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語義網的模型定義

資源描述框架的數據模型(外文:RDF Data Model)提供了壹個簡單但功能強大的模型,通過資源、屬性及其對應的值來描述壹個特定的資源。該模型被定義為:它包含壹系列節點n;它包含壹系列屬性類p;每個屬性都有壹個確定的值V;模型是三元組:{節點,屬性類,節點或原始值v };每壹個“數據模型”(外文:Data Model)都可以看作是由節點和弧組成的有向圖。模型中描述的所有資源和用來描述資源的屬性值都可以看作是“節點”。由資源節點、屬性類和屬性值組成的三元組稱為RDF語句(或RDF語句)。在模型中,語句可以同時作為資源節點和值節點出現,因此在壹個模型中有時會有多個節點。此時,用於描述資源節點本身的值節點也有屬性類和值,可以進壹步細化。

RDF Schema使用機器可以理解的系統來定義描述資源的單詞。它的功能就像壹本字典,可以理解為壹個大綱或規範。RDF Schema的功能是定義資源和屬性的類別;定義應用屬性的資源類和屬性值的類型;定義上述類別聲明的語法;聲明其他機構或組織定義的元數據標準的壹些屬性類。RDF模式定義了

三個核心類:rdf:Resource,rdfs:Property,rdfs:Class;;

五個核心屬性:rdf:type,rdfs:subClassOf,rdfs:seeAlso,rdfs:subPropertyOf,rdfs:isDefinedBy;;

四個核心約束:rdfs:ConstrantResource、rdfs:range、rdfs:ConstraintProperty和rdfs:domain。

RDF句法構造了壹個完整的句法系統,便於計算機的自動處理。它以XML為宿主語言,通過XML語法實現各種元數據的集成。

本體論,原本是壹個哲學概念,用來研究客觀世界的本質。目前,本體已經廣泛應用於許多領域,包括計算機科學、電子工程、遠程教育、電子商務、智能檢索、數據挖掘等。它是正式定義名詞之間關系的文件或文獻。壹般網絡上的本體包括分類和壹組推理規則。分類,用於定義對象的類別及其關系;推理規則提供了進壹步的功能,完成了語義網的關鍵目標,即“機器可理解性”。本體的最終目標是“準確地表示那些隱含的(或模糊的)信息”。

目前對本體的理解還沒有形成統壹的定義。比如,本體是* * * *的概念模型的形式化規範,通過概念之間的關系來描述概念的語義;本體是概念對象的清晰表示和描述;本體是關於領域的明確和正式的概念化規範,等等。但是斯坦福大學的格魯伯給出的定義得到了很多同行的認可,那就是“本體是壹種概念性的顯示規範”。概念化(外文:概念化)定義為:C =,其中C代表概念化的對象,d代表壹個域,w是域中相關事物的集合,Rc是域空間中概念關系的集合。規範(外文:Specification)就是對領域內的概念、知識以及概念之間的關系形成統壹的認識和理解,以便於* * *的享受和重用。

本體需要某種語言來描述概念化。根據表示和描述的形式化程度不同,本體可以分為完全非形式本體、半非形式本體、半形式本體和嚴格形式本體。可以用來表示本體的語言有很多種,其中壹些是基於XML語法的,用於語義網,比如XOL(基於XML的本體交換語言)、Shoe(簡單HTML本體語言)、OML(本體標記語言)以及W3C創建的RDF和RDF Schema(RDFS)。還有相對完善的本體語言DAML(DARPA Agent Markup Language),OIL以及基於RDF和RDFS的DAML+OIL。

XOL是壹種基於XML語法和OKBC語義的本體交換語言。它是由美國生物信息學小組設計的,用於在該領域的壹組異構軟件系統之間交換本體定義。它基於Ontolingua和OML,集成了OKBC的高級表達和OML的語法。目前,還沒有支持XOL本體開發的工具,但是因為它使用XML語法,所以可以使用XML編輯器來創建XOL文件。由馬裏蘭大學開發的SHOE將機器可讀的語義知識與HTML文檔或其他Web文檔相結合,允許在WWW的基礎上直接設計和應用本體。最近,SHOE的語法已經轉向XML,它使代理能夠收集網頁和文檔的有意義的信息,並改進搜索機制和知識收集。OML是由華盛頓大學開發的,部分基於鞋。它有四個層次:OML核心層(與語言的邏輯層相關);簡單OML(直接映射RDF和RDFS),簡化OML和標準OML。

RDF是W3C推薦的信息描述方法,旨在克服XML的語義限制,提供壹個簡單的模式來表示各種類型的資源。在RDF的基礎上,RDFS建立了壹些基本的模型限制。RDF具有很強的表達能力,但仍然存在壹些缺點,如RDF沒有定義推理和公理的機制,沒有解釋包含特征,沒有版本控制。

OIL建立在RDF之上,主要優勢在於提供基於描述邏輯的形式化語義推理。OIL集成了三種技術:框架體系、描述邏輯和基於XML和RDF語法的Web語言。框架系統使用面向對象的方法來建模數據,並提供建模原語。描述邏輯以標準化的方式表達結構化的知識、查詢和推理;基於XML和RDF語法的Web語言為石油提供了語言元素。OIL的數據對象主要包括:類定義、槽定義、公理定義。類定義包括定義類型、類層次和槽約束或屬性約束;槽定義定義了實體之間的二元關系,包括基元槽定義、域、範圍、逆、子槽等。公理定義定義了本體中的壹些附加規則,如不相交、覆蓋、交、等價等。

DAML由DARPA(美國國防部高級計劃研究機構)開發,試圖融合RDF和OIL的優勢。像石油壹樣,DAML是基於RDF和描述邏輯的。其主要目標是開發壹種旨在以機器可讀的方式表達語義關系,並兼容當前和未來技術的語言,特別是開發壹套工具和技術,使Agent程序能夠識別和理解信息源,實現Agent程序之間基於語義的互操作。DAML最早的版本是DAML-ONT,但它與石油緊密結合,形成了DAML+石油。DAML+石油是在DAML背景下由美國和歐盟共同開發的。它和OIL目標壹致,是目前應用最廣泛的本體語言。它是RDF(S)的擴展,具有足夠的表達能力(如唯壹性、傳遞性、反演、等價性等。)和壹定的推理能力,這完全決定了語義網中知識表示語言的整體框架。

當然,XML和RDF並不是實現語義網的唯壹方法。更重要的技術問題是讓計算機做了太多的“思考”和“推理”,但面對復雜的問題,尤其是社會問題,人還是很難做出決策,更何況是計算機。因此,要真正實現實用的語義網,還有很多工作要做。