语义网信息组织.pptx

语义网信息组织专题专题4语义网信息组织语义网信息组织语义网语义网本体本体语义网语义网1990年，年，Tim Berners-Lee发明了万维网，目的是发明了万维网，目的是让人们通过因特网来获得各种信息。让人们通过因特网来获得各种信息。十年后，十年后，2002年年12月，月，Tim Berners-Lee在在XML 2000会议上提出了下一代因特网的概念会议上提出了下一代因特网的概念语义语义网（网（Semantic Web），并于），并于2001年年5月在月在科学美科学美国人国人杂志上发表同名论文杂志上发表同名论文“The Semantic Web”，为人们勾画了一幅未来语义网的美好前景。，为人们勾画了一幅未来语义网的美好前景。Tim说：说：“语义网是目前万维网的扩展，在语义网语义网是目前万维网的扩展，在语义网中，信息被赋予特定的含义，它允许计算机和人更中，信息被赋予特定的含义，它允许计算机和人更好地合作。好地合作。”语义网与万网与万维网最大的区网最大的区别在于在于计算机是否算机是否能能够“读懂懂”网网页的内容。的内容。万维网与语义网的信息结构对比万维网与语义网的信息结构对比语义网与万维网的区别？语义网与万维网的区别？万维网资源通过唯一资源标识符万维网资源通过唯一资源标识符URI标识未明确类标识未明确类型的资源，资源之间的链接并没有明确语义关联，型的资源，资源之间的链接并没有明确语义关联，人们获取信息必须自己去检拾。人们获取信息必须自己去检拾。语义网上的资源可用计算机来处理、组织和查找能语义网上的资源可用计算机来处理、组织和查找能够减轻人面对海量信息的负担。在语义网中，信息够减轻人面对海量信息的负担。在语义网中，信息资源是经过分类后再用资源是经过分类后再用URI来标识的，资源之间也来标识的，资源之间也不是简单的链接，而是明确定义了关联的内容，链不是简单的链接，而是明确定义了关联的内容，链接也用接也用URI来标识说明。来标识说明。语义网的技术架构语义网的技术架构第七层：信任层，提供信任机制，第七层：信任层，提供信任机制，保证信息交互的安全可靠保证信息交互的安全可靠第六层：论证层，提供认证机制，第六层：论证层，提供认证机制，验证信息的有效性和可靠性验证信息的有效性和可靠性第五层：逻辑层，提供推理规则第五层：逻辑层，提供推理规则的描述手段，推导新知识的描述手段，推导新知识第四层：本体层，提供共享的语第四层：本体层，提供共享的语义概念模型，描述资源间的语义义概念模型，描述资源间的语义关系，建立计算机可理解的资源关系，建立计算机可理解的资源概念的语义空间概念的语义空间第三层：数据层，提供资源的通第三层：数据层，提供资源的通用描述框架和语义描述机制，描用描述框架和语义描述机制，描述资源及类型述资源及类型第二层：语法层，使用标准格式第二层：语法层，使用标准格式语言标识数据的内容和结构语言标识数据的内容和结构第一层：基础层，对资源进行统第一层：基础层，对资源进行统一编码和唯一标识，解决资源标一编码和唯一标识，解决资源标准格式和资源定位问题准格式和资源定位问题本体本体“本体本体”（Ontology)是一个从哲学中引入的词汇。是一个从哲学中引入的词汇。目前得到广泛共识的定义是：目前得到广泛共识的定义是：本体：本体：是共享概念模是共享概念模型的明确的形式化的规范说明。型的明确的形式化的规范说明。明确是指所使用的明确是指所使用的概念及使用概念的条件都有明确的定义；形式化是概念及使用概念的条件都有明确的定义；形式化是指本体是能被计算机处理的。指本体是能被计算机处理的。本体是对一个领域里的概念及其关系的清晰描述，本体是对一个领域里的概念及其关系的清晰描述，是人与人之间、人与计算机之间对领域知识达成共是人与人之间、人与计算机之间对领域知识达成共同理解的桥梁。