Web of Distributed Ontologies www 和 ontology ontology 和 哲学 onto面对web新情景 构建onto（特别是领域性的onto）究竟是 着重于反映现实， 还是着重于制定规范？ 逻辑及 DL描述逻辑在onto搭建中的作用 Web of Distributed Ontologies 半自动构建onto 许卓群 zqxu@pku.edu.cn 北京大学 信息科学技术学院 网络与信息系统研究所 references

飞禽、养育、宠物 Dangdang google back

概念(CONCEPT) 、词语(WORD) 、 和含义(sense，剧情与情景) 每个词语一般有多个语义的解释，一个词对应多个情景中的概念，例如The noun “pet” has 4 senses in WordNet. 1. pet -- (a domesticated animal kept for companionship or amusement) 2. darling, favorite, favourite, pet, dearie, deary, ducky -- (a special loved one) 3. pet -- (a fit of petulance or sulkiness 吵闹(especially at what is felt to be a slight)) 4. positron emission tomography, PET -- (using a computerized radiographic technique to examine the metabolic activity in various tissues (especially in the brain))

知网--- 其他onto可以利用它 NO.=000001 W_C=打 G_C=V E_C=~酱油，~张票，~饭，去~瓶酒，醋~来了 W_E=buy G_E=V E_E= DEF=buy|买 NO.=015492 W_C=打 G_C=V E_C=~毛衣，~毛裤，~双毛袜子，~草鞋，~一条围巾，~麻绳，~条辫子 W_E=knit G_E=V E_E= DEF=weave|辫编

www 和onto，WWW需要 Ontology吗？ WWW的复用困难，表现在语义层的理解困难，tag的含义 什么是www的 onto? 数据和元数据，词、概念、概念的内涵与外延 用DL逻辑描述Onto，语义三元组 建设web的人愿意在建设web page 的同时描述onto? 分布式Onto，onto之间的merging

Onto、 哲学、和WWW onto 和 哲学 ， onto 是知识 onto 面对 WWW 新情景 ① Aristotle 亚里士多德的‘元物理’ metaphysics和ontology; ② Descartes笛卡尔（怎样反映现实 how）的epistemology; ③ Russell罗素logic，the study of valid reasoning，研究 logical theory of meaning，公理系统内的外延与内涵 onto 面对 WWW 新情景 ④现实世界与万物之灵：人与自我； 人与自然； 人与社会； ⑤人与WWW虚拟社会； 需要认识这个虚拟社会

onto 和 哲学 Aristotle 亚里士多德 把metaphysics和ontology一起研究。What is the basis of physics? 元物理学，物理学所基于的自然哲学基础， 是元理论，描述客观世界、描述物理知识的描述理论 Descartes笛卡尔是唯物论者，研究epistemology，研究how? 头脑如何从彼岸获得反映客观世界的第一手知识？ 思想意识与彼岸自在之物的实践互动，怎样产生出知识？

Russell罗素，强调logic 逻辑 是 the study of valid reasoning — how to reason。 ontology 和 哲学 --逻辑 Russell罗素，强调logic 逻辑 是 the study of valid reasoning — how to reason。 研究 logical theory of meaning，语义局限于 外延与内涵，可满足性（无矛盾） 一阶谓词逻辑的框框让思想thought、 感知perception、语言language、情感emotion等，一旦进入逻辑公理系统，概念的含义就被圈死了，变成 内涵外延的解释问题，成为公理系统的可满足性

WWW 新情景 和不认识的‘人’交往需要‘语义’ 人与自我 大脑的反思：人的大脑、意识与人自己的身体、感知、… 人与自然，物理学和派生出的各类自然科学，所提出的概念和描述语言，… 人与人，语言和交往，和不认识的‘人’交往需要‘语义’ -------- 人 与 WWW的web，人要间接地通过这个web和大量不认识的人交往，通过其代理agent交往

WWW新情景，--概念的开放语义 概念的含义理解强调 context，概念所涉及的事件，事件所发生的情景，因此 理解概念（例如养育）的语义，就要理解概念所关联的‘事件流’（张女士幼年被她的双亲抛弃，由她的婶子带大养育成人），一个概念所关联着的一组事件（流）；而每一事件（事件流）关联着情景，一组情景，情景集合。

概念的开放语义 ，一阶逻辑不能适应 概念的语义不能限制于系统内的外延和内涵。 Agent 与自我， Agent 的自我意识与agent理解其感知 Agent 与世界，在交往中，在实践中感知 时间空间等语义关系 含义的解释要强调 context，概念的开放语义不能限制于个别系统内相对封闭的外延和内涵。概念涉及事件，事件涉及所发生的情景

