支持，增强web服务的自动化和智能化水平。 本文的研究目的就是利用语义web的思想，基于SOC和SOA的理念以及现有的web服务发现机制对web服务信息进行语义描述、组织，探索语义web服务匹配与发现的关键问题，提出有效的解决方案。本文的研究工作和贡献主要在以下四个方面： 1. 针对语义近似度的度量和计算问题基于OWL（Web Ontology Language）提出了一个语义近似度计算SSM模型，该模型中所有概念及概念之间的关系、所有的概念属性及属性之间的关系都被抽象定义并建模，根据概念、属性及其语义关系模型，构建了基于概念关系的拓扑近似度计算函数和属性近似度计算函数，从而进一步构建语义近似度计算函数。该语义近似度计算函数以代表OWL本体概念上下级关系和等价关系的树状结构为基础，利用概念间的拓扑关系和属性关系进行语义近似度的度量和计算。语义近似度函数的返回值为一个介于0与1之间的数值，代表函数的两个输入概念之间的语义近似度值。 2. 提出了一个基于概念语义近似度的以OWL-S为顶层本体的web服务语义匹配PSM模型。该模型将服务的匹配项分为服务能力、服务质量、服务名称和服务参数四个部分。基于该模型，提出了相应的PSM服务匹配算法。PSM算法能够对服务内部的服务流程及流程的组合进行与服务请求的语义匹配，并且避免了服务流程中互斥接口参数参与匹配。而且PSM匹配算法实现了服务接口的单射匹配，进一步提高服务发现的性能。在服务质量匹配计算上，提出了服务质量匹配模型PSM-QoS，为服务的QoS匹配建立了计算基础。PSM算法使用语义近似度计算函数度量和计算服务属性概念的语义近似度值，从而能够返回细粒度的服务匹配度值。 3. 在语义服务匹配PSM模型的基础上提出一种语义web服务发现架构系统PSM-SD模型。该模型将OWL-S语义元素引入UDDI服务描述，从而在UDDI中保存语义信息。通过PSM算法提高web服务匹配性能，并通过数据映射机制保证模型对于当前的服务发现标准UDDI基础架构的兼容以及UDDI标准操作接口的透明性。模型使用本体概念的索引机制提高服务发现的效率。在建立和维护索引的过程或服务的匹配过程中，模型使用近似概念搜寻算法进一步提高本体概念搜寻和服务匹配的效率。 4. 设计并开发了基于语义web服务发现架构模型的原型系统。该系统将语义近似度计算模型、语义web服务匹配模型和语义web服务发现架构模型进行软件实现。本文在该原型系统平台上对语义web服务发现的方法进行了实验，验证了方法的有效性。

树突状细胞体外分化成熟的时程、mi/mRNA 表达谱分析和共生菌影响的研究

树突状细胞（dendritic cells, DC）作为机体天然免疫和获得性免疫反应的桥梁和枢纽，发挥着重要的启动和调控作用。随着体外诱导方法的建立和生物学技术的进步，有关DC 的基础生物学研究得到了快速的发展，在诱导方法、个体发生及基因表达和调控等方面，涌现出很多新的、未解的关键问题。同时，随着对粘膜免疫机理研究的深入，DC 在粘膜生态环境中的功能和影响，渐已成为免疫学研究前沿领域中的热点和要点。在本研究中，为了确定DC 体外分化成熟的最短时程，同时为了研究DC 分化成熟相关的基因表达调控，我们建立了快速的DC 体外诱导方法，分析了体外快速诱导 DC 的mi/mRNA 表达谱。此外，在原始分离的女性生殖道共生乳酸杆菌的基础上，以THP-1作为DC 前体细胞的细胞系模型，开展了女性生殖道共生乳酸杆菌刺激活化 THP-1 的研究，希望能够为乳酸杆菌作为生殖道粘膜免疫疫苗的应用提供理论基础。首先，采用外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells, PBMC）来源的CD14+细胞为DC 前体，经过GM-CSF 和IL-4 的刺激，1-6 天后得到未成熟DC （immature dendritic cells, iDC），并经成熟因子（TNF-α, IL-1β, IL-6 与PGE2）诱导 1-2 天后，获得成熟DC（mature dendritic cells, mDC）。