| 【轉(zhuǎn)載】自Tim Berners-Lee于1998年提出了語義網(wǎng)(the Semantic Web)的概念之后，就一直成為人們討論與研究的熱點(diǎn)。當(dāng)前國際上關(guān)于語義網(wǎng)的研究剛剛處于起步階段，而我國對語義網(wǎng)的研究不論是從標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、系統(tǒng)試驗(yàn)、研究深度，還是從規(guī)模層次、具體應(yīng)用方面都相對落后。另人欣慰的是，我國學(xué)者已經(jīng)認(rèn)識到了語義網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)對未來互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的影響，并開始著手研究語義網(wǎng)及其相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用。本文將從以下四個(gè)方面對我國語義網(wǎng)研究作綜合述評： (1)基本情況，對當(dāng)前國內(nèi)語義網(wǎng)的研究情況做一總體介紹；(2)體系結(jié)構(gòu)，即對語義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)研究的情況；(3)關(guān)鍵技術(shù)，討論對 RDF(Resource Description Framework，即資源描述框架)和On 1 基本概況 當(dāng)前對語義網(wǎng)的概念還沒有形成統(tǒng)一的定義，對語義網(wǎng)的理解表述不一。如語義網(wǎng)是“第三代Web，其目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)機(jī)器自動處理信息，它提供諸如信息代理、搜索代理、信息過濾等智能服務(wù)”[1]；語義網(wǎng)“不同于現(xiàn)存的萬維網(wǎng)，其數(shù)據(jù)主要供人類使用，新一代WWW中將提供也能為計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)，這將使得大量的智能服務(wù)成為可能”[2]；語義網(wǎng)研究活動的目標(biāo)是“開發(fā)一系列計(jì)算機(jī)可理解和處理的表達(dá)語義信息的語言和技術(shù)，以支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下廣泛有效的自動推理”[3]。語義網(wǎng)的創(chuàng)始人Tim Berners-Lee對語義網(wǎng)的定義如下：“語義網(wǎng)是一個(gè)網(wǎng)，它包含了文檔或文檔的一部分，描述了事物間的明顯關(guān)系，且包含語義信息，以利于機(jī)器的自動處理”［4］。盡管對語義網(wǎng)的理解與描述不同，但仍能從這些描述與理解中看出語義網(wǎng)的一些基本特征：(1)語義網(wǎng)不同于現(xiàn)在WWW，它是現(xiàn)有WWW的擴(kuò)展與延伸；(2) 現(xiàn)有的WWW是面向文檔而語義網(wǎng)則面向文檔所表示的數(shù)據(jù)；(3) 語義網(wǎng)將更利于計(jì)算機(jī)“理解與處理”，并將具有一定的判斷、推理能力。 語義網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)依賴于三大關(guān)鍵技術(shù)：XML、RDF和On 雖然語義網(wǎng)給我們展示了WWW的美好前景以及由此而帶來的互聯(lián)網(wǎng)的革命，但語義網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)仍面臨著巨大的挑戰(zhàn)［2］： (1)內(nèi)容的可獲取性，即基于On 雖然與國外相比我國對語義網(wǎng)的研究相對落后，但從1999年至2004年4月發(fā)表的論文來看，(1)論文數(shù)量逐年遞增。