知识表示与知识图谱

• 知识支撑
  • 人类理解需要
  • 机器也需要
• 知识工程
  • 手段：信息技术
  • 特点：高效率、大容量
  • 目标：获取并利用知识与信息的技术
  • 例子
    • 第一个专家系统：费根鲍姆
    • 知识工程语言TUILI--1982--陆汝衿
    • 专家系统开发环‘天马’--1987---陆汝衿
  • 包括
    • 知识表示
      • 定义
        • 对事物本身的替代---可以通过思考，不用行动，确定事物的来龙去脉前因后果

          

        • 是本体约定（ontological commitment）的集合
          • 用什么术语（terms）
            羊叫羊？​
      • 方法
        • 自然语言（最广泛，对人友好
        • 符号表示方法 @符号知识表示
          • 谓词逻辑
            • 谓词：
              • 词组，
              • 用途：描述对象属性、或对象间关系
            • 命题
              • 谓词--用于其一个term元祖
              • 表示：一个属性或objects之间的关系
                • Brother(John,Fred)
                • Left-of(Square1,Square2)
              • 语义：在特定场景（interpretation中的真假值
              • 复杂命题：通过逻辑连词构建

                

              • 量词：全称量词和存在量词--

                

                • 目标：无需枚举

                  

          • 语义网（semantic net
            • 启发idea
              • 人脑记忆：信息片段的连接
              • 相关概念好回忆
            • 是通过语义关系连接的概念网络(语义关联）
            • 表示为：相互连接的
              • 节点---实体、属性、事件、值
              • 边---关系
                • Is-A属于一类
                • instance-Of实例
                • part-Of 部分
                • Modifiles: on /down/up/bottom/moveto……
                • 领域特定关系
                  • 医疗：症状、治疗、病因……
                  • 金融：收购、持有、母公司……
              • 示例

                

          • 框架
            • 思想：以框架记忆，新事物=框架+补充
            • 表示
              • Frame：一个典型知识---
                • slot的集合---》
                  • 表名其与框架相关的对象
                    • 可以是其他frame/Procedure/slot
                  • 槽名(slot names
                  • 槽值（slot fillers
                • 两类Frame
                  • 类Frame--面向对象中的Class-----subclass_of->Class Frame(父类）---可继承默认属性
                  • 实例--Object---instance_of->Class Frame
                  • Slots---variables/methods
            • 分类
              • 静态的

                

              • 动态的
              • 过程性的
          • 脚本--剧本/函数
            • 与框架类似
            • 是描述特定上下文中原型事件的序列的结构化表示
            • 一组槽---特定领域内一组事件的发生序列
              • 一组紧密相关的动作
              • 改变状态的框架
            • 组成元素
              • 进入条件
                • 进入的前提
              • 变量
                • 角色
                  • 出现人物的槽
                • 道具
                  • 出现物体的槽
              • 代码--场景
                • 事件发生的顺序
                • 一个时间--多个场景
                • 每个场景--可以使其他脚本
              • 输出--结局
                • 事件发生的结果
            • 示例

              

          • 语义网（semantic web--语义外
            • 数据万维网
              • 目标-使万维网变成全球开放知识共享平台
              • 技术：语义网

                

                

                • 目标
                  • 在web上发布结构化数据
                  • 在不同数据源的数据之间建立链接
                • 提供了一套描述数据而设计的表示语言和工具，---用于形式化地描述一个知识领域的概念、术语和关系
                  • HTML--文档间关系
                  • 描述事物间关系
                    1.用URI统一资源标识符--事物的名字2.查看URI时，提供有用的信息，用RDF、SPARQL标准​
                    • RDF
                      • 表述对象（web sources)间关系的简单语言
                      • 三元组：（subject，predicate，object)主谓宾---陈述对象的知识、对象间带类别的关系
                      • 是通用模型，可有多种格式

                        

                        
                        XML.T-Triples,N3,Json-LD……
                    • RDFS（S-Schema
                      • RDF的扩展
                      • 多了术语表--描述RDF资源的属性和类别
                        • 结构：层次体系结构

                          

                          • 类别子类别--Class,subClassOf,type
                          • 属性层次体系结构---Property,subPropertyOf
                          • 定义新术语---domain,range
                    • OWL--web Ontology Language本体语言
                      • 进一步提供了更多的术语来描述属性和类别
                        • 类别之间的关系--disjointness
                        • 基数cardinality--exactly one
                        • equality
                        • richer typing of properties
                        • characteristics of properties---symmetry
                        • 枚举类
                        • ……
                    • XML
                  • 缺点：本身面向互联网--复杂
                  • 体系

                    

              • 特征
                • 每个事物有唯一的URI
                • 事物间--链接关联
                • 事物之间链接显式存在并拥有类型
                • web上的数据的结构--显式存在
          • 知识图谱---万物皆有关 @知识图谱
            • 本质：语义网络（Semantic Net--

              

            • 节点---实体、概念
            • 边--实体/概念间的予以关系
            • 知识图谱把不同来源、不同类型的信息链接在一起形成关系网络--提供了从关系角度去分析问题的能力
            • 知识表示
              • 三元组Triple(head，relation,tail)

                

                
                是个概念，实际可以存在关系型数据库中--表的一行
                • 实体/概念：头head,尾tail
                • 关系/属性：relation
              • 概念
                • Node
                  • 概念（concept

                    

                  • 实体/实例entity/object/instance

                    

                  • 值value

                    

                    • 实体entity
                    • 字符串string
                    • 数字number
                    • 时间date
                    • 枚举（Enumerate
                  • 高阶三元组--嵌套
                    • 与时间地点相关
                      （（美国，总统，特朗普），开始时间，2017）
                    • 事件
                      • Compound Value Type (CVT)--符合值类型
                      • CVT是Freebase中的一种类型，用于表示每个条目由多个字段组成的数据。
                         A CVT is a type within Freebase, which is used to represent data where each entry consists of multiple fields.
                      • cvt在Freebase中用于表示复杂的数据。
                        CVTs are used in Freebase to represent complex data.
                • 边：关系

                  

                  • 是什么
                    • subcalss
                    • type
                    • relation
                    • property/attribute
                  • 分类
                    • Taxonomic relation--分类关系，用以分类
                      • is-a
                      • hypernym-Hyponym上下位
                    • Non-taxonomic relation
            • 缺点
              • 领域限制
                • 一些侧重于语言：wordNet，babeInet
                • 侧重于schema：Cyc,UMBEL
                • 侧重于fact:DBPedia,Yago
              • 对时空属性的建模
                • 对动态性的实体，如Event建模不足
                • Yago3在一定程度上考虑时间和地理属性
              • 完全自动构建
                • 自动构建是维护和保持知识图谱质量和覆盖的核心技术
            • 展望
              • 新的知识表示模型--本体引擎用来15年了
              • 新类型的知识图
                • 不再围绕实体和关系的存储--eg事件中心的KG
              • 自动构建技术
                • Freebase中，71%没有出生日期
                • 新技术Distant Supervision，KG embedding，知识集成，（如google的Knowledge Vault
    • 知识获取
    • 知识应用