本体与语义Web，语义Web同当前Web的区别

3.2　本体与语义Web

21世纪初，由于W3C联盟^［7］在Web业界的领导地位和影响，它所制定和推荐的语义Web框架^［8］得到广泛的认可和应用。近几年语义Web技术得到了迅猛发展，所以作为语义Web非常重要的本体层，也得到了非常大的发展。本体是语义Web中的一层，它解决知识描述、知识共享等问题，而语义Web又成为推动本体研究的新动力。

语义Web/语义网(Semantic Web)是由Web之父、Web创始人Berners-Lee等提出的^［9］，它是现有Web的扩展，信息被赋予定义良好的含义，更便于计算机和人的协同。让Web上的数据以一种良好的方式表示和连接，使机器和人都能理解和处理它们，使数据在不同应用系统之间自动整合和重用，而不仅仅是显示数据而已。

语义Web是建立在当前Web基础之上的，而不是独立出来的新的Web。它的提出是由于当前Web存在的一系列问题而产生的:

●Web的大小使得定位相关信息资源很难。

●目录服务(Yahoo)和搜索引擎(Google)提供了一些帮助，但远不能满足用户的需求。

●进一步地，用户更难以让Web做更多的、功能远远超过目录和搜索的事情，比如让Web为用户安排一个完美的度假。

究其根本原因，在于一个事实:大多数当前的Web是给人去浏览的，而不是设计给机器处理的。那么如何让机器理解Web呢?第一种途径是自然语言理解技术，但是它仍然有很多关键问题没有解决，特别是中文自然语言处理困难更加突出。另外一种途径是用知识表达语言来描述Web页，即构造一种新的Web——语义Web。

语义Web同当前Web的区别在于:

●大多数当前的Web是设计给人浏览的，语义Web是设计给机器处理的。

●语义Web拥有更多的文档处理机制:语义定义格式、逻辑检错等。

●当前的计算机可以解析Web的显示，处理header，链接到其他页面，但是它们无法处理语义。而语义Web可以在链接上添加语义。如图3-1所示，我们可以针对张先生和他的邮件地址建立链接，机器在处理这种链接的时候就知道是邮件地址的关系了。

图3-1　给链接添加语义图

语义Web所要解决的问题包括:搜索引擎的缺陷，不理解词语的语境和检索词之间的关系;代理在处理Web服务时必须依赖于一些预先定义的Web页面;推出系统在匹配用户Profile和Web页面相关性时的不准确;通过对Web信息的抽取，可以支持对更复杂内容的可视化。

在语义Web提出之前，人工智能(Artificial Intelligent)的概念已经在20世纪80年代提出。语义Web的实现利用了人工智能的研究成果，但又不依赖于人工智能，它并不受人工智能技术的限制，而是开辟了一个新思路。人工智能的目标是达到人类级别的智能，它是一个非常深入的科学问题，由于定位高，预计在未来10～20年之内它的实现难度比较大。语义Web只解决人工智能的部分问题(partial solutions)，在智能代理过程中，它虽然不能完全得出人类正确的结论，但是要比当前Web更加智能。语义Web的目标是协助人们进行网上的各种日常活动，而不是达到完全的人工智能。(www.xing528.com)

W3C制定的一系列语义Web相关推荐的标准Recommendation，它们组成了语义Web体系结构。它是一个通用的框架，允许跨越不同应用程序、企业和团体的边界，共享和重用数据。语义Web是W3C领导下的协作项目，有大量研究人员和业界伙伴参与。语义Web以资源描述框架^［10］(RDF)为基础，RDF以XML作为语法、URI作为命名机制，将各种不同的应用集成在一起。W3C对于语义Web体系结构，用蛋糕层的方式形象地做了解释(The Semantic Web Layer Cake):这个层次结构，每一层都建立在下一个层次之上。它提供向下兼容的能力:例如理解OWL^［11］的智能代理可以充分利用RDF和RDFS^［12］中的信息;它还提供向上部分理解的能力:例如智能代理仅仅理解RDF和RDFS的语义，只能够通过忽略超过RDF和RDFS的元素，来部分地解释OWL中的知识。

如图3-2所示，由下向上，每一层的含义和功能是:

图3-2　语义Web体系结构(Layer Cake)图

●URI/IRI^［13］:国际编码提供世界各种语言和符号的编码库，统一资源标识保证网上资源的唯一。这两个不仅仅是语义Web，而且已经是当前Web实现的基础的技术保证。

●XML^［14］:XML解决基本语法(common syntax)问题，使用户能自定义标签，它是目前最通用的数据定义方法。XML Schema解决数据类型和定义数据结构的问题(datatype and structure)。

●RDF/RDFS:RDF利用三元组的方式定义和描述网络资源和元数据。RDFS在RDF基础之上为RDF提供基本词表，包括类结构定义、属性定义和属性约束等，它是一种原始的本体定义框架。

●OWL，Ontology:OWL以描述逻辑作为数学逻辑基础，并在RDFS基础之上，提供更加强大、复杂的基本词表，如关于类、属性、关系的约束。

●Unifying Logic:提供逻辑推理，即对没有显式定义的知识进行推理。

●Proof:提供逻辑验证。它跟踪逻辑推理过程，对逻辑推理结果的正确性进行验证。

●Trust，Digital Signature:对下层所有的内容进行数字签名，使用户信任语义Web处理的结果和质量。主要包括:资源来源跟踪(provenance)，资源是谁定义的，在哪里定义的;资源权威度认证(certification，authentication)，资源是不是权威机构发布的(如果是则可信度高);资源权限隐私控制(privacy，access control)。

●User Interface:应用级别的用户接口，或与领域相关的应用程序。

由此可见，本体和语义Web的关系可以描述为:本体是语义Web体系结构中的一个层次，并且是一个十分关键的层次，语义Web利用本体解决Ontology层的语义问题。我们通常所说的本体层，指的是OWL层，而OWL和RDF/RDFS都能在一定程度上表达语义，所以也可以说RDF和RDFS属于本体层。目前许多项目就只用RDF/RDFS来建立本体就够用了，并没有使用OWL。