實(shí)用分類系統(tǒng)與語(yǔ)義網(wǎng)：發(fā)展現(xiàn)狀和研究課題

語(yǔ)義網(wǎng)與適用分類系統(tǒng)

SemanticWebandOntologies

秦健美國(guó)雪城大學(xué)信息研討學(xué)院jqin@提綱語(yǔ)義網(wǎng)的概念與語(yǔ)義網(wǎng)有關(guān)的規(guī)范和技術(shù)適用分類系統(tǒng)的定義和作用語(yǔ)義網(wǎng)開(kāi)展的過(guò)程適用分類系統(tǒng)的探求性工程語(yǔ)義網(wǎng)與數(shù)字化圖書館語(yǔ)義網(wǎng)方面的研討課題2ADL2004深圳早期的網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)址規(guī)范化+網(wǎng)絡(luò)通訊規(guī)范+格式兼容終端機(jī)PCMACUNIX任務(wù)站serverFTPserverGopherserverNNTPserver3ADL2004深圳目前的網(wǎng)絡(luò)資源經(jīng)過(guò)極有限的語(yǔ)義相互鏈接〔如：具有表達(dá)意義的文件名〕一個(gè)資源所在系統(tǒng)無(wú)法自動(dòng)斷定其它系統(tǒng)中的資源含義〔如：圖中資源D經(jīng)過(guò)HREF與資源A和C的鏈接，但是無(wú)法知道A和C的含義〕CABD4ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)每個(gè)資源有明晰的定義，如軟件，文件，人，地點(diǎn)概念之間的關(guān)系有明晰的定義，如軟件產(chǎn)生文件，軟件依賴于軟件，文件的版本，文件具有主題，人所在地點(diǎn)來(lái)源：Berners-Lee，2002產(chǎn)生依賴于依賴于是…的版本主題作者地點(diǎn)在5ADL2004深圳什么是語(yǔ)義網(wǎng)？(1)語(yǔ)義網(wǎng)就是機(jī)器可了解的信息，是數(shù)據(jù)網(wǎng)或全球性的數(shù)據(jù)庫(kù)原理：一切可以確定的內(nèi)容〔人，時(shí)間，事件，物體，事物，等〕都在網(wǎng)中每個(gè)實(shí)體〔entity)都有一個(gè)一致資源標(biāo)識(shí)〔URI)信息的不完全性〔Web是沒(méi)有盡頭的，語(yǔ)義網(wǎng)也是如此，任何找到的信息都只是部分信息〕網(wǎng)絡(luò)是不斷進(jìn)化完善的最少設(shè)計(jì)把簡(jiǎn)單的東西簡(jiǎn)化，讓復(fù)雜的東西變得能夠開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的運(yùn)用，著眼于未來(lái)的復(fù)雜性不要將不用要的東西規(guī)范化結(jié)果要大于部分相加的總和6ADL2004深圳什么是語(yǔ)義網(wǎng)？(2)語(yǔ)義網(wǎng)的作用是聯(lián)接相關(guān)事件和實(shí)體用VoiceXML標(biāo)示的一段語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)效力〔WebService)描畫部件目錄定購(gòu)情況制造過(guò)程化學(xué)公式蛋白質(zhì)基因人個(gè)案歷史日期日歷事件地點(diǎn)天氣風(fēng)險(xiǎn)保險(xiǎn)財(cái)務(wù)稅預(yù)算人力資源假期飛機(jī)航班餐飲飲食偏好個(gè)人數(shù)據(jù)計(jì)算設(shè)備部件目錄……7ADL2004深圳與語(yǔ)義網(wǎng)有關(guān)的規(guī)范和技術(shù)可擴(kuò)展置標(biāo)言語(yǔ)名域國(guó)際碼一致資源標(biāo)識(shí)可擴(kuò)展置標(biāo)言語(yǔ)構(gòu)造資源描畫框架資源描畫框架構(gòu)造適用分類系統(tǒng)詞表邏輯驗(yàn)證誠(chéng)信數(shù)字化簽名能自描畫的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)那么8ADL2004深圳Ontology：適用分類系統(tǒng)適用分類系統(tǒng)的主要成分是一整套對(duì)某一領(lǐng)域里的知識(shí)進(jìn)展表述的詞和術(shù)語(yǔ)，編制者根據(jù)該知識(shí)領(lǐng)域的構(gòu)造將這些詞和術(shù)語(yǔ)組成等級(jí)類目，同時(shí)規(guī)定類目的特性及其之間的關(guān)系。為什么需求適用分類系統(tǒng)？