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研究生: 陳育良
論文名稱: 以視覺化技術為基礎之時間知識表達模式
A Temporal Knowledge Representation Model Using the Knowledge Visualization Technology
指導教授: 侯建良
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 工業工程與工程管理學系
Department of Industrial Engineering and Engineering Management
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 194
中文關鍵詞: 知識表達時間知識知識視覺化知識管理
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  • 由於數位化資訊量膨脹迅速,為協助知識需求者可快速且正確地理解與吸收其所需知識與資訊,有效之知識表達方式已成為現今資訊提供者必須著眼探討之主題。而傳統之知識分享環境中,對於抽象化時間知識而言,文字型知識表達方式亦難以讓讀者於短時間內精確掌握重要之時間資訊及其代表之時間關聯性。因此,若能藉由視覺化呈現方式表達對應之文字型時間知識,將可有效提升知識需求者對時間知識內容之釐清與吸收效率。故本研究即針對時間相關知識提出一套「時間知識視覺化」方法論,以使電腦系統可將文字型時間知識內容自動轉化為對應之視覺化圖形。
    於時間知識視覺化方法論中,本研究乃規劃將文字型知識文件之內容經由時間知識解析程序後,取得其所隱含之重要時間資訊與事件內容;之後,再依據時間相關資訊對各事件進行時序判斷與視覺化圖示呈現,以達時間知識視覺化之核心目的。本方法論之詳細作法可分為「全文標記」、「時序判斷」與「時間知識視覺化」等三大主軸。首先,於「全文標記」程序中,藉由詞彙截斷與標記之方式萃取文字型知識文件內容中所含時間相關資訊,並以之為基礎建立目標文句集合及產生相關事件內容;之後,於「時序判斷」程序中,將時間相關資訊與事件之排列情形和時序判斷法則庫之法則進行比對,以將各事件依正確時序關係重新彙整;最後,於「時間知識視覺化」程序中,將時間相關資訊與事件內容彙整存入制式化資料矩陣中,再與圖形資料庫進行視覺化圖示資料比對,並以圖形之表達方式將時間知識予以視覺化呈現。本研究除發展模式與方法論外,並依此方法論建構一套「時間知識視覺化資訊分享」系統以進行案例驗證,從而確認方法論與技術之可行性。
    整體而言,本研究提出之時間知識視覺化方法論將可有效改善知識需求者理解與吸收時間知識之效率,並可延伸應用於業界,以進行教育訓練與知識管理等活動。


    In order to help the knowledge receivers to efficiently and accurately understand the useful knowledge and information from a large number of digital documents, knowledge representation mechanism has become an important issue that the content providers should concern. In the traditional knowledge sharing environment, the abstract temporal knowledge such as temporal information or temporal relations of events is hard to be fully recognized by knowledge receivers in a short time based on the text-oriented knowledge representation scheme. Therefore, a visual representation scheme for the text-based temporal knowledge will support knowledge receivers to efficiently recognize this type of knowledge.
    The core idea of this research is to extract and tag the temporal terms from text-oriented documents via temporal knowledge analysis procedure. As a result, the temporal relations of events can be derived from the temporal information and the corresponding visualized display of temporal knowledge can also be established according to the temporal information and events. This research develops a methodology for temporal knowledge visualization so that computer systems can automatically convert the text-oriented temporal knowledge into visualized display. A three-phase methodology (including full-text tagging, temporal relations analysis and temporal knowledge visualization) for temporal information extraction, temporal relations analysis and temporal concepts visualization is developed. In addition to the proposed methodology, a Web-based prototype system is developed to evaluate the feasibility of the proposed model and technique.
    As a whole, this research provides an effective visualization methodology for the knowledge users to improve efficiency for temporal knowledge recognition. The methodology can be further applied in many enterprise activities such as e-training or knowledge management to enhance reuse of temporal knowledge.