2002年發(fā)表相關(guān)論文22篇，分別是2000年(6篇)和2001年(4篇)年論文數(shù)量的3.7倍和5.5倍，2003年發(fā)表論文38篇，是2002年的1.7倍，這說明隨著時(shí)間的推移，對語義網(wǎng)的研究已經(jīng)引起了我國學(xué)者的高度重視；(2)研究內(nèi)容越來越廣泛而深入，大致可分為三個(gè)層次： 第一層次，即對語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)的描述與介紹，主要包括語義網(wǎng)的含義[2][5][6][7]、體系結(jié)構(gòu)[8][9]、關(guān)鍵技術(shù)(RDF、On 第二層次是關(guān)于語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)對相關(guān)學(xué)科或研究領(lǐng)域的影響與啟示，包括信息管理[20][21][22][23]、信息檢索［3］［20］［24］［25］［26］［27］［28］［29］[30][31][32][33][34]、知識庫系統(tǒng)［35］［36］［37］［38］、數(shù)字圖書館[39][40][41][42]、數(shù)據(jù)挖掘［43］、電子商務(wù)［44］［45］、機(jī)器翻譯［46］、智能代理［47］[48][49]、需求分析［50］［51］、元數(shù)據(jù)描述與交換［52］［53］［54］、網(wǎng)絡(luò)信息資源和知識的表達(dá)［55］[56]等； 第三個(gè)層次則是針對語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)所做的具體試驗(yàn)與應(yīng)用，包括RDF的應(yīng)用與存儲［57］［58］、基于RDF/XML的搜索引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［59］、語義網(wǎng)的試探性實(shí)現(xiàn)［60］[61][62][63][64]、On 2 體系結(jié)構(gòu) Berners-Lee于2000年提出了語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)(見圖一)，并對此做了簡單的介紹。該體系結(jié)構(gòu)共有七層，自下而上其各層功能逐漸增強(qiáng)。  圖一 語義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu) 第一層：Unicode和URI。Unicode是一個(gè)字符集，這個(gè)字符集中所有字符都用兩個(gè)字節(jié)表示，可以表示65536個(gè)字符，基本上包括了世界上所有語言的字符。數(shù)據(jù)格式采用Unicode的好處就是它支持世界上所有主要語言的混合，并且可以同時(shí)進(jìn)行檢索。URI(Uniform Resource Identifier)，即統(tǒng)一資源定位符，用于唯一標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)概念或資源。在語義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中，該層是整個(gè)語義網(wǎng)的基礎(chǔ)，其中Unicode負(fù)責(zé)處理資源的編碼，URI負(fù)責(zé)資源的標(biāo)識［77］。 第二層：XML+NS+xmlschema。 XML是一個(gè)精簡的SGML，它綜合了SGML的豐富功能與HTML的易用性，它允許用戶在文檔中加入任意的結(jié)構(gòu)，而無需說明這些結(jié)構(gòu)的含意。NS(Name Space)即命名空間，由URI索引確定，目的是為了避免不同的應(yīng)用使用同樣的字符描述不同的事物。XML Schema是DTD(Document Da 第三層：RDF+rdfschema。RDF是一種描述WWW上的信息資源的一種語言，其目標(biāo)是建立一種供多種元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)共存的框架。該框架能充分利用各種元數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，進(jìn)行基于Web 的數(shù)據(jù)交換和再利用。RDF解決的是如何采用XML標(biāo)準(zhǔn)語法無二義性地描述資源對象的問題，使得所描述的資源的元數(shù)據(jù)信息成為機(jī)器可理解的信息。如果把 XML看作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的元數(shù)據(jù)語法規(guī)范的話，那么RDF就可以看作為一種標(biāo)準(zhǔn)化的元數(shù)據(jù)語義描述規(guī)范。Rdfschema使用一種機(jī)器可以理解的體系來定義描述資源的詞匯，其目的是提供詞匯嵌入的機(jī)制或框架，在該框架下多種詞匯可以集成在一起實(shí)現(xiàn)對Web資源的描述［55］。 