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计算机能理解我们的语义网络和知识本体吗?

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发表于 2011-12-31 14:08:14 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 老包 于 2011-12-31 15:52 编辑

从XML说起

HTML的主要功绩是实现了各种性质不同的网络资源的显示和连接(属语法层次),但对资源的理解(属语义层次)主体是人,不是机器。

而语义网络和知识本体的目标是希望计算机能共享,重用,自动处理,自动推理(推理的基础是理解)网络数据资源和知识资源。换言之,对资源的理解主体是机器而不是人(当然开始可以是机器和人的交互,即共为主体)。

这方面的努力包括开发了基本实现的工具,如各种语言XML,XMLS,RDF,RDFS,OWL等。XMLS,RDF,RDFS,OWL都声明其基础是XML。

据笔者的理解,从逻辑角度分析,XML(Extensible Markup Language 可扩展标记语言)的基本特征有两点,一是实现表达变量名和赋值功能,如XML元素<LastName>Bao</LastName>表示LastName为Bao, LastName为变量,Bao为值,讲的明白一点就是“LastName –hsaValue- Bao”;二是实现了元素和元素之间的包含关系。如  
<Person>      
<FirstName>John</FirstName >
<LastName>Smith</LastName>
</ Person >
元素Person包含了子元素FirstName,LastName。子元素可以是父元素的属性或组成成分,但需要注意的是这里的包含不一定是is-a关系(不同于OWL的subClassOf关系)。

原则上XML的元素命名或标签的形式没有规定,文件创建者可以自由发挥,所以提供了强大的表达能力。但正因为如此,它的语义表达能力几乎是零。所以当机器读到如下文件时XML文件片段时,其实它什么也不懂:
<Note>      
<To>George</To>
<From>John</From>
<Heading>Reminder</Heading >
<Body>Don’t forget the meeting!</Body >
</Note >

以后,我们可以看到,为了越来越精确地表达形形色色的语义,语义网络学家不得不不断地收回其“自由发挥”的原则,引入很多各种语言固有的有着特殊语义含义的“标签”。这就是为什么我们除了需要XML,我们还需要XMLS,RDF,RDFS,OWL等。
 楼主| 发表于 2012-1-6 17:07:02 | 显示全部楼层
本帖最后由 老包 于 2012-1-6 17:09 编辑

RDF为资源描述框架(Resource Description Framework)的简称。有人认为RDF的设计不是为了向人类显示信息,而是为了“计算机能阅读和理解”。例如RDF陈述的典型的例子是"The author of http://www.w3school.com.cn/rdf is David"。这里http://www.w3school.com.cn/rdf被称为陈述的主体(或资源),author为陈述的谓词(或属性),David为陈述的客体(或属性值)。这里遇到与XML同样的问题,从逻辑角度,“author”不是典型的谓词或语义关系的形式,我们同样必须加上has(即hasAuthor)使之转化典型的语义关系形式。我们可以看出RDF和XML的表达框架是同构的,都是最基本的二元关系形式。要表达纷繁复杂的语义世界并让“计算机能阅读和理解”,很明显还有大量的工作要做。




、、、
 楼主| 发表于 2012-1-9 13:08:47 | 显示全部楼层
DTD(Document Type Definition, 文件类型定义)规定了XML文件的元素集合,元素出现的次序,极简单的数据类型(如文字信息与元素标签的有效混合型#PCDATA),空元素,同一名称的元素允许出现的次数等。显然如此简单的语法性语义限定,对计算机对文件资源的语义理解帮助很有限。
 楼主| 发表于 2012-1-10 12:25:06 | 显示全部楼层
本帖最后由 老包 于 2012-1-10 12:26 编辑