语义的基本单位—概念、词语和情景（剧情） 对词语的理解方式，不同的人对同一个词语有不同的理解，广度、深度都不同。 反映其词语和自己的情景记忆集合，在深度和广度上的不同，关联抽象能力的不同。受教育程度不同、和实践的广度和深度不同，意味着情景记忆集合不同 字典，解释词语的含义的方式假设了人脑的这一情景联想能力，和概念抽象能力 学英语，词语和 情景， 粗懂：熟练：本土化：语言大家 0.5万：2万：10万：200万 Knowledge Chunks 大脑的瞬时记忆，工作记忆，和长期记忆 知识单位Chunk，和概念、剧情、情景有密切关系

一个Ontology 规定了一种论域context 三类交互讨论方式（交叉领域） 人与人在这一论域中的交互讨论， 这时，要求用词范围广，用词定义有深度，但不必那么确切，可以模糊，必要时可以循环定义， 人和机器的交互讨论， 语义的表达，不一定全部使用文字，可以用多媒体图示语义 计算系统之间的交互讨论 语义的表达必须确切，不容许语义冲突，不可循环定义

WWW的基本困难 --计算机难于直接理解网页内容 keywords往往弄偏从web上寻找想要的信息的方向 抽取信息。建立门户网站为某些特定需要的用户群服务（这是永恒主题之一），这个门户网站要从很多有用网站较完整地提取反映该用户群的‘有用’ 的信息（并能及时地更新） 预案绑定。web办公环境下，web上的工作流要和办公人员交互，服务之间的交互。如果在工作流制定前已经确定协议，那么信息交换就是收发消息。但是对于例外情况，预案处理需要ontology 来解释处理方案。 原来不熟悉的agent交换信息，需要ontology。

Web of Distributed Ontology 目录 web 为什么需要 ontology ? ontology 和 哲学 onto面对web新情景 构建onto（特别是领域性的onto）究竟是着重于反映现实，还是着重于制定规范？ 逻辑及 DL描述逻辑在onto搭建中的作用？ 和AI研究其它方向的关系? 半自动的构建onto？

构建Ontology 圈定一个知识范围 圈定知识的应用范围 圈出抽象的知识层次 从应用领域的知识范围来圈定，如 微电子业、或者 汽车业； 从应用领域的知识范围来圈定，如 微电子业、或者 汽车业； 或者从抽象级别上来圈定：涉及的常用词语，如 尺寸、热耗、速度等属性词语，从语义上深一步探讨，则需要在更基本的、抽象级别上定义，为此，需要在抽象一级圈出知识范围 圈出抽象的知识层次 Metadata级，在工程、物理的公用知识级别上，运用尺寸、热耗、速度等术语的ontology 元级别又基于更为基本的元级别，如探讨最基本的时间、空间、物质等概念的语义内涵。元物理学

构建onto的深度 对世界的认识是无限的 这里无法涉及构建onto方法论的细节 一个Ontology所涉及的概念词语集合， 收集概念词语，相对不困难 引用其他已经建立的onto， 对于加强互操作性非常重要 属性和关系，它是理解含义的关键 种属关系，部分和整体关系，好办 其他关系？ 无限多？囊括哪一些关系、属性？

着重于反映现实，还是着重于制定规范？ Web Ontology： Spec? 语义描述主要是为计算机容易利用。不求语义的完整和深入，只求语义表达的可共享性和可扩展性。 把共同约定、共同享用的知识（词语的语义规范），用计算机容易处理的形式表达出来。网页中所含的宝贵信息，通过tag（tag本身是词语）标识，而词语的语义则用ontology来理解是否真的合用， 如‘养育’一词在该网站范围是否意味着：从幼小 开始 培养。

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Ontology 和逻辑 准确性、严密性：只要是比较有严格基础的本体表示必须是基于逻辑的，因为本体需要‘逻辑’推理来检验某个onto是否‘无矛盾’，利用逻辑理论来分析推理，用另一些更基础的推理来实现更为复杂推理 缺陷：目前的逻辑理论，是基于一阶谓词逻辑FOL的，因此FOL的表示知识的缺陷多数也是onto描述语言的缺陷，例如，涉及时空关系的连续变化的事件流，基于统计数据的不确定知识（容许矛盾冲突），多个agent之间互相不了解、有冲突认识和偏见，但要协调一起工作。

靠人工编写onto, 机器辅助? 例如 Yahoo 信息提供商收集了广泛的‘页面词语’按照语义分类层次，形成Yahoo hierarchy 又，Dublin Core描述网页发布涉及的信息资源（Content ,Intellectual Property ,Instantiation） 又，Ontologies for the Semantic Web:Time and Space，Jerry R. Hobbs, USC/ISI

Ontology描述基本概念：时间和空间 Allen 1997 Interval Algebra，Topological relations, 时间点和区间 Begin(t,T), Ends(t,T)，时间区间之间的关系Interval-Starts，Interval-equals，Interval-Before, Interval-meets,Interval-overlaps, Interval-during, Interval-finishes 时间大小尺度Seconds,Minutes,Hours，Days,Weeks,months，Years 历史 阳历和阴历 Calendar 集聚词， four consecutive Sundays 过去现在将来 now,past-tense,ago，recently, soon, a little while 空间Topology，Dimension，Orientation & Shape，Length, area, volume，Lat/long, elevation 时间和事件at-time(e,t) during(e,T) time-span-of(T,e)