经过比较和分析，明确了完全分化和成熟各2 天，即“2+2”，为DC 诱导分化的最佳和最短时程，从而证实和建立了DC 体外快速诱导的体系和方法。该方法获得的iDC 与mDC，具有与传统的“6+2” 方法获得的DC 相同的形态与表型，而且，利用该方法获得的DC 总数高于“1+1”， “1+2”与“6+2”的方法，为DC 的生物学研究提供了基础数据。我们进而采用芯片技术，对体外快速分化成熟的DC 进行了mi/mRNA 表达谱分析，确定了DC 不同分化发育阶段特征性的mi/mRNA 表达差异。结果发现，与CD14+ 单核细胞即DC 前体相比，iDC 与mDC 之间具有更加相近的mi/mRNA 表达方式。 miRNA 表达谱分析则表明，不同的miRNA 表达与DC 的不同分化和发育阶段相关。而且，位于同一基因簇内的miRNA，呈现协同表达的情况。特别值得注意的是，本研究发现了在DC 的某些发育阶段特异表达的miRNA，它们在DC 发育过程中的功能，还未得到诠释，它们在DC 某些分化阶段的特异表达，提示了DC 各分化阶段的相关性与特异性。结合mRNA 表达谱分析，我们发现miRNA 的表达与其目的基因的表达在mRNA 水平呈现负相关的特性。同时，免疫相关mRNA 与miRNA 在DC 体外不同发育阶段的表达亦呈现差异，其中，miRNA（如hsa-miR-181a, hsa-miR-223, hsa-miR-155, hsa-miR-146, hsa-miR-106a 与hsa-miR-20a 等）与mRNA（如ALM1 等）参与了特定的与免疫相关的GO（Gene Ontology）与通路（Pathway），提示这些miRNA 与mRNA 可能通过不同的方式调节控制着DC 的体外诱导过程。在有关粘膜生态环境中DC 的分化、成熟及其功能影响的研究中，我们首先通过各种乳酸杆菌鉴定方法的综合应用，确定了6 种原始分离的女性生殖道主要共生乳酸杆菌：发酵乳酸杆菌（L.Fermentum）、约氏乳酸杆菌（L.Johnsonni）、卷曲乳酸杆菌（L.Crispatus）、革氏乳酸杆菌（L.Gasseri）、詹氏乳酸杆菌（L.Jensenii）与德氏乳酸杆菌（L.Delbrueckii ）。其中，德氏乳酸杆菌（L.Delbrueckii）和发酵乳酸杆菌（L.Fermentum）具有较高的产H2O2 的能力。在此基础上，我们在与THP-1 的共同培养体系中，将乳酸杆菌对DC 前体的作用和影响进行了比较和研究。结果发现，L.Crispatus 在分离的各原始菌株中，具有最强的刺激THP-1 活化的能力，而且，在相同刺激比例下，L.Crispatus 活菌具有比死菌更强的免疫刺激能力，表现为明显上调THP-1 细胞表面标志CD40、CD80、CD86、 CD1a、CCR6 与CD324 的表达水平，同时可诱导活化THP-1 上调表达Th1 型细胞因子。通过FITC-Dextran 吞噬实验，我们发现，经过L.Crispatus 刺激的THP-1 细胞，其吞噬外来抗原的能力明显下降，但尚未检测到经过活化的THP-1 细胞刺激T 细胞增殖的能力。通过流式细胞术分析的方法，我们检测了TLR1、TLR2、TLR4 与TLR6 在不同的刺激分化阶段的表达水平，结果表明，THP-1 主要通过TLR2 与TLR6 识别女性生殖道L.Crispatus。综上所述，本研究首先通过对DC 体外分化成熟的最短时程的分析，确立了快速诱导DC 的最佳方法，进而利用芯片技术，研究了快速诱导DC 的mi/mRNA 表达谱，揭示了DC 体外分化发育过程中可能的调控途径，为进一步研究DC 的基础生物学提供了恰当的模型和具有指向性的线索。同时，通过与DC 前体THP-1 的共同培养体系，证实了生殖道共生乳酸杆菌的免疫调节作用，为以乳酸杆菌为载体的生殖道粘膜免疫疫苗的研究和应用提供了实验依据