同理解的桥梁。本体的目标是获取、描述和表示相关领域的知识，本体的目标是获取、描述和表示相关领域的知识，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇和词汇间相互关系的明确定义。些词汇和词汇间相互关系的明确定义。本体的要素本体的要素1概念：又称为类，一般用于描述领域内具有相同属概念：又称为类，一般用于描述领域内具有相同属性或行为的一类对象的概念，如性或行为的一类对象的概念，如“飞行器飞行器”就是一就是一个类，概念具有一定的分类层次关系。个类，概念具有一定的分类层次关系。属性：是对概念特征或性质的描述，属性是区分类属性：是对概念特征或性质的描述，属性是区分类的标准，具有继承性，一个属性必须具有相应的属的标准，具有继承性，一个属性必须具有相应的属性值。性值。关系：是领域中概念之间的相互联系。概念间的关关系：是领域中概念之间的相互联系。概念间的关系有四种系有四种Part-of：表达概念之间部分与整体的关系：表达概念之间部分与整体的关系Kind-of：表达概念之间的继承关系：表达概念之间的继承关系Instance-of：表达概念的实例与概念之间的关系：表达概念的实例与概念之间的关系Attribute-of：表达某个概念是另一个概念的属性，如：表达某个概念是另一个概念的属性，如概念概念“价格价格”是概念是概念“计算机计算机”的一个属性的一个属性本体的要素本体的要素2函数：表示一类特殊的关系，例如函数：表示一类特殊的关系，例如Mother of（x,y）表示）表示y是是x的母亲。的母亲。公理：是领域内一些常识性知识的描述，是定义在公理：是领域内一些常识性知识的描述，是定义在概念和属性上的限定和规则。如地球围着太阳公转概念和属性上的限定和规则。如地球围着太阳公转就是公理。公理的约束性可以证明概念或关系等的就是公理。公理的约束性可以证明概念或关系等的正确性或推导新信息。正确性或推导新信息。实例：即某个概念类所指的具体实体，表示的就是实例：即某个概念类所指的具体实体，表示的就是具体的资源对象。如具体的资源对象。如“su-37”是是“全天候歼击机全天候歼击机”类的一个实例。类的一个实例。注意：在注意：在实际应用中，六用中，六项要素不必俱全，可根据需要要素不必俱全，可根据需要选取；同取；同时概念之概念之间的关系也不必限于四种关系，可根的关系也不必限于四种关系，可根据据应用用领域具体情况域具体情况进行定行定义。一个简单的本体要素关系示意一个简单的本体要素关系示意交通工具交通工具出租出租车司机司机价格价格价格价格30000公共汽公共汽车出租出租车公司公司出租出租车公司公司2出租出租车公司公司1价格价格90000型号型号KKAAAAAAAAPPIIIP：Part-ofK：Kind-ofI：instance-ofA：attribute-of本体的分类本体的分类通用本体：描述最一般化的概念，例如空间、时间、通用本体：描述最一般化的概念，例如空间、时间、时间、运动等，独立于特定的问题与领域，作为大时间、运动等，独立于特定的问题与领域，作为大众沟通的工具，可以说是真实世界中的常识。众沟通的工具，可以说是真实世界中的常识。领域本体：定义或描述特殊领域的相关知识，领域领域本体：定义或描述特殊领域的相关知识，领域本体如同专家的专门知识，每一份专业知识都记载本体如同专家的专门知识，每一份专业知识都记载该领域中的事物。该领域中的事物。应用本体：使用属性、关系进行定义与描述真实世应用本体：使用属性、关系进行定义与描述真实世界中既依赖于某个特定领域又依赖于某项课题的知界中既依赖于某个特定领域又依赖于某项课题的知识。这类本体与解决问题的方法相关联，可根据不识。这类本体与解决问题的方法相关联，可根据不同的需求选用不同的类型。同的需求选用不同的类型。