语义网知识表示综述

1、机械故障诊断专家系统中的语义网知识表示一、知识表示概述知识表示就是知识的形式化和符号化的过程。知识表示就是为了计算机能够 识别客观知识而对客观世界知识所做的一组约定，是知识的符号化过程。知识表 示主要是选择合适的形式表达知识，寻找知识与知识表达之间的映射，其目的是 在利用计算机方便的表示、存储处理和利用人类的知识。简单地说，知识表示就 是应用程序对现实世界的建模；严格地说，知识表示的研究范围应该是知识表示 方法，研究什么样的描述方式最有利于程序的自动处理和自动推理。知识表示是指将知识符号化并输入到计算机的过程和方法。知识表示是关于 各种数据结构及其解释过程的结合，知识表示方法研究各种数据结构的

2、设计，以 及把一个问题领域的各种知识通过这些数据结构结合到计算机系统的程序设计 过程。对于同一种知识可以采用不同的表示方法。知识表示的目的不仅仅是要解 决知识在计算机中的存储问题，更重要的是要使这种表示能够方便地运用知识和 管理知识。知识表示的好坏，对知识处理的效率和应用范围，对知识的获取都有 直接的影响。到目前为止，许多专家学者在把知识表示和知识运用结合起来研究的过程 中，提出了许多知识表示方法，如产生式规则表示法、框架表示法、一阶谓词逻 辑表示法、语义网络表示法、面向对象表示法等，这些表示法各适用于表示某种 类型的知识。由于各种知识表示方法的侧重点各不相同，在知识表示和知识运用 的过程中各

3、有优缺点。二、语义网知识表示国内外研究现状西蒙于1970年首先提出了语义网络概念，并于1972年把语义网络表示法应 用到语言理论系统中。语义网最早是为了解决web网页单调枯燥、搜索引擎智 能化低等问题而提出来的。最早把语义网络作为一种知识表示的工具是奎林 （J.R.Quilian），在其1968年的博士论文首次提出了语义网络知识表示方法。语义网络实质上就是通过概念及其语义关系来表达知识的一种网络图。语义网络的BNF描述：:=IMerge（，）:= 结点:二（，）:二:语义联系 :=系统预定义的语义联系|用户自定义的语义联系具体来说，语义网络是由节点和弧组成的有向图，是一种带标识的有向图。 节点

4、代表事物实体、概念等，弧代表节点之间的语义关系，指明它所连接的节点 之间的语义关系。节点和弧都必须带有标识，以便区分各种不同对象以及对象间 各种不同的语义联系。每个节点可以带有若干属性。另外，节点还可以是一个语 义子网络，形成一个多层次嵌套关系。这种表示法借鉴人类的记忆是由概念及概念之间的联系组成的思想，符合人 类联想记忆的机能。语义网络表示法通过引入节点、深度格、分块技术等可以表 示任意复杂的句子。一个给定的语义网络所表达的意思完全取决于处理程序如何 解释它，使用网络的本质是找出网络的某一部分，来表达我们所需要的信息。根据具体应用和语义网络的特点，云南师范大学的夏幼明教授在研究过程过 程中开

5、发了语义网络语言SNetL（ Semantic Network Language），从而拓宽了语义 网络应用的领域。三、语义网知识表示的特点知识表示是以要求解的问题为中心，以计算机为工具的一种系统表示，知识 表示的质量直接影响问题的求解，以及相应的推理方法的效率和效果。同一知识 可用多种方法表示，但效果却可能大相径庭。上述各种知识表示方法大都是在进 行某项具体研究或者建立某个智能系统时提出来的，有一定的针对性和局限性。 一种知识表示可能有利于这种这种问题的表示，而不利于那种问题的表示。在建 立一个智能系统时究竟采用哪种表示模式，目前没有统一的标准，也不存在一个 万能的知识表示模式。一般认为一种

6、有效知识表示方式应该满足以下几个方面：1）表示能力，要求能够正确地、有效地将问题求解所需要的各类知识都表示 出来。2）可理解性，所表示的知识应易懂、易读。3）便于知识的获取，使得智能系统能够渐进地增加知识，逐步进化。同时在 吸收新知识的同时便于消除可能引起的新老知识之间的矛盾，便于维护知识的一 致性。4）便于搜索，表示知识的符号结构和推理机制应支持对知识库的高效搜索， 使得智能系统能够迅速地感知事物之间的关系和变化，同时迅速地从知识库中找 到有关知识。5）便于推理，要能够从己有的知识中推出需要的答案和结论。一个好的知识表示方法，既要有足够的知识表达能力，也要有具有较高的推理效率的推理机制， 以

7、便于知识的运用。因此，知识表示方法需要在知识表达能力和推理的复杂性之 间寻求一个适度的折衷。同其他表示方法一样，语义网络表示知识同样不尽善尽美，其优点主要体现 在：1）是一种比较直观的表示方案，表示的知识容易理解；2）容易实现自然语言与语义网络之间的转换；3）提供了检索信息的索引，各结点之间的重要联系以明确、简洁的方式表现 出来。通过边结点的各种弧很容易找出与某一结点有关的信息，可以有效的避免 搜索时所遇到的组合爆炸问题。四、语义网知识表示所面临的问题对知识表示方法的选择反映了知识库系统的开发者对所模拟的行为本质的 认识。不是任何一种表示方式都是对客观的真实反映，无论是符号主义还是连接 主义都

8、是对知识的一个近似表示。利用语义网知识表示也会存在如下的一些问 题：Web具有分布式和开放性的特征，缺乏一些集中的控制机制会使它的发展和 组织结构缺乏一个非常严格一致的体系。如果以语义网选择一个知识表示，那么 这个知识需要有足够的表达能力。并可以得到不同的知识库和规则集合。为满足 通用性的要求，势必会导致描述对象无限制的膨胀。此外，对知识的表示应与平 台无关，其语义必须有表示网络甚至网络以外的知识的能力。Web也就是说所有 的逻辑数据必须能够被直接或间接表达，但现实世界本来就充满了不可判定命题 和不易处理的难题甚至悖论，因此，不能指望通过选择来达到消除的目的。即便 是对于相同问题也无法苛求他们

9、必须采用统一的词汇来描述，并且可能还会有不 同的观点，甚至无法保证其中的信息是正确的。网络的动态性也会给语义网知识 表示带来问题，主要表现在内容的增减和链接不可预测性地改变，这些改变对于 力图获取信息的个人或者程序来说都会有至关重要的影响。建立知识库系统的最终目标就是以网络为基础来实现一个巨大的、虚拟的、 分布式的知识仓库，因为它能够利用散布在各处的所有知识来帮助使用者解决问 题。尽管要完全到达预定目标还有很多问题需要解决，但这些目标正在通过知识 的分层、方法库的引入、智能代理的建立以及知识交换标准及协议的完善而逐步得到实现。五、结束语语义网的新一代网络技术是专门为改善使用不同术语的人所进行的网上交 流和提高数据库的互用性而设计的，同时也提供了一种人与网上的多媒体资源交 流的工具，使人机间的操作更具有互动性。由于Web分布式和开放性的特征，语义网条件下的知识表示具有了传统知 识表示领域所不具有的一些特征，这些特征也是对知识表示语言的必然要求。在 语义网的环境下，数据描述能力和规则描述能力是知识表示语言最先考虑的问 题。参考文献：1张聪品，胡伟强.基于语义网络的知识表示在专家系统中的实现.微电子学与 计算机，2009年第26卷4期.吴丹，易辉.知识库系统中语