    中文摘要 I 英文摘要 II 致謝辭 III 目錄 IV 圖目錄 VII 表目錄 XIII 第一章、研究背景 1 1.1 研究動機與目的 1 1.2 研究步驟 4 1.3 研究定位 7 第二章、文獻回顧 9 2.1 時間知識解析 9 2.1.1 時間知識表達 9 2.1.2 時間資訊標註 12 2.1.3 時間關係推論 16 2.2 知識視覺化 19 2.2.1 視覺化工具 19 2.2.2 視覺化方式 21 2.2.3 視覺化應用 23 2.3 時間相關資訊視覺化 26 2.3.1 醫療之時間相關資訊視覺化 28 2.3.2時空關聯性資訊視覺化 31 2.3.3其它類型時間相關資訊視覺化 37 2.4 小結 39 2.4.1 時間知識解析 39 2.4.2 知識視覺化 39 2.4.3 時間相關資訊視覺化 40 第三章、時間知識解析與視覺化方法論 41 3.1 全文標記 42 3.1.1 詞彙截斷與標記 43 3.1.2 事件分隔 47 3.2 時序判斷 53 3.2.1 文句內事件時序判斷 55 3.2.2 文句間事件時序判斷 60 3.3 時間知識視覺化 62 3.3.1 建立時間知識視覺化資料矩陣 63 3.3.2 時間知識內容視覺化 76 第四章、系統架構 83 4.1 時間知識視覺化資訊分享系統核心架構 83 4.2 系統功能架構 84 4.3 資料模式定義 88 4.4 系統功能流程 90 4.4.1 系統功能操作流程 90 4.4.2 系統資料流程 100 4.5 系統開發工具 100 第五章、系統實作與案例分析 103 5.1系統應用概況說明 103 5.2時間知識視覺化過程驗證與評估 108 5.2.1系統驗證進行方式說明 109 5.2.2第一階段系統驗證結果分析 115 5.2.3第二階段驗證結果分析 127 第六章、結論與未來展望 134 參考文獻 138 附錄一、系統功能操作說明 146 A.1 一般使用者功能 146 A.2 系統管理者功能 168 圖目錄 圖1.1、既有之時間知識取得模式(As-Is Model) 2 圖1.2、期望之時間知識取得模式(To-Be Model) 3 圖1.3、研究架構圖 6 圖1.4、研究定位圖 8 圖2.1、星狀表示技術(Daassi等人,2004) 27 圖2.2、星狀表示技術之時間資訊視覺化流程(Daassi等人,2004) 28 圖2.3、時間不確定性之視覺化顯示技術(Aigner等人,2005) 30 圖2.4、Tominski等人提出之3D地圖顯示(Tominski等人,2005) 32 圖2.5、虛擬時間窗(Lodha與Verma,2000) 34 圖2.6、相鄰式長條圖(Lodha與Verma,2000) 34 圖2.7、重疊式時間累積長條圖(Lodha與Verma,2000) 35 圖2.8、重疊式保序長條圖(Lodha與Verma,2000) 35 圖2.9、垂直時間(Lodha與Verma,2000) 36 圖2.10、多層式顯示(Lodha與Verma,2000) 36 圖2.11、Chittaro與Combi之時間資訊視覺化技術(Chittaro與Combi,2003) 37 圖3.1、時間知識視覺化流程 41 圖3.2、全文標記流程 42 圖3.3、詞彙截斷與標記之輸入輸出概念 43 圖3.4、時間詞庫之結構示意圖 45 圖3.5、詞彙截斷與標記輸出示意圖 47 圖3.6、事件分隔之輸入輸出概念 48 圖3.7、選取目標文句集合之流程 50 圖3.8、目標文句集合內文句與對應之已標記詞彙串列集合示意圖 51 圖3.9、時序判斷輸入輸出示意 54 圖3.10、時序判斷法則庫 55 圖3.11、事件與順序詞彙標記串接示意 56 圖3.12、事件串列與相同事件數目及順序詞彙標記個數之法則對應示意 57 圖3.13、串接形式相似度比對流程 58 圖3.14、文句內事件時序判斷之流程圖 59 圖3.15、視覺化資料矩陣建立之輸入與輸出概念示意 63 圖3.16、時間相關資訊位置指標函數判定流程 66 圖3.17、時間相關資訊與類型二順序詞彙之連接指標函數判定流程 67 圖3.18、時間相關資訊與類型三順序詞彙之連接指標函數判定流程 69 圖3.19、判定動作完成指標函數流程 70 圖3.20、建立視覺化資料矩陣流程 