提供機(jī)器可以了解的信息構(gòu)造使領(lǐng)域知識(shí)可以被再利用9ADL2004深圳課目?jī)?nèi)容的概念在傳統(tǒng)敘詞表中的表述課目?jī)?nèi)容CoursecontentBT課目組織CourseorganizationNT內(nèi)容分析ContentAnalysis爭(zhēng)議問(wèn)題〔課目?jī)?nèi)容〕ControversialIssues(CourseContent)課目簡(jiǎn)介CourseDescriptions課目目的CourseObjectives課程Curriculum課程開(kāi)發(fā)CurriculumDevelopment課程指南CurriculumGuides選修課ElectiveCourses學(xué)位科目?jī)?nèi)容ProgramContent學(xué)位科目的有效性ProgramValidation教科書內(nèi)容TextbookContent驗(yàn)證有效的學(xué)位科目ValidatedPrograms〔來(lái)源：TheERICThesaurus)10ADL2004深圳課目?jī)?nèi)容的概念在傳統(tǒng)敘詞表中的表述課目?jī)?nèi)容CoursecontentBT課目組織CourseorganizationNT內(nèi)容分析ContentAnalysis爭(zhēng)議問(wèn)題〔課目?jī)?nèi)容〕ControversialIssues(CourseContent)課目簡(jiǎn)介CourseDescriptions課目目的CourseObjectives課程Curriculum課程開(kāi)發(fā)CurriculumDevelopment課程指南CurriculumGuides選修課ElectiveCourses學(xué)位科目?jī)?nèi)容ProgramContent學(xué)位科目的有效性ProgramValidation教科書內(nèi)容TextbookContent驗(yàn)證有效的學(xué)位科目ValidatedPrograms〔來(lái)源：TheERICThesaurus)敘詞表中的同位詞之間并不能顯示敘詞在概念上的聯(lián)絡(luò)注：同一顏色的詞有概念上的聯(lián)絡(luò)11ADL2004深圳課程內(nèi)容的概念在適用分類系統(tǒng)中的表述課程Curriculum課目Course課目目的Courseobjective課目簡(jiǎn)介Coursedescription課目類型Coursetype課程指南Curriculumguide學(xué)位科目Program〔必修，必選，選修〕有課程開(kāi)發(fā)Curriculumdevelopment學(xué)科Discipline學(xué)位科目?jī)?nèi)容Programcontent有有目的才干實(shí)際實(shí)踐環(huán)境類目Class特性property類目Class下位類Subclass目的類型有有有特性類型Propertytype12ADL2004深圳適用分類系統(tǒng)的例子類目等級(jí)構(gòu)造類名類目定義特性名特性類型限制賦值13ADL2004深圳適用分類系統(tǒng)的組成部分類目(Class，Concept)類名classname定義definition,documentation類目類型classtype特性(Property,Slot,Role)特性名Name特性類型Type特性限制Constraint,Cardinality賦值范圍Domain/facets14ADL2004深圳例子：人及其特性PersonManagerTechnicianSubclass:Class:a-kind-ofNameIDRoleAddressIDPhonenumberhas-property-ofName:PeterCreticosID:123456789Role:DirectorAddressID:Address101Phonenumber:217-234-5678:peter@Instance:Property:is-ais-ais-ais-aName:JoeNeedlemanID:22345678Role:TechnicianAddressID:Address101Phonenumber:217-234-5677:joe@hashas15ADL2004深圳敘詞表與適用分類系統(tǒng)的比較比較方面敘詞表實(shí)用分類系統(tǒng)目的用于主題標(biāo)引某一知識(shí)或應(yīng)用領(lǐng)域的概念模型概念定義類目：定義：關(guān)系：等級(jí)結(jié)構(gòu)注釋參見(jiàn)、互見(jiàn)等級(jí)結(jié)構(gòu)注釋特性及其類型數(shù)據(jù)模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)類型：無(wú)無(wú)關(guān)系型，Object-Oriented與數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)提問(wèn)語(yǔ)言相容,也包括非數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)提問(wèn)語(yǔ)言不相容的類型表述語(yǔ)言定義語(yǔ)言：標(biāo)記語(yǔ)言：數(shù)學(xué)語(yǔ)言：自然語(yǔ)言無(wú)無(wú)自然語(yǔ)言或規(guī)范語(yǔ)言RDF(S),DAML+OIL第一邏輯16ADL2004深圳適用分類系統(tǒng)的運(yùn)用醫(yī)學(xué)電子商務(wù)房地產(chǎn)金融財(cái)務(wù)制造業(yè)、工商業(yè)的供應(yīng)鏈〔Supplychain)電子教學(xué)〔e-learning)圖書館目錄。。。。。。