第四層：On 第五至七層：Logic、Proof、Trust。Logic負(fù)責(zé)提供公理和推理規(guī)則，而Logic一旦建立，便可以通過邏輯推理對資源、資源之間的關(guān)系以及推理結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，證明其有效性。通過Proof交換以及數(shù)字簽名，建立一定的信任關(guān)系，從而證明語義網(wǎng)輸出的可靠性以及其是否符合用戶的要求。 語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)正在建設(shè)中，當(dāng)前國際范圍內(nèi)對此體系結(jié)構(gòu)的研究還沒有形成一個(gè)另人滿意的嚴(yán)密的邏輯描述與理論體系，我國學(xué)者對該體系結(jié)構(gòu)也只是在國外研究的基礎(chǔ)上做簡要的介紹，還沒有形成系統(tǒng)的闡述。 3 關(guān)鍵技術(shù) 語義網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)需要三大關(guān)鍵技術(shù)的支持：XML、RDF和On 3.1 RDF RDF是W3C組織推薦使用的用來描述資源及其之間關(guān)系的語言規(guī)范，具有簡單、易擴(kuò)展、開放性、易交換和易綜合等特點(diǎn)［79］。值得注意的是,RDF 只定義了資源的描述方式，卻沒有定義用哪些數(shù)據(jù)描述資源。RDF由三個(gè)部分組成：RDF Da RDF Da (1)它包含一系列的節(jié)點(diǎn) N； (2)它包含一系列屬性類 P； (3)每一屬性都有一定的取值V； (4)模型是一個(gè)三元組：{節(jié)點(diǎn)，屬性類，節(jié)點(diǎn)或原始值V}； (5)每一個(gè)Da 模型中所有被描述的資源以及用來描述資源的屬性值都可以看成是“節(jié)點(diǎn)”(Node)。由資源節(jié)點(diǎn)、屬性類和屬性值組成的一個(gè)三元組叫做RDF Statement (或RDF陳述)。在模型中，陳述既可以作為資源節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也可以作為值節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)，所以一個(gè)模型中的節(jié)點(diǎn)有時(shí)不止一個(gè)。這時(shí)，用來描述資源節(jié)點(diǎn)的值節(jié)點(diǎn)本身還具有屬性類和值，并可以繼續(xù)細(xì)化。 RDF Schema 使用一種機(jī)器可以理解的體系來定義描述資源的詞匯，其功能就像一個(gè)字典，可以將其理解為大綱或規(guī)范［80］。RDF Schema的作用是： (1)定義資源以及屬性的類別； (2)定義屬性所應(yīng)用的資源類以及屬性值的類型； (3)定義上述類別聲明的語法； (4)申明一些由其它機(jī)構(gòu)或組織定義的元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的屬性類。 RDF Schema 定義了 三個(gè)核心類：rdf:Resource、rdfs:Property、rdfs:Class； 五個(gè)核心屬性：rdf:type、rdfs:subClassOf、rdfs:seeAlso、rdfs:subPropertyOf、rdfs:isDefinedBy； 四個(gè)核心約束：rdfs:ConstrantResource、rdfs:range、rdfs:ConstraintProperty、rdfs:domain。［60］ RDF Syntax構(gòu)造了一個(gè)完整的語法體系以利于計(jì)算機(jī)的自動處理，它以XML為其宿主語言，通過XML語法實(shí)現(xiàn)對各種元數(shù)據(jù)的集成。 3.2 On On 當(dāng)前對本體的理解仍沒有形成統(tǒng)一的定義，如本體是共享概念模型的形式化規(guī)范說明，通過概念之間的關(guān)系來描述概念的語義［26］；本體是對概念化對象的明確表示和描述［27］；本體是關(guān)于領(lǐng)域的顯式的、形式化的共享概念化規(guī)范［82］等等。但斯坦福大學(xué)的Gruber給出的定義得到了許多同行的認(rèn)可，即“本體是概念化的顯示規(guī)范”［82］。概念化(Conceptualization)被定義為：C = ,其中C表示概念化對象，D表示一個(gè)域，W是該領(lǐng)域中相關(guān)事物狀態(tài)的集合，Rc是域空間上的概念關(guān)系的集合。