語義Web原理及應(yīng)用

前言

互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)不僅是一次技術(shù)的進步，更無時無刻地改變著我們的工作方式與生活形態(tài)。在世界變得越來越平也越來越小的今天，我們清晰地看到互聯(lián)網(wǎng)給信息傳播、交流、協(xié)作所帶來的快捷和經(jīng)濟效益。同時，面對全球化浪潮的挑戰(zhàn)，在信息技術(shù)領(lǐng)域不僅新的技術(shù)應(yīng)運而生，而一些原已打入冷宮的“古老”技術(shù)也煥發(fā)出勃勃生機。語義Web的出現(xiàn)，就是傳統(tǒng)計算機科學和互聯(lián)網(wǎng)的又一次結(jié)合，它將極大地拓展人類管理和使用信息的能力，也會給今天的互聯(lián)網(wǎng)帶來根本的變革。語義Web力圖實現(xiàn)所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的“無縫”式連接，并使數(shù)據(jù)能被計算機自動處理和理解。其最終目標是讓計算機可以在這些海量信息中找到真正能滿足需要的任何信息，從而將互聯(lián)網(wǎng)最廣泛的應(yīng)用（萬維網(wǎng)中現(xiàn)存的信息）發(fā)展成一個巨大的全球信息庫、知識庫。XML的出現(xiàn)向這一方向推進了一大步，但還遠遠不夠。語義Web技術(shù)能在任何微小的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)之間建立連接，且這種連接不僅僅局限于網(wǎng)頁之間。這樣一來，任何微小的數(shù)據(jù)都可以與其他信息進行“溝通”。同時語義Web幫助人們更精確地描述數(shù)據(jù)的含義，表示為計算機能夠理解和處理的形式?！靶畔⒋怼本涂梢韵袼阉饕娌杉W(wǎng)頁那樣采集數(shù)據(jù)，在推理引擎的幫助下智慧地集成數(shù)據(jù)，并最終呈現(xiàn)給數(shù)據(jù)分析者使用。語義Web的愿景吸引了很多高校和政府的研究投入。然而一個新技術(shù)的成功更需要業(yè)界的實際使用。從2000年語義Web的提出到現(xiàn)在，已經(jīng)很多年過去了，其中也經(jīng)過了Web 2.0快速的興起。今天仍然有很多人懷疑語義Web是否只是看上去很美。我們承認語義Web的發(fā)展并非一帆風順，其中走過很多彎路。然而，一項影響深遠的技術(shù)有可能需要更多的時間來得到人們的認識和檢驗，不要忘了XML技術(shù)也經(jīng)過了十年才得到廣泛的應(yīng)用。目前，在醫(yī)療和生命科學等一些領(lǐng)域，語義Web正得到越來越多的企業(yè)和研究機構(gòu)的支持和應(yīng)用。另一方面，自底向上地建設(shè)語義Web已獲得越來越多的共識，即從簡單地關(guān)聯(lián)大量的開放數(shù)據(jù)集開始，逐漸積累并豐富其語義。這一工作已經(jīng)起步，并取得了顯著的講展。

內(nèi)容概要

　　《語義Web原理及應(yīng)用》從語義Web應(yīng)用出發(fā)，強調(diào)語義Web原理和最新進展。全書分為“語義Web原理”和“語義Web應(yīng)用”上、下兩篇。上篇分為六章：語義Web概念、語義Web基礎(chǔ)、語義Web語言、描述邏輯語言、描述邏輯推理、語義Web查詢與推理。介紹語義Web的基本概念，包括什么是語義Web、什么不是語義Web以及語義Web的發(fā)展歷史；語義Web的基礎(chǔ)知識，包括和語義Web相關(guān)的Web技術(shù)、知識表示方法、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及RDF：語義Web語言，包括RDFS、OWL、SWRL、SPARQL、OWL 2；描述邏輯語言的語法、語義、推理任務(wù)；描述邏輯推理，包括結(jié)構(gòu)包含算法和Tableau算法；語義Web查詢與推理，包括推理系統(tǒng)的表達能力、響應(yīng)時間和可擴展性?！　∠缕譃樗恼拢罕倔w工程、語義Web應(yīng)用、語義Web實驗和語義Web展望。介紹本體定義、構(gòu)造準則、本體管理、開發(fā)平臺、模型驅(qū)動的本體工程、本體匹配方法、本體學習方法。語義Web應(yīng)用，包括一般框架和典型應(yīng)用、基于語義的面向服務(wù)體系結(jié)構(gòu)、基于語義的社會網(wǎng)絡(luò)分析、其他語義Web應(yīng)用。語義Web實驗，開發(fā)中國人的家族關(guān)系本體和《紅樓夢》中主要人物知識庫，并采用SPARQL進行查詢；語義Web未來展望，包括語義Web中存在的問題、Web 2.0、DataSpace和Web 3.0?！　　墩Z義Web原理及應(yīng)用》可作為計算機專業(yè)本科生和研究生的教材，也可供相關(guān)領(lǐng)域的研究人員閱讀和參考。