構(gòu)造知識(shí)模型確定概念及其相關(guān)關(guān)系用XML/RDF表述知識(shí)模型以知識(shí)模型為根底設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)施系統(tǒng)設(shè)計(jì)適用分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)、實(shí)施過(guò)程17ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)第一開(kāi)展階段制定有關(guān)規(guī)范，為語(yǔ)義網(wǎng)的開(kāi)展提供根底資源描畫框架/可擴(kuò)展置標(biāo)言語(yǔ)闡明書〔RDF/XMLSyntaxSpecification(Revised)〕資源描畫框架詞匯描畫言語(yǔ)1.0：資源描畫框架構(gòu)造〔RDFVocabularyDescriptionLanguage1.0:RDFSchema〕資源描畫框架概要〔RDFPrimer〕資源描畫框架：概念與定義方式〔ResourceDescriptionFramework(RDF):ConceptsandAbstractSyntax〕資源描畫框架語(yǔ)義〔RDFSemantics〕資源描畫框架檢驗(yàn)個(gè)案〔RDFTestCases〕網(wǎng)絡(luò)適用分類系統(tǒng)言語(yǔ)運(yùn)用個(gè)案與要求〔WebOntologyLanguage(OWL)UseCasesandRequirements〕網(wǎng)絡(luò)適用分類系統(tǒng)言語(yǔ)參照〔OWLWebOntologyLanguageReference〕網(wǎng)絡(luò)適用分類系統(tǒng)言語(yǔ)語(yǔ)義及定義方式〔OWLWebOntologyLanguageSemanticsandAbstractSyntax〕網(wǎng)絡(luò)適用分類系統(tǒng)言語(yǔ)綜述〔OWLWebOntologyLanguageOverview〕網(wǎng)絡(luò)適用分類系統(tǒng)言語(yǔ)檢驗(yàn)個(gè)案〔OWLWebOntologyLanguageTestCases〕網(wǎng)絡(luò)適用分類系統(tǒng)言語(yǔ)指南〔OWLWebOntologyLanguageGuide〕以上規(guī)范均在今年2月10日經(jīng)過(guò)成為W3C的引薦級(jí)規(guī)范18ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)第一開(kāi)展階段制定的規(guī)范可擴(kuò)展置標(biāo)言語(yǔ)名域國(guó)際碼一致資源標(biāo)識(shí)可擴(kuò)展置標(biāo)言語(yǔ)構(gòu)造資源描畫框架資源描畫框架構(gòu)造適用分類系統(tǒng)詞表邏輯驗(yàn)證誠(chéng)信數(shù)字化簽名能自描畫的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)規(guī)那么19ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)第二開(kāi)展階段與第一階段非常不同在第一階段的根底上進(jìn)一步開(kāi)展百家爭(zhēng)鳴，比第一階段的限制少一些許多建立在RDF之上的新工具和言語(yǔ)許多新的運(yùn)用RDF和OWL將這些言語(yǔ)和運(yùn)用聯(lián)絡(luò)在一同對(duì)新言語(yǔ)進(jìn)展擴(kuò)展20ADL2004深圳軟件工具的開(kāi)發(fā)〔1〕Protégé-2000/美國(guó)斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院開(kāi)發(fā)運(yùn)用Java和OpenSource作為操作平臺(tái)可用于編制適用分類系統(tǒng)和知識(shí)庫(kù)〔KnowledgeBase〕，有可自行設(shè)置的數(shù)據(jù)輸入格式，可以輸入數(shù)據(jù)，也可插入插件來(lái)擴(kuò)展一些特殊的功能如提問(wèn)、XML轉(zhuǎn)換等。輸出格式有文本、HTML、JDBC、RDFSchema、及XMLSchema。21ADL2004深圳軟件工具的開(kāi)發(fā)〔2〕OntoEditontoprise.de/德國(guó)的Ontoprise公司開(kāi)發(fā)提供適用分類系統(tǒng)工程環(huán)境，支持構(gòu)造概念、關(guān)系、定理，不依賴于某一表述言語(yǔ)利用模塊和插件構(gòu)造，靈敏性強(qiáng)，并可以方便地引進(jìn)專門功能和詞庫(kù)。