規(guī)范(Specification)是為了形成對領(lǐng)域內(nèi)概念、知識及概念間關(guān)系的統(tǒng)一的認(rèn)識與理解，以利于共享與重用。 本體需要某種語言來對概念化進(jìn)行描述，按照表示和描述的形式化的程度不同，可以將本體分為完全非形式化本體、半非形式化本體、半形式化本體和嚴(yán)格形式化的本體［27］。有許多語言可用于表示On XOL是一種基于XML語法和OKBC語義的本體交換語言。它由美國生物信息學(xué)術(shù)團(tuán)體設(shè)計(jì)，用于其領(lǐng)域的一組異構(gòu)軟件系統(tǒng)間本體定義的交換，它以 On RDF是W3C推薦的一種信息描述方式，目的是克服XML的語義限制，提供一種簡單的模式來表示各種類型的資源。在RDF的基礎(chǔ)上，RDFS建立了一些基本的模型限制。RDF具有較強(qiáng)的表達(dá)能力，但仍存在一些不足，如RDF沒有定義推理和公理的機(jī)制、它沒有說明包含特性以及沒有版本控制等［10］。 OIL建立在RDF之上，其主要優(yōu)勢在于以描述邏輯為基礎(chǔ)，提供形式化語義的推理。OIL綜合了三方面的技術(shù)：框架系統(tǒng)、描述邏輯和基于XML與RDF語法的Web語言。框架系統(tǒng)采用了一種類似于面向?qū)ο蟮姆椒▽?shù)據(jù)建模，提供建模原語；描述邏輯用規(guī)范化的方法表達(dá)結(jié)構(gòu)化知識以及查詢和推理；基于XML和 RDF語法的Web語言為OIL提供語言元素。OIL的數(shù)據(jù)對象主要包括：類定義、槽定義(slot definition)以及公理定義(axiom)。類定義包括定義類型、類層次關(guān)系和槽約束或?qū)傩约s束；槽定義定義實(shí)體間的二元關(guān)系，包括有原語 slot-def, domain, rang, inverse, subslot-of等；公理定義由定義該本體內(nèi)的一些附加規(guī)則，如類之間外延的關(guān)系有不相交、覆蓋、相交、等價(jià)等［83］。 DAML由DARPA(美國國防部高級計(jì)劃研究署)主持開發(fā)，力圖溶入包括RDF、OIL等的優(yōu)點(diǎn)，它與OIL一樣建立在RDF之上，以描述邏輯為基礎(chǔ)。其主要目標(biāo)是開發(fā)一個(gè)旨在以機(jī)器可讀的方式表示語義關(guān)系、并與當(dāng)前及未來技術(shù)相容的語言，尤其是開發(fā)出一套工具與技術(shù)，使得Agent(代理)程序可以識別與理解信息源，并在Agent程序之間實(shí)現(xiàn)基于語義的互操作。DAML的最早版本為DAML-ON 國內(nèi)關(guān)于On 4 試驗(yàn)與應(yīng)用 我國學(xué)者除了對語義網(wǎng)進(jìn)行了系統(tǒng)介紹以外，還就語義網(wǎng)及其關(guān)鍵技術(shù)做了一些有益的試驗(yàn)與應(yīng)用研究，從其所用的技術(shù)來看大致可分為三類：語義網(wǎng)架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)、RDF技術(shù)的應(yīng)用、On 文獻(xiàn)［60］在概述語義網(wǎng)基本技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一個(gè)面向企業(yè)門戶網(wǎng)站的語義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)SPortal；提出了頁面代理的概念及其作用與功能；設(shè)計(jì)了語義網(wǎng)查詢語言CDQL。該文對SPortal的總體結(jié)構(gòu)與各功能模塊做了詳細(xì)的介紹，是國內(nèi)在語義網(wǎng)構(gòu)架方面所做的非常有益的一次嘗試，其所提出的頁面代理、設(shè)計(jì)的語義網(wǎng)查詢語言CDQL對于國內(nèi)語義網(wǎng)的開發(fā)有著重要的參考價(jià)值。 