作者簡介

高志強，東南大學計算機科學與工程學院副教授、博士生導師。1995年獲得清華大學工學博士學位，2000～2002年作為博士后訪問日本京都大學。主持兩項關(guān)于本體學習的國家自然科學基金項目。研究領(lǐng)域包括虛擬現(xiàn)實和人工智能，研究興趣包括語義web中的本體學習以及大規(guī)模中文語義知識庫的構(gòu)建方法。潘越，IBM中國研究院資深研窮員、信息與知識研究部資深經(jīng)理，上海交通大學兼職研究員、博士生導師，ACM、IEEE和ccF會員以及YOCSEF委員。研究興趣包括知識表示與推理、語義Web、信息集成、檢索和問答系統(tǒng)、醫(yī)學信息學。獲得兩次IBM研究部門成果獎，一次杰出技術(shù)成就獎，并有一項專利獲得IBM追加發(fā)明專利獎。他是2007～2008年被選入IBMTHINK的唯一一位來自中國乃至亞洲的研究人員。1996年獲得中國科學院自動化所博士學位，1998年加入IBM中國研究院。馬力，IBM中國研究院研究員。2003年于中國科學院自動化研究所獲得工學博士學位，同年加入IBM從事語義Web和企業(yè)信息管理的研發(fā)工作。研究領(lǐng)域包括語義Web、數(shù)據(jù)管理、圖像處理和模式識別，目前研究工作集中在大規(guī)模本體的查詢和推理、語義數(shù)據(jù)管理和生物特征識別等方向。