支持RDF和DAML〔DARPAAgentMarkupLanguage,國(guó)防高級(jí)研討工程部智能代理置標(biāo)言語(yǔ)〕，并能輸入和輸出數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造與數(shù)據(jù)〔如Oracle,MSSQL,DB2〕。22ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)根本組成URI作為全球標(biāo)識(shí)，如：exmaple/foo.rdf#bar利用標(biāo)識(shí)在網(wǎng)上進(jìn)展查找大量的詞表—適用分類系統(tǒng)—在領(lǐng)域邊緣相互銜接真正的系統(tǒng)普通只在語(yǔ)義網(wǎng)的一小部分范圍內(nèi)任務(wù)23ADL2004深圳搜集和編制適用分類系統(tǒng)利用有構(gòu)造的來(lái)源：數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)造、某些敘詞表、術(shù)語(yǔ)分類表利用半構(gòu)造的來(lái)源：網(wǎng)頁(yè)〔特別是XML標(biāo)志的網(wǎng)頁(yè)〕、詞匯、字典利用無(wú)構(gòu)造的來(lái)源：任何其它的文件集合24ADL2004深圳探求性的實(shí)驗(yàn)工程利用已有的敘詞表或分類表來(lái)改呵斥適用分類系統(tǒng)將<藝術(shù)和建筑敘詞表>中的西方家具部分改呵斥適用分類系統(tǒng)〔Wielinga等，2001〕英國(guó)曼徹斯特大學(xué)的OpenGalen工程〔Rectoretal2001〕利用現(xiàn)有文獻(xiàn)和領(lǐng)域?qū)＜覐念^做起美國(guó)加州大學(xué)圣巴巴拉分校的地文科學(xué)數(shù)字化圖書館工程〔Smith&Zeng,2003〕25ADL2004深圳OpenGalen適用分類系統(tǒng)的概念表述實(shí)例手術(shù):Insertionofpinsinneckoffemur語(yǔ)句表述:Fixationoffemurbyinsertionofpinsinneckoffemur中介表述：

MAINfixationACTS-ONfemurBY-MEANS-OFinsertionINTOneckACTS-ONpinsINTOneckIS-PART-OFFEMURGRAIL/GALEN實(shí)用分類系統(tǒng)PerformancewhichisOf(‘SurgicalFixation’which<actsOnFemurhasSubprocedure(PerformancewhichisOF‘SurgicalInsertion’which<actsOnPinshasLocation(AnatomjicalNeckwhichisLinearDivisionOfFemur)>)>)自動(dòng)生成的自然語(yǔ)言表述：Fixationoffemurbymeansofinsertionofpinsinneckoffemur”26ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)與數(shù)字化圖書館〔1〕〔來(lái)源：Kashyap,2002)27ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)與數(shù)字化圖書館〔2〕數(shù)字化的信息資源建立了超出傳統(tǒng)圖書館效力的物質(zhì)根底信息查找面的擴(kuò)展：從文獻(xiàn)到現(xiàn)實(shí)的查詢從文獻(xiàn)到現(xiàn)實(shí)到知道現(xiàn)實(shí)的人〔專家〕對(duì)編目索引數(shù)據(jù)〔元數(shù)據(jù)〕要求更細(xì)：人、事件、地點(diǎn)、事物等之間的關(guān)系提供與信息資源相關(guān)的詳細(xì)情況(context)和過(guò)程(process)的信息語(yǔ)義網(wǎng)給數(shù)字化圖書館提供了超出傳統(tǒng)圖書館效力的實(shí)際和技術(shù)28ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)在科研中的運(yùn)用為科研任務(wù)中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)提供編制元數(shù)據(jù)、檢索、存檔的效力，如：空間衛(wèi)星掃描地面積累的數(shù)據(jù)臨床藥物實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)地質(zhì)勘探數(shù)據(jù)環(huán)境污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