在RDF技術(shù)的應(yīng)用方面，文獻(xiàn)［52］［53］分別從XML/RDF的特點(diǎn)入手，討論了基于XML/RDF的MARC和DC元數(shù)據(jù)描述技術(shù)，并給出了具體的描述實(shí)例；文獻(xiàn)［57］通過一個(gè)采用RDF語法的DC元數(shù)據(jù)實(shí)例，展示了RDF的具體應(yīng)用；文獻(xiàn)［58］討論了RDF在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中的存儲問題；文獻(xiàn)［59］闡述了如何利用RDF/XML技術(shù)進(jìn)行自動更新的搜索引擎的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)；文獻(xiàn)［65］在對RDF(S)進(jìn)行了簡要介紹的基礎(chǔ)上，詳細(xì)討論了一種利用RDF建立On 在On 5 特點(diǎn)分析 我國對語義網(wǎng)的研究具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： (1)近年來關(guān)于語義網(wǎng)研究的論文數(shù)量驟增，說明語義網(wǎng)作為未來互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢已引起了我國學(xué)者的高度重視。 (2)各論文的參考文獻(xiàn)基本上全部為外文文獻(xiàn)，表明我國語義網(wǎng)的研究處于起步階段。 (3)對語義網(wǎng)的研究具有一定的層次性，從基本介紹到理論探討，由理論探討到實(shí)際試驗(yàn)與應(yīng)用，逐層遞進(jìn)，體現(xiàn)了一定的層次性。 (4)對語義網(wǎng)的研究主要集中于對本體的討論上，包括本體的基本涵義、形式化表示、本體的構(gòu)建、本體語言以及基于本體的各種理論探討與試驗(yàn)應(yīng)用。這一方面是因?yàn)檎Z義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)中第五至第七層(Logic、Proof、Trust)還正在構(gòu)建之中，另一方面也在于On 6 結(jié)束語 我國對語義網(wǎng)的研究雖然取得了一定的進(jìn)展，但仍存在一定的缺點(diǎn)與不足：(1)理論研究不足，大多是在簡要介紹語義網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上做進(jìn)一步的論述，而對語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)、方法原則、構(gòu)建方略等論述較少；(2)從論文的參考文獻(xiàn)來看，對語義網(wǎng)的研究還沒有形成自己的專業(yè)特色與體系；(3)對于本體的編制與構(gòu)建只是做一些初步的嘗試與試驗(yàn)，更不用說相應(yīng)的編制規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)；(4)對國外最新的理論研究成果與實(shí)踐應(yīng)用跟蹤不夠。 因此，今后主要的研究方向與重點(diǎn)問題包括：(1)語義網(wǎng)基礎(chǔ)理論研究，包括語義網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)、指導(dǎo)原則、建設(shè)方法等；(2)語義網(wǎng)的實(shí)際應(yīng)用，建立符合語義網(wǎng)構(gòu)想的WWW頁面或網(wǎng)站；(3)本體的編制規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，用以指導(dǎo)中文網(wǎng)絡(luò)本體的構(gòu)建；(4)本體的實(shí)際應(yīng)用研究，建立具有一定實(shí)用價(jià)值的詞匯集 (Vocabulary)及推理機(jī)制；(5)對Logic、Proof、Trust各層的研究；(6)對于國外最新理論研究成果與實(shí)際應(yīng)用的及時(shí)介紹與討論等等。 參考文獻(xiàn)： 1 楊曉青，陳家訓(xùn)．語義網(wǎng)．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究， 2002；（6） 2 劉柏嵩．基于知識的語義網(wǎng)：概念、技術(shù)及挑戰(zhàn)．中國圖書館學(xué)報(bào)，2003；（2） 3 張曉林．Semantic Web與基于語義的網(wǎng)絡(luò)信息檢索．情報(bào)學(xué)報(bào)，2002；（4） 4 李衛(wèi)華．語義網(wǎng)上本體與智能信息Agent的集成研究．計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2002；（16） 5 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