本体的层次本体的层次通用本体通用本体领域本体域本体应用本体用本体在本体层级体系中，下层本体直在本体层级体系中，下层本体直接继承上层本体的概念类，下层接继承上层本体的概念类，下层本体的概念类是上层本体某个概本体的概念类是上层本体某个概念类的子类，或者是存在一定的念类的子类，或者是存在一定的属性限制的子类。属性限制的子类。领域本体利用通用本体来细化定领域本体利用通用本体来细化定义具体应用领域（如医学、军事、义具体应用领域（如医学、军事、农业等）的专用概念类、属性及农业等）的专用概念类、属性及语义关系；语义关系；应用本体则利用领域本体来进一应用本体则利用领域本体来进一步定义针对某个具体应用的本体步定义针对某个具体应用的本体（如军用飞机飞行本体）（如军用飞机飞行本体）领域本体表示的是特定学领域本体表示的是特定学科领域的知识，提供了某科领域的知识，提供了某个学科领域所包含的概念个学科领域所包含的概念以及概念之间的关系，或以及概念之间的关系，或者该学科领域的重要理论者该学科领域的重要理论本体与分类法的比较本体与分类法的比较-内容构成内容构成分类法侧重于对某领域知识整体框架的揭示，因此，分类法侧重于对某领域知识整体框架的揭示，因此，分类法在网站的整体设计和信息分类浏览中有着广分类法在网站的整体设计和信息分类浏览中有着广泛的应用；泛的应用；而本体拥有更丰富的概念，其层次关系类型也更加而本体拥有更丰富的概念，其层次关系类型也更加和详尽，而且本体通过属性和关系描述，侧重的是和详尽，而且本体通过属性和关系描述，侧重的是对概念内在特征的描述，以及对概念之间存在的联对概念内在特征的描述，以及对概念之间存在的联系的揭示，而非仅仅是确定概念的归属。系的揭示，而非仅仅是确定概念的归属。本体与分类法的比较本体与分类法的比较-构建过程构建过程与分类法相比，本体的构建不再是传统的关系数据与分类法相比，本体的构建不再是传统的关系数据库或简单的逻辑语言所能完成的。库或简单的逻辑语言所能完成的。对于本体而言，其概念体系的完善，语义的充实，对于本体而言，其概念体系的完善，语义的充实，对领域知识表达力的增强，很大程度上取决于本体对领域知识表达力的增强，很大程度上取决于本体的描述语言和构建工具。的描述语言和构建工具。比起分类法，本体要求更强的知识表达能力。比起分类法，本体要求更强的知识表达能力。本体与分类法的比较本体与分类法的比较-形式化形式化在形式化方面，本体的形式化程度要高于分类法，在形式化方面，本体的形式化程度要高于分类法，它强调机器可理解，可成为人它强调机器可理解，可成为人-机器、机器机器、机器-机器、机器、机器机器-人、人人、人-机器机器-人之间进行知识交换的中介，其人之间进行知识交换的中介，其表现形式是基于数字平台的，而传统分类法则可通表现形式是基于数字平台的，而传统分类法则可通过印刷形式传播。过印刷形式传播。虽然目前有很多分类法的电子版本，可以使用计算虽然目前有很多分类法的电子版本，可以使用计算机进行操作和管理，但是这仅仅是机进行操作和管理，但是这仅仅是“机读机读”，而不，而不是是“机器理解机器理解”，最终的理解还是靠人。，最终的理解还是靠人。本体的内容体系呈网状结构，拥有丰富的概念和关本体的内容体系呈网状结构，拥有丰富的概念和关系，电子分类法的表现形式无法满足其需求。系，电子分类法的表现形式无法满足其需求。本体与元数据的互补本体与元数据的互补元数据方案不具有普遍适用性。无法克服特殊性与一元数据方案不具有普遍适用性。无法克服特殊性与一般性的矛盾，而形式化的知识本体可以提供一种在元般性的矛盾，而形式化的知识本体可以提供一种在元数据方案之间自动映射的机制，通过语义数据方案之间自动映射的机制，通过语义web服务的服务的体系架构进行实现。体系架构进行实现。