XML Schema(XMLS) 又可称为XML Schema 定义(XML Schema Definition,XSD),实际上是加在XML上的诸多语法性规定,这些规定都有特殊的语法性或表达性语义。在表达性语义方面,XML Schema较DTD强大得多。特别是它的关于数据模式或数据结构的一系列规定,使它在语法性或表达性语义方面显得十分卓越。
XMLS引进大量固有的具有特指语法含义的元素或属性或数据类型的标签。如固有的元素标签xs:schema(XMLS根元素),xs:element(XML Schema 元素), xs:complexType(复杂元素), xs:sequence(子元素序), xs:enumeration(枚举约束), xs:restriction(对元素的限定和表达性定义) 等;固有的属性标签有规定XMLS文件的基本结构及元素和属性的命名原则的标签如xmlns(默认的命名空间)和targetNamespace以及lementFormDefault等,其它属性标签如name(元素名),type(数据类型,需特别指出的是除了覆盖固有的数据类型如xs:string, xs:integer, xs:date等以外,type还可以是具有重要实际意义的数据类型即类似面向对象的由用户自定义的实际数据类型或数据结构,并允许这种数据结构复合成更为复杂的数据结构),此外还有 default(元素的默认值),fixed(元素的规定值)以及有关值域和值模式属性标签,后者如<xs:pattern value="[A-Z][A-Z][A-Z]"/> (可以用三个大写字母表示)和<xs:pattern value="[a-zA-Z0-9]{8}"/>(可接受的值为8位大小字母或数字)等。
 楼主| 发表于 2012-1-13 11:09:21 | 显示全部楼层
本帖最后由 老包 于 2012-1-13 11:19 编辑

RDFS:

    如果说XMLS着重于数据表达和抽象的数据结构层次的语义的话,那么可以说RDFS(RDF Schema)开始关注更具体的逻辑学或认知学层次的语义。RDFS首先规定了RDF类和RDF特性(RDF Properties)两大部分。当我们对某事物作一陈述是,我们往往把RDF类作为陈述的主语或宾语,而把RDF特性作为谓语。所以笔者更愿意把RDF类称为实体类(Entity class)而把RDF特性称为关系类(Relation class)。

    RDF类对实体类概念作了极为初步的认知学分化,引进了如下基本类: rdfs: Resource(任何事物,相当于Thing),rdfs: Literal(文字值类),rdf: XMLLiteral(XML文字值类),rdfs: Class(覆盖类的类),rdf: Property(properties类),rdfs: Datatype(datatypes类),rdf: Statement(RDF 陈述类),rdf: Bag(无序容器类),rdf: Seq(有序容器类) ),rdf:Alt(可选容器类),rdfs:Container(容器类),rdfs:ContainerMembershipProperty(容器成员关系特性类),rdf: List(列示类)。

    RDF特性则对关系类进行了认知学意义下的初步分化,特别是引进了is-a关系,如rdfs:subClassOf(类的子类),rdfs:subPropertyOf(关系的子关系),此外还引进了关系的定义域和值域(rdfs:domain,rdfs:range),对人类可读性名称,文字性描述,定义的参考资料,陈述的主语,谓语和宾语等分别引进了相应的关系:rdfs:label,rdfs:comment,rdfs:isDefinedBy,rdf:subject,rdf:predicate,rdf: object。
 楼主| 发表于 2012-2-28 11:02:25 | 显示全部楼层
本帖最后由 老包 于 2012-2-28 11:21 编辑

关于OWL:


OWL是本体和语义网络的基本语言,其固有语言元素主要是关于事物的逻辑属性或集合论属性的描述或定义。如

owl:AllDifferent(不等于)
owl:allValuesFrom(所有的值均为为)        
owl:AnnotationProperty(注释特征)        
owl:backwardCompatibleWith(与…向前匹配)
owl:cardinality(基数)
owl:Class(类)
owl:complementOf(…的补)
owl: dataRange(数据域)
owl:datatypeProperty(数据类型特征)
owl:deprecatedClass(不可取类)
owl:deprecatedProperty(不可取特征)
owl:differentFrom(不同于)
owl:disjointWith(与…不相交)
owl:distinctMembers(不同成员)
owl:equivalentClass(等价类)
owl:equivalentProperty(等价特征)
owl:FunctionalProperty(一对一关系,函数类特征,如丈夫-妻子关系)        
owl:hasValue(有值为)
owl:imports(引进)
owl:incompatibleWith(与…不匹配)
owl:intersectionOf(与…相交)
owl:InverseFunctionalProperty(反的一对一关系(反函数))
owl:inverseOf(是…的反关系)
owl:maxCardinality(最大基数)
owl:minCardinality(最小基数)
owl:Nothing(空类)
owl:ObjectProperty(Object特征)
owl: OneOf(…之一)
owl:Ontology(本体)
owl:OntologyProperty(本体特征)
owl:priorVersion(以前的版本)
owl:Restriction(限定,约束)
owl:sameAs(与…相同)
owl:someValuesFrom(有些值为)
owl:SymmetricProperty(对称性特征)
owl:Thing(事物类)
owl:TransitiveProperty(传递性特征)        
owl:unionOf (与…的并)
owl:versionInfo(版本信息)
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