浙江大學計算機科學與技術學院陳華鈞教授/博導1第1節什么是知識表示浙江大學計算機科學與技術學院陳華鈞教授/博導4人類的自然語言，以及創作的繪畫和音樂、數學語言、物理模型、化學公式等都是人類知識的表示形式和傳承方式。具有獲取、表示和處理知識的能力是人類心智區別于其它物種心智的最本質特征，也是人腦智能的最本質特征。R.Davis,H.Shrobe,andP.Szolovits.WhatisaKnowledgeRepresentation?AIMagazine,14(1):17-KRKR=ComputationalModelofRealityR.Davis,H.Shrobe,andP.Szolovits.WhatisaKnowledgeRepresentation?AIMagazine,14(1):17-基于連續向量的知識表示基于連續向量的知識表示RDF，OWL，各種RuleLanguage等Tensor，各種Embedding，神經網絡表示等顯式知識、強邏輯約束、易于解釋、推理不易擴展隱式知識、弱邏輯約束、不易解釋、對接神經網絡Theessenceofintelligenceisreasoning,agoodstartingpointforunderstandingLearningwillonlybesolvedonceweknowwhatneedstobelearned,TheideathatTherearenopixelsorsymbolstringsinthehead.Allwehaveinourheadsisbigactivityvectorsthatcausemorebigactivityvectors.大腦中并沒有符號和圖像的存儲，而是一些BigActivitGeoffreyHinton.AetherialSymbols.Invitedtalk,AAAISpringSymposiumonKRR,StanfordUniversity,CA,March23-25,謝謝大家！第2節人工智能歷史發展長河中的知識表示浙江大學計算機科學與技術學院陳華鈞教授/博導描述邏輯是一階謂詞邏輯的可判定子集，主要用于描述本體概念和屬性，對于本體知識庫的構建提供了便捷的表達形式，是與知識圖譜例如：學生，已婚者：{x|Student(x)}，{x|Married(x)}描述邏輯的知識庫O:=<T，A>，T即Tbox，A即AboxTBox包含內涵知識，描述概念的一般性質定義:引入概念以及關系的名稱，例如：MotABox包含外延知識(又稱斷言知識)概念斷言—表示一個對象是否屬于某個概念，例如：Mother(Hele關系斷言—表示兩個對象是否滿足一定的關系，例如：has_chHornLogic是一階謂詞邏輯的子集，主要特點是表達形式簡單，復雜度低。著名的Prolog語言就是基于Horn邏輯設計實現的。原子Atomsp(t1,t2...,tn)，p是謂詞，ti是項（變量或者常量），例子:has_child(X,Y)規則Rules由原子構建:H:-B1,B2,...,Bm.H稱為Head；B1,B2,...,Bm稱為Body，例子：has_child(X,Y):-has_son(X,Y)事實Facts：Feigenbaum研制的化學分子結構專家系統DENDRALShortliffe研制的的診斷感染性疾病的專家系統MYCIN框架理論的基本思想：認為人們對現實世界中事物的認識都是以一種類似于框架，并根據實際情況對其細節加以修改、補充，從而形成對當前事物的認識。1968年J.R.Quillian在其博士論文中最先提出語義網絡，把它作為人類聯想記(reproductionegg-laying))))WordNet是最著名的詞典知識庫，主要用于詞義消歧。WordNet由普林斯頓大WordNet主要定義了名詞、動詞、形容詞和副詞之間的語義關系。例如名詞），這些方法各有優缺點，但都有一個共同的缺點是知識的獲取過程主要依靠專謝謝大家！第3節知識圖譜的符號表示方法浙江大學計算機科學與技術學院陳華鈞教授/博導KnowledgeGraphismoreexpressivethanpuregraphbutlesscomplexthanformallogicOWLOWL與Ontology簡單圖建模有向標記圖簡單圖建模有向標記圖RDF&PropertyGraph屬性圖的優點是表達方式非常靈活，例如，它允許為邊增加屬性，非常便于表屬性圖的缺點是缺乏工業標準規范的支持，由于不關注更深層的語義表達，也在屬性圖的術語中，屬性圖是由頂點（Vertex邊（Edge標簽（Label關系類型還有屬性頂點也稱為節點（Node），邊也稱為關系在屬性圖中，節點和關系是最重要的實體。節點上一個標簽、一個開始節點和結束節點。關系的方向的標簽使得屬性圖具有語義化特征。和節點一樣，關系也可以有屬性，即邊屬性，可以通過在關系上增加屬性給圖算法提供有關邊的元信息，如創建時間等，此外還可以通過RDFRDF代表ResourceDescriptionFramework(資源描述框架)AnRDFtriple（S,P,O）encodesastatement—asimplelogicalexpression,orclaimabouttheworld.