語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與服務(wù)功能

權(quán)赟

（西安歐亞學(xué)院信息工程學(xué)院，陜西 西安 710065）

1 前言

現(xiàn)今的國際互聯(lián)網(wǎng)是一個有利于人們相互交流、合作的強大工具。它以HTML的頁面方式向人們提供了大量的信息，人們可以很容易理解網(wǎng)頁上的信息。但是由于這種易于人類理解、交流的設(shè)計目的，也就造成了網(wǎng)頁上的內(nèi)容設(shè)計成為專供人類瀏覽的，而不是供計算機(jī)理解和處理的工具。所以，國際互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該不單單只是使人類來理解，而且應(yīng)該讓機(jī)器來理解網(wǎng)頁上的內(nèi)容。為了滿足這種要求，使計算機(jī)按照可靠的方法來處理網(wǎng)頁中的語義，智能地理解網(wǎng)頁內(nèi)容和進(jìn)行操作，人們就開始研究和開發(fā)新一代的國際互聯(lián)網(wǎng)--語義網(wǎng)。語義網(wǎng)是一個由大量計算機(jī)可以理解的數(shù)據(jù)所構(gòu)成的一個分布式的體系結(jié)構(gòu)，在這個體系結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)之間的關(guān)系按照特定的術(shù)語表達(dá)，計算機(jī)能夠通過這些術(shù)語得到數(shù)據(jù)的含義，同時這些術(shù)語之間又形成一種復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系，計算機(jī)在數(shù)據(jù)含義的基礎(chǔ)上利用這種聯(lián)系應(yīng)用邏輯來進(jìn)行推理，從而實現(xiàn)機(jī)器對信息的智能自動處理，解決像現(xiàn)在的網(wǎng)頁功能單調(diào)、搜索引擎智能化程度低等問題。從功能上看，語義網(wǎng)是一個能夠理解人類信息的智能網(wǎng)絡(luò)。

2 語義網(wǎng)的基本概念

萬維網(wǎng)創(chuàng)始人Tim.Berner-Lee對語義網(wǎng)做了如下的描述：語義網(wǎng)不是一個孤立的，全新的萬維網(wǎng)，而是對當(dāng)前的國際互聯(lián)網(wǎng)的擴(kuò)展，語義網(wǎng)上的信息具有良好的含義，使計算機(jī)之間以及人類能夠彼此合作。根據(jù)上面的描述，我們可以給語義網(wǎng)做出如下定義：計算機(jī)可以理解信息含義的下一代萬維網(wǎng)，稱之為語義網(wǎng)。

語義網(wǎng)中的信息和知識要求是從眾多的提供者以多種多樣的方式來提供，而且這些知識和信息能夠被各種應(yīng)用或Web服務(wù)實現(xiàn)共同理解，并且按照一定的邏輯規(guī)則進(jìn)行處理。所以語義網(wǎng)上的信息和知識要有創(chuàng)建上的分散性，同時又要有應(yīng)用上的通用性。

3 語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)

互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)始人Tim.Berners-Lee在2000年提出了語義網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)。下面我們對這個結(jié)構(gòu)從底層到高層，逐層簡單介紹每個部分的概念和功能。

在其體系結(jié)構(gòu)中,第一層是Unicode和URI，它是整個語義網(wǎng)的基礎(chǔ)，Unicode（統(tǒng)一編碼）處理資源的編碼，URI（統(tǒng)一資源定位器）負(fù)責(zé)標(biāo)識資源；第二層是XML＋名空間＋XML模式，用于表示數(shù)據(jù)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)；第三層是RDF＋RDF模式，用于描述資源及其類型；第四層是本體詞匯，用于描述各種資源之間的聯(lián)系；第五層是邏輯，在下面四層的基礎(chǔ)上進(jìn)行邏輯推理操作；第六層是驗證，根據(jù)邏輯陳述進(jìn)行驗證以得出結(jié)論；第七層是信任，在用戶間建立信任關(guān)系。第二、三、四層是語義Web的關(guān)鍵層，用于表示網(wǎng)絡(luò)信息的語義，也是現(xiàn)在語義網(wǎng)研究的熱點所在。因為兩個系統(tǒng)可能采用不同的標(biāo)識符表示同一概念，也可能用一個標(biāo)識符表示不同的含義，程序若要在兩個數(shù)據(jù)庫之間進(jìn)行信息的比較和合并，就必須了解某些標(biāo)識符表示的是否是同一事物。對這個問題的一個解決方法就是本體論(Ontology)。本體是概念化的顯式說明，它是對現(xiàn)實世界事物的抽象建模，包括分類和一套推理規(guī)則。分類定義對象的類別及其之間的關(guān)系，使我們能夠表達(dá)實體之間的大量關(guān)系，而根據(jù)推理規(guī)則，程序可以進(jìn)行自動推理。簡單地說，就是在不同的系統(tǒng)間定義一本字典或者度量表，使它們對實體及其之間的關(guān)系達(dá)成共識，以便交流和共享。

4 語義網(wǎng)能帶給我們的新服務(wù)

現(xiàn)今的互聯(lián)網(wǎng)上充斥著海量信息，傳統(tǒng)的HTML表示信息的方法使得信息搜索面臨種種困境。現(xiàn)在的搜索引擎大多采用關(guān)鍵字搜索方法，耗時而且不準(zhǔn)確，垃圾信息太多。語義網(wǎng)能帶給我們?nèi)碌乃阉鞣椒ǎ軒椭覀兏咝У卣业剿枰販?zhǔn)確信息。在企業(yè)內(nèi)部信息處理中，我們可以利用基于Ontology的學(xué)習(xí)系統(tǒng)將企業(yè)的內(nèi)部信息轉(zhuǎn)化成為一個龐大的，分類別的，有規(guī)則的知識庫。這樣我們就能使企業(yè)積累的這些信息服務(wù)于企業(yè)的日常運作，消除知識壁壘和知識盲區(qū)，提高員工的個人素質(zhì)，從而達(dá)到提升整個企業(yè)的運行效率。在今后的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)中，用戶關(guān)心的是服務(wù)的具體結(jié)果和服務(wù)質(zhì)量，而不是具體的服務(wù)過程。通過將語義網(wǎng)和Web Service結(jié)合起來，可以使得Web Service被機(jī)器理解，從而自動執(zhí)行，對用戶透明。同時這種服務(wù)能被Agent自動處理，實現(xiàn)Web Service之間的自動交互。

總的來說，有了大量富含語義信息的網(wǎng)頁，就好像有了一個巨大的全球互聯(lián)的數(shù)據(jù)庫。有了語義信息的幫助，人們開發(fā)出的軟件代理A－gent程序的智能和自動化將大大提高，它們從不同的資源中收集網(wǎng)頁內(nèi)容，搜索和處理信息并和其他程序交換信息，真正發(fā)揮語義網(wǎng)的力量。當(dāng)出現(xiàn)更多的機(jī)器、可處理的網(wǎng)頁內(nèi)容和服務(wù)（包括更多的代理）時，通過代理之間的信息交換和協(xié)同工作，信息處理的效率將呈指數(shù)級增長，能更好地滿足用戶的需求。

[1]http://www.xml.com/pub/a/98/10/guide0.html

[2]http://www.w3.org/TR/2000/REC-xml-20001006

[3]Grigoris Antoniou and Frank van Harmelen《A Semantic Web Primer》

[4]http://www.chinakm.com