用逻辑描述基本概念：时间和空间 now(t,u): instant/interval t is now in utterance/document u today(d,u) <--> now(t,u) & in-interval(t,d) & day(d,n,x) past(t,u) <--> now(t1,u) & before(t,t1) ago(t,T,u) <--> now(t1,u) & interval-betw(t,t1) = T

用于构造复合概念的构造子 使用一组构造子constructors 复合概念 ：∪、 ∩、 ～非、 概念的约束： 、、≡ 概念的约束： 、、≡ 概念C受到关系R的限制： R.C; R.C; 陈述例hasChild. FemalePerson  hasChild.FemalePerson hasChild是关系R， 陈述：至少有一个女孩子，全是女孩子 概念类的个数约束 (> 3 hasChild)  (< 2 hasFemaleRelative) 有三个以上孩子, 至少有一个是女的亲属 构造子是对概念予以约束（语义约束）的手段

用受限的一阶谓词逻辑，DL描述逻辑 词语的定义和词语间的二元关系 原子类 atomic class， 复合类 cmpsite class， 角色 role 二元谓词，例如，父子关系 原角 atomic role，父-子 逆角 inverse rolev，子-父 描述逻辑DL的特点是语义表达能力有限，推理规则简单，在限制表达能力的条件下，可以获得多项式复杂性的推理算法

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挑战，Web of Ontologies 全球onto网 全球知识网 不同于相对集中的词库、字典库 分布式的建设: 语义冲突消解, 语义深度层次的划分：高等理论水平的ontologies层应该首先建设 半自动构建 web 网站的Ontology

半自动构建Web Ontology的挑战： 用经济学的术语， 在Web上Ontology的生产，流通和消费 三环节 挑战之二，在改变Web文本内容的同时，维护Web Ontology的同步变化。避免Ontology成为过期的废信息。 挑战之三，如何把遗产似的网站补充配备onto Web Ontology的传递和流通： “方言” Ontology,以及Ontology门户站 Web Ontology的使用和消费： 超越传统browser的客户端 人机交流ontology, 把语义自动变为机器可读的Ontology

Ontologies的更新和互相引用 Ontology Mapping 有一个单位A要编制自己的业务的ontology，并发现一个onto-B很类似，其中80%的概念词语（tags）是A可以采用的，但20%必须另行定义，怎么办？ Ontology Mapping 把别人的onto尽可能地映射过来， 例如，知网上的词语的语义关系， 如何为另一个具有onto的系统所用 建造Ontology的过程是选择复用对象，一大抄的过程，抄得合适不合适是学问 建造Ontology需要理论和适用工具 需要工具平台的建设Ontologies 的互相利用，保持语义的变换映射，比较检验等

从web提出Onto更新的触发请求 --本体如何被自动更新、半自动更新 新单词：从网站web pages的文本集合中，从词语的统计出现，提取出新单词和老概念之间的候选语义关系， 统计性的词语聚类加上词语语义分析，获得新单词在某种语境下和其他单词的co-occrrnce，以及 新单词出现次数与它在onto中的重要性。 Ontology Merging Stanford大学的Chimaera ，《An Environment for Merging and Testing Large Ontologies》 Stanford大学的Prompt，《The PROMPT Suite: Interactive Tools For Ontology Merging And Mapping》 Washington大学的Glue 参考文献：《Learning to Map between Ontologies on the Semantic Web》

从web提出Onto更新的触发请求 --本体如何被自动更新、半自动更新 Onto Merging Onto Mapping 取一个onto，寻找和匹配matching另一个onto的语义雷同的对应部分 取该onto的适当部分补充到另一个onto的对应部分 Ontology Merging n Mapping Stanford大学的Chimaera ，《An Environment for Merging and Testing Large Ontologies》 Stanford大学的Prompt，《The PROMPT Suite: Interactive Tools For Ontology Merging And Mapping》 Washington大学的Glue 参考文献：《Learning to Map between Ontologies on the Semantic Web》

谢谢！ 感谢诸位领导和诸位专家 References 01 http://ebiquity.umbc.edu/v2.1/ontology/ http://162.105.72.21:8080/JSPWiki/Wiki.jsp?page=ContextBrokerArchitectureCoBrA http://ksl.stanford.edu http://dit.unitn.it/~accord/ [Asunción Gómez Pérez. 2002] A Survey on Ontology Tools. OntoWeb Consortium, 31 May 2002. http://www.ontoweb.org/download/deliverables/D13_v1-0.zip.

References 02 [TOVE 2003] http://www.eil.utoronto.ca/enterprise-modelling/tove/ [Y. Sure, M. Erdmann, J. Angele, S. Staab, R. Studer, and D. Wenke. 2003]. OntoEdit: Collaborative ontology engineering for the semantic web. In International Semantic Web Conference 2002 (ISWC 2002), Sardinia, Italia. 2003