语义Web的逻辑基础
中国科学E辑信息科学2004, 34(10): 1123~1138 1123
语义Web的逻辑基础*
史忠植董明楷蒋运承张海俊
(中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室, 北京 100080)
摘要分析了目前语义Web理论的研究现状和存在的问题, 分析了用传统描述逻辑作为语义Web逻辑基础的不充分性, 根据语义Web的特点和需求, 提出了一种新的动态描述逻辑DDL, 该DDL将静态知识和动态知识表示与推理有机地整合在一起. 特别的是, 给出了具体的动作描述方法, 并按照传统描述逻辑的语义解释方法给出了动作的语义解释, 从而该DDL形成了一种能同时处理静态知识和动态知识的统一的形式化逻辑框架. 该DDL具有清晰的语义特征, 既提供了可判定的推理服务, 又能有效地对静态知识
取得服务的重要渠道之一, 但是目前大多数页面的设计仅仅针对人类自身, 不便于计算机自动处理和理解. 而语义Web是对万维网本质的变革, 它研究的主要目的就是扩展当前的万维网, 使得网络中的信息具有语义, 能够被计算机理解, 便于人和计算机之间的交互与合作, 其研究重点就是如何把信息表示为计算机能够理解和处理的形式, 即带有语义[1].
为了让计算机能自动理解语义Web上的信息, 首先需要解决语义Web的语义表达问题, 即语义Web上的知识表示和本体问题. 目前XML和RDF是两种可用于开发语义Web的重要知识表示语言, 其中XML是一种标记语言, 它的最突出特点就是功能强大又易于使用, 能使网页容纳更丰富的信息资源. 而RDF通过一些三元组(主题, 动词, 基本句子的对象)来表达意思, 这些三元组构成了web.
2003-11-28收稿, 2004-09-07收修改稿
*国家“八六三”计划(批准号: ２００１ＡＡ１１３１２１)
1124 中国科学E辑信息科学第34卷
由于RDF用RUI对信息进行编码, URI确保了相关的概念不仅仅是一些文字, 而且还将这些概念同web中的一些惟一特有的定义联系在一起. 语义Web是用本体来表达语义的, 在语义Web中最典型的本体都有一个分类法和一组相应的推理规则, 其中分类定义了对象的类和它们之间的关系, 而推理规则为语义Web提供了一定的推理能力. 语义Web中本体的使用首先需要一种合适设计(well-designed)
?é?D?¨D?ò??°???ò???óμ?·?àà±íê?μè·???μ?ó?μ?, 所以一般的本体语言可以建立在描述逻辑的基础之上, 如本体语言DAML+OIL[2]和OWL[3](包括OWL Lite
OIL语言与描述逻辑SHOIQ(D)等价[4], Ian Horrocks和P F Patel-Schneider证明了OWL DL与描述逻辑SHOIN+(D)等价[5], 从而他们把描述逻辑SHOIQ(D)或者SHOIN+(D)作为语义Web的逻辑基础. Franz Baader等人明确指出描述逻辑可以作为语义Web的本体语言, 从而用描述逻辑来为语义Web 提供必要的逻辑基础[6].
语义Web不仅需要提供静态的信息, 而且也需要提供动态的服务(即语义Web服务)[7], 从而语义Web上的逻辑推理不仅包括对静态知识(本体)的推理, 而且也包括对动态知识(服务)的推理. 而传统的描述逻辑主要是用来对静态知识进行表示和推理的, 不能有效的对动态知识进行表示和推理, 因而传统的描述逻辑(如SHOIQ(D)和SHOIN+(D))不能为语义Web提供合理的逻辑基础, 也就是说, 用传统的描述逻辑来作为语义Web的逻辑基础是不充分的.
基于上述原因, 根据语义Web的特点和需求, 本文提出了一种新的描述逻辑, 即动态描述逻辑DDL(Dynamic Description Logic), 该DDL将静态和动态的知识表示与推理有机地整合在一起, 形成了一种统一的形式化框架. 它具有清晰的语义特征, 提供了可判定的推理服务, 又能有效地对动态过程和运行机制进行表示和推理. 本文提出的动态描述逻辑DDL是传统描述逻辑的推广(增加了对动作的表示和推理), 该DDL可以为语义Web提供合理的逻辑基础, 弥补了传统描述逻辑作为语义Web逻辑基础的不足.
1描述逻辑
描述逻辑是一种基于对象的知识表示的形式化, 也叫概念表示语言或术语逻辑. 它是一阶逻辑的一个可判定的子集, 具有合适定义的语义, 并且具有很强的表达能力. 一个描述逻辑系统包含四个基本组成部分: 表示概念和关系的构造
第10期 史忠植等: 语义Web的逻辑基础 1137
Liebig等人[14]使用描述逻辑LOOM来刻画动作间的层次关系, 把动作以概念的形式加以定义和描述. 其主要目的是在多语种文本的自动生成这一具体应用领域中对规划进行结构化的表示和管理, 其中每个规划就是由一些动作或者子规划所组成. 因此他们的工作是把动作看作静态概念来加以组织和管理的, 尽管这是很有效的一种策略, 但是其限定的领域范围还比较窄, 还不能推广到动态领域中.
Wolter[10]提出了一种也叫做动态描述逻辑的理论, 其主要目的是在概念描述逻辑中引入动态维. 他的工作主要集中于用来表示动态概念和关系的描述逻辑, 是对描述逻辑在某些表达能力方面的理论扩充, 而并不是用来刻画世界的动态特性和变化机制的. 他是把动作作为一个模态词来解释, 从而没有给出动作描述的机制和相应的语义解释.
本文根据语义Web的特点和需求, 将传统描述逻辑进行了推广(增加了对动作的表示和推理), 提出了一种新的动态描述逻辑DDL, 该DDL将静态知识和动态知识表示与推理有机地整合在一起. 特别的是, 本文给出了具体的动作描述方法, 并按照传统描述逻辑的语义解释方法给出的动作的语义解释, 从而该DDL 形成了一种能同时处理静态知识和动态知识的统一的形式化逻辑框架. 该DDL 具有清晰的语义特征, 既提供了可判定的推理服务, 又能有效地对静态知识
动态过程和运行机制进行表示和推理(动作的可实现性和动作之间的包含关系), 因此, 本文提出的动态描述逻辑DDL可以为语义Web提供合理的逻辑基础, 弥补了传统描述逻辑作为语义Web逻辑基础的不足.
进一步的工作还包括在已有工作基础[15]上将非单调推理引入到动态描述逻辑中, 同时也可以考虑在时序方面进行扩充, 从而为语义Web提供更为完善的逻辑基础.
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语义Web的逻辑基础
作者：史忠植， 董明楷， 蒋运承， 张海俊
作者单位：中国科学院计算技术研究所智能信息处理重点实验室,北京,100080
刊名：
中国科学E辑
英文刊名：SCIENCE IN CHINA SERIES E:INFORMATION SCIENCES
年，卷(期)：2004,34(10)
被引用次数：62次
参考文献(15条)
1.Berners-Lee T;Hendler J;Lassila O The semanticWeb 2001(05)
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