75 圖3.21、視覺化呈現概念示意圖 76 圖3.22、事件樣貌圖示判定之流程示意 78 圖3.23、事件時長單位比例換算 79 圖3.24、事件時隔單位比例換算 79 圖3.25、事件之視覺化呈現示意圖 80 圖3.26、各事件之視覺化呈現流程圖 81 圖4.1、時間知識視覺化資訊分享系統核心架構 83 圖4.2、系統模組與功能架構 85 圖4.3、系統運作架構 87 圖4.4、系統之資料模式關聯 90 圖4.5、模組功能與使用者操作權限分佈 91 圖4.6、「文件上傳」功能流程 92 圖4.7、「視覺化呈現資訊查詢」功能流程 92 圖4.8、「文字型資訊查詢」功能流程 93 圖4.9、「時間詞庫新增」功能流程 94 圖4.10、「時間詞庫查詢、修改、刪除」功能流程 94 圖4.11、「時間判斷法則新增」功能流程 95 圖4.12、「時序判斷法則查詢、修改、刪除」功能流程 96 圖4.13、「視覺圖形/資訊新增」功能流程 97 圖4.14、「視覺圖形/資訊查詢、修改、刪除」功能流程 97 圖4.15、「系統預設圖示變更」功能流程 98 圖4.16、「系統預設時間相關資訊變更」功能流程 98 圖4.17、「系統使用者資料維護」功能流程 99 圖4.18、「個人基本資料維護」功能流程 99 圖4.19、系統資料流程 100 圖5.1、烹飪教學人員維護時間相關詞彙至系統 104 圖5.2、烹飪教學人員新增烹飪流程圖示 105 圖5.3、烹飪教學人員新增之圖示內容 105 圖5.4、烹飪教學人員上傳烹飪流程知識文件 106 圖5.5、系統判定之視覺化目標文句集合 106 圖5.6、知識學習者查詢烹飪流程事件圖示 107 圖5.7、知識學習者查詢純文字知識文件內容 108 圖5.8、訓練資料分析流程 110 圖5.9、詞彙截斷與標記召回率分佈趨勢圖 118 圖5.10、詞彙截斷與標記準確率分佈趨勢圖 118 圖5.11、目標文句集合選取召回率分佈趨勢圖 121 圖5.12、目標文句集合選取準確率分佈趨勢圖 121 圖5.13、事件分隔召回率分佈趨勢圖 124 圖5.14、事件分隔準確率分佈趨勢圖 124 圖5.15、矩陣元素召回率分佈趨勢圖 127 圖5.16、矩陣元素準確率分佈趨勢圖 127 圖5.17、各週期之新增詞彙數與累積詞彙數 128 圖5.18、詞彙截斷與標記指標績效趨勢 129 圖5.19、目標文句集合選取指標績效趨勢 130 圖5.20、事件分隔指標績效趨勢 131 圖5.21、視覺化矩陣元素指標績效趨勢 132 圖A.1、一般使用者功能樹狀 146 圖A.2、文件上傳 148 圖A.3、上傳文件相關資訊 148 圖A.4、系統判定之目標文句集合結果 149 圖A.5、視覺化目標文句集合選取 150 圖A.6、目標文句集合之視覺化內容 150 圖A.7、視覺化歷史文件列表 151 圖A.8、全文查詢操作介面 152 圖A.9、全文查詢功能之查詢結果顯示介面 152 圖A.10、全文查詢功能之詳細查詢結果資訊顯示介面 153 圖A.11、時間詞彙新增功能之操作介面 154 圖A.12、時間詞彙新增功能之結果回饋(一般使用者) 155 圖A.13、時間詞彙查詢功能之操作介面(一般使用者) 156 圖A.14、時序判斷法則查詢介面 157 圖A.15、時序判斷法則新增功能之操作介面 158 圖A.16、時序判斷法則新增功能之結果畫面(一般使用者) 158 圖A.17、視覺圖形/資訊查詢功能操作介面 159 圖A.18、視覺圖形/資訊查詢功能之查詢結果回饋(事件對應圖示) 160 圖A.19、事件名稱之詳細資訊與圖示結果 161 圖A.20、視覺圖形/資訊查詢功能之查詢結果回饋(時間單位比例) 162 圖A.21、視覺圖形/資訊新增功能之操作介面 163 圖A.22、視覺圖形/資訊新增功能之操作介面(事件對應圖示) 164 圖A.23、視覺圖形/資訊新增功能之結果回饋(事件對應圖示) 164 圖A.24、視覺圖形/資訊新增功能之操作介面(時間單位比例) 165 圖A.25、視覺圖形/資訊新增功能之結果回饋(時間單位比例) 166 圖A.26、顯示使用者個人基本資料 167 圖A.27、修改個人資料 167 圖A.28、顯示修改結果 168 圖A.29、系統管理者功能樹狀 168 