知识表示

• 数据：信息的载体和表示
• 信息：数据的语义
• 知识：信息关联后形成的信息结构（事实和规则）
  • 相对正确性
  • 可表示/利用性
  • 不确定性

一阶谓词表示(First Order Predicate)

• 一阶逻辑的知识工程
  • 确定任务
  • 搜集相关知识
  • 确定词汇表，包括谓词，函词和常量
  • 对邻域通用知识编码
  • 对特定问题编码
  • 提交查询给推理过程并获取答案
  • 知识库调试
• 谓词公式表示知识的步骤
  • 定义谓词及变元
  • 变元赋值
  • 连接词连接谓词，形成谓词公式
• 状态谓词
  • 初始状态
  • 终止状态
• 操作谓词
  • 条件
  • 状态改变
• 缺点：组合爆炸

产生式表示(Production)

• $P\rightarrow Q$ (IF P THEN Q)
  • 产生式的知识有可信度
• 常用结构
  • 原因$\rightarrow$结果
  • 条件$\rightarrow$结论
  • 前提$\rightarrow$操作
  • 事实$\rightarrow$进展
  • 情况$\rightarrow$行为
• 产生式系统：一组产生式互相配合协调
  • 规则库
  • 数据库
  • 控制系统
• 推理
  • 正向推理
  • 反向推理
  • 混合驱动和控制策略

语义网络表示(Semantic Network)

• 通过有向图，其顶点表示概念，边表示概念间的语义关系，来表达复杂的概念及其相互关系
• 语义网路的推理：带求解问题构造为网络判断，某些节点/边为空（询问点），进行匹配

框架表示(Framework) 与知识图谱(Knowledge Graph)

• 框架：描述对象属性的一种数据结构
• 框架的一般表示
  • 框架名
  • 槽名（某一方面属性）
  • 侧面（属性的某一方面）
  • 值
• 万维网(World Wide Web) Web1.0
  • URL: 统一资源定位符
  • HTML：超文本标记语言
  • HTTP：超文本传输协议
  • Web 搜索引擎
• Web 2.0
  • 大众参与
  • 社会网络
• 语义万维网 Semantic Web
  • Tim Berners-Lee 1998
  • 给 Web 上的信息赋予良定的含义
• RDF 数据
  • Class
  • Property
  • Individual
• Term：固定一组用于标注的术语，并同意其含义
  • Ontology：同意一个语言用于定义新术语
    • RDFS, OWL
    • 灵活性
• 知识图谱：数据库，可看做一张巨大的图，节点表示实体或概念，边由属性或关系构成
  • DBpedia
  • YAGO
  • Freebase
  • Google

RDF(Resource Description Framework)

<xml version="1.0">
<Class rdf:ID="Resource"
  xmlns:rdf="url"
  xmlns="url">
  <property> value </property>
</Class>
</xml>

• subject：resource
• predicate: property
  • 字面量(literal)：矩形
  • 资源：椭圆
• object: value
• 三元组：<subject, predicate, object>
• 聚合工具：收集关于某一资源的所有数据并整合
• 匿名资源

RDFS(Resource Description Framework Schema)

• 资源：通过 RDF 描述的食物
• 核心属性
  • rdfs:resource
  • rdfs:property
  • rdfs:Class
  • rdfs:type
  • rdfs:subClassOf
• 描述能力弱
  • 局部的
  • 没有存在/数量规约
  • 传递，相反或对称属性
• 没有推理支持

OWL(Web Ontology Language)

• 共同理解，形式化
• 邻域中重要概念的名称+邻域中的背景知识/约束
• 本体：一个本体是一个（共享）概念化的一中（形式化的显示）规约
  • Formal, explicit specification of a shared conceptualization
• OWL：W3C 负责
  • OWL Lite: DL 容易实现的自己
  • OWL DL: 限制在描述逻辑
  • OWL Full: OWL + RDF
• 语义分层
  • TBox 模式层
  • ABox 实例层
• OWL 2
  • OWL 2 EL: 含有大量属性和类的本体应用
  • OWL 2 QL：大量实例数据（类数据库）
  • OWL 2 RL：基于规则的推理引擎

知识图谱构建

• 本体工程(ontology engineering)
  • 狭义：methods and methodologies for building ontologies
    • 定义术语和术语间联系
  • 广义：以工程化的视角考察本体的构建和管理
  • 斯坦福起步法：明确范围，考虑重用，列举术语，定义类，定义属性，定义约束，创建实例
    • 现实中是一个迭代的过程
• 知识图谱构建
  • Data acquisition
  • Semantics enrichment
  • Linking to knowledge bases