書籍目錄

序前言上篇 語義Web原理第1章 語義Web概念1.1 什么是語義Web1.1.1 語義Web的定義1.1.2 語義Web的目標1.1.3 語義Web的層次模型1.2 什么不是語義Web1.2.1 語義Web和知識表示1.2.2 語義Web和E.R模型1.2.3 語義Web和關(guān)系數(shù)據(jù)庫1.2.4 語義Web和推理系統(tǒng)1.2.5 語義Web和概念圖1.3 語義Web發(fā)展簡史1.4 在語義Web中共享數(shù)據(jù)1.4.1 指派URI1.4.2 調(diào)整已有數(shù)據(jù)1.4.3 發(fā)布數(shù)據(jù)1.5 小結(jié)習題第2章 語義web基礎(chǔ)2.1 命名空間和XML2.1.1 命名空間2.1.2 XML2.2 知識表示2.2.1 命題演算2.2.2 一階謂詞演算2.2.3 語義網(wǎng)絡(luò)與框架2.3 數(shù)據(jù)庫技術(shù)2.3.1 E-R數(shù)據(jù)模型2.3.2 面向?qū)ο髷?shù)據(jù)模型2.3.3 基于邏輯的數(shù)據(jù)模型2.4 RDF2.4.1 背景和動機2.4.2 目標2.4.3 概念2.4.4 語法2.4.5 語義2.5 小結(jié)習題第3章 語義Web語言3.1 RDFS3.1.1 動機3.1.2 詞匯表3.1.3 解釋3.1.4 舉例3.1.5 推導規(guī)則3.1.6 RDF應(yīng)用3.2 OWL3.2.1 動機3.2.2 要求3.2.3 演化歷史3.2.4 分類3.2.5 語言3.2.6 OWL方言3.3 SWRL3.3.1 引言3.3.2 抽象語法3.4 SPARQL3.4.1 簡單查詢3.4.2 RDF術(shù)語約束3.4.3 圖模式3.4.4 可選值3.4.5 多重匹配3.4.6 RDF數(shù)據(jù)集3.4.7 查詢結(jié)果修飾符3.4.8 查詢表單3.5 OWL23.5.1 子語言3.5.2 OWL2和0WL的區(qū)別3.6 小結(jié)習題第4章 描述邏輯語言4.1 描述邏輯4.1.1 基本概念4.1.2 主要特點4.1.3 描述邏輯系統(tǒng)4.2 描述邏輯系統(tǒng)的發(fā)展歷史4.2.1 前描述邏輯系統(tǒng)4.2.2 描述邏輯系統(tǒng)4.2.3 現(xiàn)代描述邏輯系統(tǒng)4.2.4 存在問題4.3 基本描述邏輯語言4.3.1 AC語言的語法4.3.2 AC語言的語義4.3.3 AC語言系列4.3.4 描述邏輯和一階謂詞邏輯4.3.5 術(shù)語體系TBox4.3.6 世界描述ABox4.4 擴展描述邏輯語言4.5 推理任務(wù)分類4.5.1 TBox推理4.5.2 ABox推理4.6 小結(jié)習題第5章 描述邏輯推理5.1 結(jié)構(gòu)包含算法5.2 ACC語言的Tableau算法5.2.1 ACC表定義5.2.2 構(gòu)造ACC表5.2.3 ACC語言的Tableau算法性質(zhì)5.3 SL語言的Tableau算法5.3.1 SL定義5.3.2 SL語言的Tableau算法性質(zhì)5.4.SHI語言的Tableau算法5.5 SHIF言的Tableau算法5.6 ABox推理5.7 小結(jié)習題第6章 語義web查詢與推理6.1 RDF查詢與推理6.1.1 Sesame6.1.2 3Store6.1.3 RDF Store6.1.4 Kowari6.1.5 Jena26.1.6 SOR6.1.7 P2P存儲6.2 OWL推理6.2.1 推理機框架6.2.2 常用推理系統(tǒng)6.2.3 測試基準6.2.4 不一致推理6.3 規(guī)則推理6.3.1 Prolog6.3.2 前向鏈和反向鏈6.4 本體和規(guī)則的集成6.5 小結(jié)習題下篇 語義Web應(yīng)用第7章 本體工程7.1 本體7.1.1 本體定義7.1.2 本體構(gòu)成7.2 本體構(gòu)建7.2.1 構(gòu)建準則7.2.2 構(gòu)建方法7.2.3 評價標準7.3 本體管理7.4 本體開發(fā)平臺7.4.1 Proteg7.4.2 NeOn7.4.3 SWOOP7.5 模型驅(qū)動的本體工程7.5.1 傳統(tǒng)的本體管理系統(tǒng)7.5.2 模型驅(qū)動的本體管理體系結(jié)構(gòu)7.5.3 本體定義元模型7.5.4 基于EMF的本體工程系統(tǒng)7.6 本體匹配7.6.1 本體匹配方法7.6.2 可用于本體匹配的相關(guān)工作7.6.3 分析總結(jié)7.7 本體學習7.7.1 基于文本的本體學習7.7.2 基于其他資源的本體學習7.7.3 相關(guān)研究7.7.4 分析總結(jié)7.8 小結(jié)習題第8章 語義web應(yīng)用8.1 語義Web應(yīng)用的一般框架與典型應(yīng)用8.1.1 語義Web應(yīng)用的一般框架8.1.2 語義Wiki8.1.3 Linking Open Data8.1.4 語義信息管理8.1.5 語義信息檢索8.2 基于語義的面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)8.2.1 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)8.2.2 SOA相關(guān)技術(shù)8.2.3 SOA中的語義互操作8.3 基于語義的社會網(wǎng)絡(luò)分析8.3.1 社會網(wǎng)絡(luò)分析8.3.2 知識管理中的社會網(wǎng)絡(luò)分析8.3.3 語義Web和社會網(wǎng)絡(luò)分析8.4 其他語義Web應(yīng)用8.4.1 Dynamic View8.4.2 語言網(wǎng)格8.4.3 Freebase8.4.4 Word Net8.4.5 GO8.4.6 Open Cyc8.4.7 RDFa8.5 小結(jié)習題第9章 語義web實驗9.1 實驗描述9.2 主要人物關(guān)系9.3 本體重用9.4.構(gòu)造主要人物關(guān)系知識庫9.4.1 設(shè)計原則9.4.2 設(shè)計方法9.5 實驗分析9.5.1 知識庫查詢9.5.2 注意事項9.6 小結(jié)習題第10章 語義web未來展望10.1 Web2.010.2 語義Web中存在的問題10.3 展望未來10.3.1 數(shù)據(jù)空間10.3.2 Web3.010.4 小結(jié)習題附錄A OWL構(gòu)子及其作用描述附錄B 使用Pellet推理機進行帶推理查詢的源代碼參考資源

