语义层次的知识推理研究

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1、语义层次的知识推理研究蔡畅李宏伟李勤超（信息工程大学测绘学院，河南郑州450052）摘要：语义Web作为新一代Web正倍受关注，本体语言等已成为现今语义Web上的规范语言。本文在介绍语义网络表示的基础上，讨论了基于本体的知识推理方法，列举了当前一些典型的推理机。关键词：语义Web、本体、知识推理引言语义Web(SemanticWeb)是当前万维网基于语义的扩展，它是1999年由万维网创始人TimBerners—Lee等人提出的，Web发展到语义Web，经历了三个阶段：第一个阶段是以阅读者浏览为主的简单HTML页面；第二个阶段是当前主流的Web页面,它的特点是进一步体现了人与机器的信息交互功能

2、，实现了从面向人浏览到适合机器处理的转变；而语义Web则通过增加信息内容[1]的语义注解来实现机器对信息的自动处理。因此，语义Web(SemanticWeb)要求机器“理解”网络资源，使得计算机程序能够对网络资源进行分析和推理．本体(ontology)技术的出现，使得实现一个人和机器共同识别的网络成为可能，成为语义网上技术的关键突破．本体可以被描述为一个可共享的语义概念集，用户可通过本体中的语义关系对信息资源进行查询和描述．同时，由于本体建立在机器可识别的句法结构上，机器在处[2]理本体时可以充当人的角色对语义概念进行识别，使网络更加的智能化。本文在介绍语义网络表示的基础上，讨论了基于本体的

3、知识推理方法，列举了当前一些典型的推理机。1、知识与推理Feigenbaum认为知识是经过削减、塑造、解释和转换的信息。简单地说，知识是经过加工的信息。Bernstein说知识是特定领域的描述、关系和过程组成。一个高水平的智能人工智能系统需要有关的事实知识、规则知识、控制知识和元知识。其中，事实是特定条件下既成的知识，常以“...是...”的形式出现。如事物的分类、属性、事物间关系、客观事实等，属于低层的知识。如海水是蓝色的；规则是有关问题中与事物的行动、动作相联系的因果关系知识，是动态的，常以“如果...那么...”形式出现。推理是按照某种策略由已知判断推出另一种判断的思维过程。在专家系统

4、中，推理是以知识库中的已有知识为根据的，是一种基于知识的推理。按照控制策略，推理可分为正向推理、反向推理、双向推理。正向推理的基本思想是：从问题已有的事实（初始证据）出发，正向使用规则，当规则的条件部分与已有的事实匹配时，就把该规则作为可用规则放入侯选规则队列中，然后通过冲突消解，在侯选队列中选择一条规则作为启用规则进行推理，并将其结论放入数据库中，作为下一步推理时的证据。如此重复这【3】个过程，直到再无可用规则可被选用或者求得了所要求的解为止。反向推理是首先提出某个假设，然后寻找支持该假设的证据，若所需的证据都能找到，说明原假设是正确的；若无论如何都找不到所需要的证据，则说明原假设不成立，

5、此时需要另做新【3】的假设。双向推理是指两种推理相结合。2、语义知识的表示在语义表示时，常用槽（slot）与填槽表示方法表示表示一个事物同其各个部分间的分类知识。语义网络简单形式是对知识的有向图表示。一个语义网络是由一些以有向图表示的三元组（结点1，弧，结点2）连接而成。结点表示概念、事物、事件等。结点分为在弧的头部和在弧的尾部，前者称之为对象结点，后者称为值结点。弧是有方向和有标注的。弧上的标注表示结点1的属性或结点1和结点2之间的关系。例如：事实“海水是蓝色的”，可表示成：颜色海蓝色例如：规则“如果A那么B”，可表示成：ＡＢ这样，事实与规则的表示法仅仅由弧上的标注区别开来。从逻辑表示法来

6、看，一个语义网络相当于一组二元谓词，两个个体之间的关系由弧及其上标注的关系谓词P来体现。结点间的关系有isa，a-part-of，is型(1)isa用来表示具体-抽象关系，或说表示一种隶属关系，具体层结点可继承抽象层结点的属性。isa教研室教学机构(2)a-part-of用来表示部分-全体关系。其特点是part-of关系下各层结点的属性可能是很不相同的。apartof学院大学(3)is用于表示一个结点是另一个结点的属性。属性的范围比较广泛，可以是任何一种动作和行为。is张三教授图1是简单的教师语义网络结构图is(学习)课程学生Is(开设)is(教授)APartofisa张三教师大学班级APa

7、rtofAPartofAPartofAPartof教研室学院图1简化的教师语义网络3、语义层次的推理推理时涉及命题真值（即真与假）的推理称为语义推理。语义推理时，要考虑命题的真假意义。这与人们通常推理的习惯是一致的。因为在推理时，人们自然或不自然地要考虑到所讨论命题的真与假。比如，数学推理都是在假设前提为真的情况下，证明结论也为真。在证明过程中，总是认为命题非真即假，也就是说推理是涉及命题语义的。在数理逻辑中