圖A.30、時間詞彙查詢/刪除功能之操作介面(系統管理者) 170 圖A.31、時間詞彙刪除功能之結果回饋(系統管理者) 170 圖A.32、待審核時間詞彙內容 172 圖A.33、待審核時間詞彙內容之新增結果回饋 172 圖A.34、待審核時間詞彙內容之刪除結果回饋 173 圖A.35、時序判斷法則新增功能之操作介面 174 圖A.36、時序判斷法則新增功能之結果畫面(系統管理者) 174 圖A.37、時序判斷法則修改功能之操作介面 175 圖A.38、時序判斷法則修改功能之所有可修改欄位 176 圖A.39、時序判斷法則修改完成之回饋畫面 176 圖A.40、時序判斷法則刪除功能之操作介面 177 圖A.41、時序判斷法則刪除完成之回饋畫面 177 圖A.42、待審核時序判斷法則 178 圖A.43、確認並修正待審核法則之相關資訊 179 圖A.44、待審核法則之新增結果回饋 179 圖A.45、待審核法則之刪除結果回饋 180 圖A.46、視覺圖形/資訊修改或刪除功能之操作介面 181 圖A.47、視覺圖形/資訊修改或刪除功能之操作介面(事件對應圖示) 182 圖A.48、視覺圖形/資訊修改功能之操作介面(事件對應圖示) 182 圖A.49、事件圖示修改成功之結果回饋介面 183 圖A.50、事件圖示刪除成功之結果回饋介面 183 圖A.51、視覺圖形/資訊修改或刪除功能之操作介面(時間單位比例) 184 圖A.52、視覺圖形/資訊修改功能之操作介面(時間單位比例) 185 圖A.53、視覺圖形/資訊修改成功之結果介面(時間單位比例) 185 圖A.54、視覺圖形/資訊刪除功能之操作介面(時間單位比例) 186 圖A.55、系統預設時間相關資訊變更功能之操作介面 187 圖A.56、系統預設時間相關資訊變更成功之結果回饋 187 圖A.57、個人基本資料查詢之操作介面 188 圖A.58、個人基本資料查詢結果之顯示介面 189 圖A.59、個人基本資料查詢結果之詳細資料顯示介面 189 圖A.60、使用者資料新增之操作介面 190 圖A.61、使用者資料新增之新增資料檢視介面 191 圖A.62、使用者資料新增之結果顯示介面 191 圖A.63、使用者基本資料修改/刪除之操作介面 192 圖A.64、使用者基本資料修改之操作介面 193 圖A.65、使用者基本資料修改之結果顯示介面 193 圖A.66、使用者基本資料刪除之結果顯示介面 194 表目錄 表2.1、時間本體論之研究彙整 10 表2.2、時間知識表達法則之研究比較 11 表2.3、其它時間知識表達之研究比較 12 表2.4、以詞彙為基礎之標註方式相關研究比較 14 表2.5、綜合法之相關研究比較 15 表2.6、時間資訊標註之方法比較 16 表2.7、以語意為基礎之推論方式相關研究比較 18 表2.8、時間關係推論之方法比較 19 表2.9、視覺化方式之比較 23 表2.10、VRML技術之應用領域彙整表 26 表3.1、目標文件之文句經斷詞程序後形成之詞彙集合列表 46 表3.2、目標文句集合產生之事件集合列表 53 表3.3、已排序事件集合列表 59 表3.4、目標文句集合內文句與半排序事件串列對照表 62 表3.5、已排序合成事件串列集合列表 62 表3.6、目標文句包含之時間串列組合列表 65 表3.7、時間資訊分類結果對照表 73 表3.8、各目標文句集合之事件相關資訊對照表 74 表3.9、事件樣貌表 77 表3.10、單位比例運算表 77 表5.1、測試用文件名稱彙總 111 表5.2、測試目標文句集合內容彙總 111 表5.3、第一階段20個訓練文句集合之詞彙個數 115 表5.4、詞彙截斷與標記指標結果評估(推論正確者以粗體表示) 117 表5.5、目標文句集合判定結果評估(推論正確者以粗體表示) 120 表5.6、事件分隔指標判定結果評估(推論正確者以粗體表示) 123 表5.7、視覺化資料矩陣指標結果評估 126 表5.8、詞彙截斷與標記指標績效彙整 129 表5.9、目標文句集合選取指標績效彙整 130 表5.10、事件分隔指標績效彙整 131 表5.11、視覺化矩陣元素指標績效彙整 132 表5.12、驗證績效指標之成長率彙整 133

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