元数据应用难以实现元数据方案本身的进化，而知识元数据应用难以实现元数据方案本身的进化，而知识本体可以提供信息系统的其他视图，只需要通过自动本体可以提供信息系统的其他视图，只需要通过自动或半自动的手段应用新的元数据方案。或半自动的手段应用新的元数据方案。元数据方案自身难以对不同知识系统、不同粒度的资元数据方案自身难以对不同知识系统、不同粒度的资源进行描述，而知识本体正是起到这个作用，从而实源进行描述，而知识本体正是起到这个作用，从而实现异构资源和系统之间的语义联系。现异构资源和系统之间的语义联系。单纯的元数据方案对于数字资源的整个生命周期的描单纯的元数据方案对于数字资源的整个生命周期的描述非常困难，而采用知识本体这个问题便迎刃而解，述非常困难，而采用知识本体这个问题便迎刃而解，不同生命周期的知识产权属性也非常易于描述。不同生命周期的知识产权属性也非常易于描述。本体对元数据语义互操作的支持本体对元数据语义互操作的支持利用本体可反映词汇的语义映射关系和语义限利用本体可反映词汇的语义映射关系和语义限制。制。利用本体可对基于某个知识组织体系的信息资利用本体可对基于某个知识组织体系的信息资源进行结构化组织。源进行结构化组织。把本体与信息系统进行链接，链接相关概念和把本体与信息系统进行链接，链接相关概念和相关资源，可使用户在使用信息的过程中，更相关资源，可使用户在使用信息的过程中，更加准确便捷的理解具体概念。加准确便捷的理解具体概念。本体的构建方法本体的构建方法-骨架法骨架法确定本体应用的目的和范围确定本体应用的目的和范围：根据所研究的领域，：根据所研究的领域，建立相应的领域本体，领域越大，所建本体越大，建立相应的领域本体，领域越大，所建本体越大，因此需限制研究的范围。因此需限制研究的范围。本体分析本体分析：定义本体所有术语的含义及相互之间的：定义本体所有术语的含义及相互之间的关系，该阶段需要领域专家的参与，对领域越熟悉，关系，该阶段需要领域专家的参与，对领域越熟悉，所建本体越完善。所建本体越完善。本体表示本体表示：以本体表示语言对本体进行描述。：以本体表示语言对本体进行描述。本体评价本体评价：按照对本体表示的清晰性、一致性、完：按照对本体表示的清晰性、一致性、完整性和可扩展性要求，对所建立的本体进行评价。整性和可扩展性要求，对所建立的本体进行评价。本体建立本体建立：对所有本体按以上标准进行检验，符合：对所有本体按以上标准进行检验，符合要求的本体以文件形式存放，否则转至第要求的本体以文件形式存放，否则转至第2步。步。本体的构建方法本体的构建方法-七步法（斯坦福）七步法（斯坦福）确定本体的领域和范围确定本体的领域和范围考察现有的本体，看是否能够复用考察现有的本体，看是否能够复用列出本领域中的重要列出本领域中的重要 术语术语定义类和类的等级体系：注意，若是一个概念的所定义类和类的等级体系：注意，若是一个概念的所有实例都包含于另一个概念中，则将此概念作为另有实例都包含于另一个概念中，则将此概念作为另一个概念的子类概念一个概念的子类概念定义类的属性：定义好类后，还必须对概念的内部定义类的属性：定义好类后，还必须对概念的内部结构进行描述，及定义类的属性结构进行描述，及定义类的属性定义属性的分面：属性的分面是用来描述属性值的定义属性的分面：属性的分面是用来描述属性值的类型、属性值的取值、取值的个数以及属性的其他类型、属性值的取值、取值的个数以及属性的其他特征特征创建实例创建实例领域本体领域本体构建的基构建的基本流程本流程定定义类及及类的等的等级体系体系定定义类的属性的属性创建建实例例概念概念的的规范化范化处理理本体概念体系构建本体概念体系构建确定本体的确定本体的领域和范域和范围考察复用考察复用现有本体有本体本体表示本体表示合并入通用本体合并入通用本体本体本体评价价修正和进化修正和进化通通用用本本体体标准化标准化处理处理