章節(jié)摘錄

插圖：上篇 語義Web原理第1章 語義Web概念1.1 什么是語義WebTim Bemers-Lee在20世紀90年代初提出HTML、HTTP和萬維網(wǎng)(World Wide Web，簡稱Web)，被人們譽為萬維網(wǎng)之父。根據(jù)他的設(shè)計，Web不僅是人與人交互的信息空間，而且是語義豐富的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，既能夠被人瀏覽，也能夠利用計算機程序執(zhí)行操作。這一Web遠景被稱為語義Web(Semantic web)。簡單地講，語義Web是以某種方式鏈接，使全球范圍內(nèi)的計算機均可處理的信息網(wǎng)，并通過標準、標記語言和處理工具對Web進行擴展。有些學者認為，語義Web的名字取得不合適，語義容易讓人聯(lián)想計算機科學領(lǐng)域的形式語義，而形式語義很難應(yīng)用于豐富多彩、千變?nèi)f化的Web。也有學者認為，應(yīng)該將語義Web稱為數(shù)據(jù)Web(The Web of Data或Data Web)、實體W曲(The Web of Entity或EmityW曲)，這樣可以體現(xiàn)語義Web不是文檔W曲，而是數(shù)據(jù)Web。還有學者認為，語義Web強調(diào)的不是語義，而是Web。本節(jié)給出國際萬維網(wǎng)聯(lián)盟(world Wide Web Consortium，W3C)和Tim Bemers.Lee對語義Web的定義，討論語義Web的目標和層次模型。1.1.1 語義Web的定義Web起源于1989年3月，當時歐洲量子物理實驗室開發(fā)了主從結(jié)構(gòu)分布式超媒體系統(tǒng)。人們只要采用簡單的方法，就可以通過Web迅速方便地獲得豐富的信息。在使用Web瀏覽器訪問信息資源的過程中，用戶無須關(guān)心技術(shù)細節(jié)，因此W曲在互聯(lián)網(wǎng)(Internet)上一經(jīng)推出就受到歡迎。l993年Web技術(shù)取得突破性進展，解決了遠程信息服務(wù)中的文字顯示、數(shù)據(jù)連接以及圖像傳遞的問題，使得Web成為Internet上非常流行的信息傳播方式。

編輯推薦

《語義Web原理及應(yīng)用》：語義Web從提出到現(xiàn)在，已經(jīng)有十年左右的發(fā)展歷史。由于語義Web自身的復雜性和語義數(shù)據(jù)的缺乏，決定了語義Web的發(fā)展道路崎嶇不平。近幾年來，隨著語義Web規(guī)范的不斷推出和語義數(shù)據(jù)的迅速增加，語義Web進入快速發(fā)展時期。Web 2.0、Wikipedia、Linking OpenData、DBLP等一些新技術(shù)、新資源被集成進來，《語義Web原理及應(yīng)用》正是在這樣的背景下撰寫完成的。《語義Web原理及應(yīng)用》首先介紹了語義Web的概念和基礎(chǔ)；接著描述了語義Web語言和描述邏輯語言；然后討論了描述邏輯推理和語義Web查詢與推理；在介紹了本體工程和語義Web應(yīng)用后，描述了語義Web實驗；最后展望了語義Web的未來。《語義Web原理及應(yīng)用》可作為語義Web的入門教材和參考書，適合所有對語義Web感興趣的讀者。

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