基于潜在语义分析的学科知识图谱构建

基于潜在语义分析的学科知识图谱构建

孙小欣

【摘要】：科学知识图谱,简称知识图谱,属于科学计量学的范畴。它是一种建立在引文分析和可视化的基础之上,将知识作为研究对象,以可视化的方式显示出知识的发展进程及其之间结构关系的图形。它作为知识可视化的载体,描述了知识的内部结构及知识节点间的联系。 知识图谱的研究始于国外,距今已有几十年历史。相比于国外,国内的研究工作相对滞后,而且无论是理论还是应用方面都受到国外的影响。虽然起步较晚,但是在短短几年中也取得了一定的成果。随着研究工作的深入,一些新的问题也随之出现：研究对象范围过窄,国内知识图谱都是某一学科的国际化方向研究,大多选取SCI、SSCI等英文引文数据库作为数据来源,很少有选自中国的引文数据库；此外研究方法也比较滞后,国内关于知识图谱数据分析的研究几乎都是采用传统的因子分析、聚类分析等多元统计分析方法,对一些比较先进的技术与算法大多都只是简要的理论介绍,很少进行实际的试验研究。这些问题都影响并阻碍了知识图谱在国内的发展。 本文主要工作是在分析知识图谱国内研究现状的前提下,以来源于中国知网CNKI的中国引文数据和部分学科中文权威语料作为研究对象,构建一个基于潜在语义分析的学科知识图谱系统。首先收集中国引文数据作为数据源,然后对数据进行预处理并进行潜在语义算法分析,最后根据分析得到的数据实现知识结构的可视化。 论文的主要研究工作有： (1)构建了教育技术学科知识图谱的中文数据库。收集了大量教育技术学领域的中文知识数据,对其进行一系列分析处理,挖掘出数据中的知识,并研究确定知识之间的关系,以此构建学科领域知识图谱的中文数据库。 (2)对知识图谱构建策略进行研究。提出一种基于潜在语义分析的知识图谱构建方法,包括潜在语义分析、中文分词、特征词提取与可视化。并将潜在语义分析应用到知识图谱构建的数据分析阶段。 (3)设计了学科知识图谱系统,系统主要从数据预处理模块、数据分析模块、知识结构可视化模块三个部分进行设计与实现。 本文的特色之处在于： (1)针对国内大多以英文引文数据库作为知识图谱研究对象的现状,选取中国的引文数据作为研究对象,构建了一个完整的教育技术学科知识图谱中文数据库。 (2)区别于国内知识图谱数据分析大多采用传统的多元统计分析方法,本文将潜在语义分析技术应用其中,设计并实现了一个基于潜在语义分析的学科知识图谱系统。

【关键词】：知识图谱 潜在语义分析 教育技术学 奇异值分解

【学位授予单位】：华中师范大学

【学位级别】：硕士

【学位授予年份】：2013

【分类号】：TP391.1

【目录】：

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? 摘要5-7 Abstract7-9 目录9-11 第一章 绪论11-18 1.1 课题研究背景和研究意义11-12

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1.2 研究现状12-15 1.2.1 国外研究现状12-13 1.2.2 国内研究现状13-15 1.3 研究目标和主要研究内容15 1.4 本文的组织结构15-18 第二章 知识图谱概述18-26 2.1 知识图谱简介18-20 2.2 知识图谱绘制方法20-22 2.2.1 引文分析方法21 2.2.2 共引分析方法21 2.2.3 多元统计分析方法21-22 2.2.4 词频分析方法22 2.2.5 社会网络分析方法22 2.3 知识图谱绘制流程与工具22-25 2.4 本章小结25-26 第三章 基于潜在语义分析的学科知识图谱构建策略研究26-40 3.1 潜在语义分析26-28 3.1.1 潜在语义分析技术简介26-27 3.1.2 潜在语义分析基本思想27-28 3.2 基于潜在语义分析的学科知识图谱构建应用研究28-39 3.2.0 潜在语义分析流程图28-29 3.2.1 潜在语义分析过程29-34 3.2.2 实验结果分析34-35 3.2.3 知识图谱构建方法研究35-39 3.3 本章小结39-40 第四章 基于潜在语义分析的学科知识图谱系统设计40-54 4.1 相关概念40-42 4.1.1 相关概念的界定40-41 4.1.2 学科知识关联的进一步讨论41-42 4.2 学科知识关联设计42-45 4.3 学科知识图谱系统构建流程45-47 4.4 系统功能模块设计47-51 4.4.1 数据预处理模块47-49 4.4.2 数据分析算法模块49-50 4.4.3 知识结构可视化模块50-51 4.5 学科知识图谱数据库设计51-53 4.6 本章小结53-54 第五章 基于潜在语义分析的学科知识图谱系统实现54-60

? ? ? ? ? ? ? ? ? 5.1 系统开发环境54 5.2 学科知识图谱数据库实现54-56 5.3 系统功能模块实现56-59 5.4 本章小结59-60 第六章 总结与展望60-62 6.1 研究总结60-61 6.2 问题与展望61-62 参考文献62-65 致谢65