(subject(主),predicate(謂),object(賓))(subject(浙江大學),predicate(位于),object(杭州))Class,subClassOf,type,Property,subPropertyOf,Domain,ROntologyisthephilosophicalstudyofthenaturcategoriesofbeingan——-Merriam-WebsterOntologyinComputerScienceandArtifiWebOntologiesOntologiesbasedonwebstandardssuchasRDF-Schema：Class,subclass,Property,subProperty……ComplexClasses:intersection,unionandcoPropertyRestrictions:existentialquantification,universalquantification,hasValueCardinalityRestrictions:maxQualifiedCardinality,minQualifiedCardinality,qualifiedCardinalPropertyCharacteristics:inverseOf,SymmetricProperty,AsymmetricProperty,propertyDisjointWith,ReflexiveProperty,FunctionalPropeexp:運動員owl:exp:運動員owl:equivalentClassexp:體育選手exp:獲得owl:equivalentPropertyexp:取得exp:運動員Aowl:sameIndividualAsexp:小明2.聲明屬性的傳遞性exp:ancestorrdf:typeowl:TransitivePropertyexp:小明exp:ancestorexp:小林；exp:小林exp:ancestorexp:小志推理得出：exp:小明exp:ancestorexp:小志.exp:ancestorowl:inverseOfeexp:小明exp:ancestorexpexp:ancestorowl:inverseOfeexp:小明exp:ancestorexp推理得出：exp:小林exp:descendantexp:小明exp:hasMotherrdf:typeowl:Functexp:hasMother是一個具有exp:hasMotherrdf:typeowl:Functexp:hasMother是一個具有exp:friendexp:friendrdf:typeowl:SymmetricPropertyexp:小明exp:friendexp:小林推理得出：exp:小林exp:friendexp:小明exp:Personowl:allValuesFexp:Personowl:onPropertyexp:Personowl:allValuesFexp:Personowl:onPropertyexp:hasMother在主語屬于exp:Person類的時候，賓語7.聲明屬性的局部約束：存在限定8.聲明屬性的局部約束：基數限定7.聲明屬性的局部約束：存在限定8.聲明屬性的局部約束：基數限定9.聲明相交的類exp:SemanticWebPaperowl:someValuesFexp:SemanticWebPaperowl:onPropertyexexp:publishedIn在主語屬于exp:SemanticWebPaper類的時候，賓exp:Personowl:cardinality“1”^^xsd:integerexp:Personowl:onPropertyexp:hasMotherexp:hasMother在主語屬于exp:Person類的時候，賓語的取值只能有一個；“1”的數據類型被聲明為xsd:integer；這是基數約束，本質上屬于屬性的局部約束。exp:Motherowl:interse_tmprdf:typerdfs:Collection_tmprdfs:memberexp:Person_tmprdfs:memberexp:HasChildren_tmp是臨時資源；它是rdfs:Collection類型，是一個容器；它的兩個成員是exp:Person，exp:HasChildren；上述三元組說明exp:Mother每一種子語言是前述語義表達構件的一類集合，并有相應的復雜度分析OWL2RL在擴展RDFS表達能力的同時，保持了較低的復雜度；QL代表query專為基于大規模的查詢設計。OWL2EL專為概念術語描述，推理而設計，在生物醫療領域廣泛應用，如臨床醫療術語本體屬性圖是工業界最常見的圖譜建模方法，屬性圖數據庫充分利用圖結構特點做了性能優化，實用度高，但不支持符號推理。RDF是W3C推動的語義數據交換標準與規范，有更嚴格的語義邏輯基礎，支持推理，并兼容更復雜的本體表示語言OWL。提供了更多可供選用的語義表達構件。描述邏輯可以為知識圖譜的表示與建模提供理論基礎。描述邏輯之于知識圖譜，好比關系代數之于關系數據庫。謝謝大家！第4節知識圖譜的向量表示方法浙江大學計算機科學與技術學院陳華鈞教授/博導WordEmbedding/詞嵌入=WordVectors/詞向量=DistributedRepresentations/詞的分布式表示任意兩兩之間相似度為0（Subject，Predicate，Object）h+r=t(Rome,is-capital-of,知識圖譜中的三元組對每個三元組(h,r,t)的優化目標：每個三元組的目標函數:(h,r,t)的score(h,r,t)的score(h,r,t)的負樣本的score負樣本的構造：隨機替換h或tis-capital-off