)科研數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)、存檔、檢索有賴于語(yǔ)義網(wǎng)的原理和技術(shù)建立學(xué)科領(lǐng)域的適用分類系統(tǒng)來(lái)制定元數(shù)據(jù)構(gòu)造和檢索系統(tǒng)利用適用分類系統(tǒng)來(lái)促進(jìn)交叉學(xué)科領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分享和再利用29ADL2004深圳例子：利用元數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)發(fā)掘的結(jié)果〔來(lái)源：Springmeyeretal1996〕30ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)的運(yùn)用前景31ADL2004深圳圖書館面臨的挑戰(zhàn)未來(lái)圖書館員需求了解：語(yǔ)義網(wǎng)的實(shí)際、規(guī)范、技術(shù)適用分類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、編制、實(shí)施如何與領(lǐng)域?qū)＜?、系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員協(xié)作開(kāi)發(fā)研制為科研、教育效力的語(yǔ)義網(wǎng)運(yùn)用工程如何利用語(yǔ)義網(wǎng)的技術(shù)為圖書館的現(xiàn)有資源和效力添加價(jià)值32ADL2004深圳應(yīng)付挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略數(shù)字化信息資源和效力是趨勢(shì)，傳統(tǒng)圖書館文獻(xiàn)處置和效力不能充分利用數(shù)字化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，也無(wú)法滿足用戶的需求應(yīng)付挑戰(zhàn)的戰(zhàn)略：著眼于完全數(shù)字化的資源：將新文獻(xiàn)新數(shù)據(jù)的產(chǎn)生構(gòu)造化，為自動(dòng)生成元數(shù)據(jù)、有構(gòu)造的數(shù)據(jù)打根底著眼于完全數(shù)字化的效力：文獻(xiàn)、現(xiàn)實(shí)、數(shù)據(jù)等的查找和傳送直接在用戶的辦公桌上完成這兩大方面的戰(zhàn)略包含一系列利用語(yǔ)義網(wǎng)和適用分類系統(tǒng)地工具和方法33ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)研討開(kāi)發(fā)課題〔1〕按照當(dāng)前的適用分類系統(tǒng)與有關(guān)技術(shù)的規(guī)范建立中文的適用分類系統(tǒng)：建系統(tǒng)的過(guò)程可以先選擇幾個(gè)重要而又常用的運(yùn)用領(lǐng)域〔如數(shù)字化圖書館元數(shù)據(jù)自動(dòng)抽取、電子培訓(xùn)、災(zāi)難應(yīng)急系統(tǒng)等〕作為實(shí)驗(yàn)，積累一套方法、程序和工具，再推行到其它領(lǐng)域?qū)σ呀ǔ傻耐馕倪m用分類系統(tǒng)進(jìn)展翻譯和語(yǔ)義匹配，作為可互操作性的前提34ADL2004深圳語(yǔ)義網(wǎng)研討開(kāi)發(fā)課題〔2〕對(duì)運(yùn)用領(lǐng)域〔domain〕的構(gòu)造、詞和術(shù)語(yǔ)、用戶的習(xí)慣進(jìn)展調(diào)研，為編制領(lǐng)域適用分類系統(tǒng)(domainontologies)提供可靠的一手資料：利用圖書館已有的知識(shí)組織工具〔敘詞表和分類法〕和技術(shù)〔敘詞表和分類法的編制〕，同時(shí)結(jié)適宜用分類系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)、方法論方面的研討，結(jié)合情報(bào)檢索技術(shù)和方法，以及語(yǔ)義網(wǎng)效力涉及方法與信息模型構(gòu)造方面的研討建立語(yǔ)義網(wǎng)的根底，包括適用分類系統(tǒng)的內(nèi)容〔即專業(yè)領(lǐng)域，如醫(yī)學(xué)、財(cái)政、制造業(yè)等〕35ADL2004深圳參考文獻(xiàn)Bernard-Lee,T.(2000).SemanticWeb-XML2000.Available:/2000/Talks/1206-xml2k-tbl/Overview.htmlBernard-Lee,T.(2002).TheSemanticWeb-LCSseminar./2002/Talks/09-lcs-sweb-tbl/Rector,A.L.,C.Wroe,J.Rogers,&A.Roberts,(200