黄智生 Zhisheng Huang 荷兰阿姆斯特丹自由大学计算机科学系 Vrije University Amsterdam h uang@cs.vu.nl

1. 网络， 逻辑，与知识社会--论语义网的逻辑基础及其应用Web, Logics, and Knowledge-based Society--On the Logical Foundation of the Semantic Web and its Applications 黄智生 Zhisheng Huang 荷兰阿姆斯特丹自由大学计算机科学系 Vrije University Amsterdam huang@cs.vu.nl

2. Outline • 逻辑，推理与知识社会 • 网络与知识社会 • 语义网的逻辑基础 • 语义网与本体技术应用实例 • 结论 2009 Beijing

3. 逻辑，推理与知识社会 • 一个现代中国知识分子不断探寻的问题：中国文化与如何走向现代化 2009 Beijing

4. 2009 Beijing

5. 逻辑，推理与知识社会 • 无所不在的逻辑推理与决策判断问题 • 逻辑推理， 管理水平与执政能力 • 网络信息资源与知识社会 2009 Beijing

6. 逻辑与科学Logics and Sciences • 一部人类文明史就是一部人类思想发展史，也就是一部基于逻辑分析的科学思维的发展史。 • 基于逻辑的分析方法已经成为现代科学的基石，贯串着科学领域的方方面面。 • 它不仅是所有自然科学领域的方法论基础，也是所有社会科学领域的方法论基础。 2009 Beijing

7. 避免对逻辑的一个常见误解Avoiding a Pervasive Misunderstanding on Logics • 逻辑理论实际上是一个规范性的（normative）理论，而不是一个描述性的（descriptive）理论， 也就是说，它并不是来描述人类究竟是采用何种形式来推理的，而是来研究人类应如何更有效地进行推理的。 2009 Beijing

8. 现代科学与逻辑思辩方法 • 斯宾诺莎（1632-1677）（荷）：伦理学 • 笛卡尔（1596-1650）（法）：第一哲学的沉思 • 牛顿（1643-1727）（英）：力学体系 • 罗素 （1872-1970）（英）数理逻辑与现代数学 • 布劳维尔（1881-1966）（荷）：直觉主义逻辑 2009 Beijing

9. 分析性思维的基本法则 • （定义优先原则）避免在基本定义上的误解，先要把基本定义说清楚； • （公理约定原则）基本公理是一种约定，而不必证明； • （逻辑推论原则）只要同意了基本定义和基本公理，结论从逻辑推理中自然获得； • （公理自明原则）：由于公理是一种约定，故要尽可能地自明； • （最少公理原则）：由于公理是容易引起争议的，要尽可能地少。 2009 Beijing

10. 从我们身边每天发生的事情说起 2009 Beijing

11. 众说纷纭话“感恩” • 不应该取消，既然主动资助别人，主观上就不应图回报 • 应该取消，不知感恩的人很难期望他们将来回馈社会。 • 鄙视这些要求大学生感恩的企业家。贫穷的大学生不是叫花子！他们一心放在学习上，将来为社会做了贡献就是对你最大的回报。 2009 Beijing

12. 众说纷纭话“感恩” • 这是一个社会问题,中国应该把素质教育当做重点课程,都读大学还不会感恩这是中国教育界的失败 • 人是社会动物，对别人的善意做出正确的反馈是基本的道理，如果连这点游戏规则都不懂的话，那读这么多书简直 就是浪费！ • 上学是他们应有的权利!靠别人捐助施舍才得到,该感谁的恩? • 滴水之恩，涌泉相报！ 2009 Beijing

13. 感谢的逻辑 • Thank i,j [doj(a)]  [doj(-a)]  done(j,a) (Ui()> Ui())  (Uj ()> Uj()). 某甲应该就某事感谢某乙当且仅当某乙是该事的行动者而且某甲从中得到好处（utility）而某乙从中失去好处。 2009 Beijing

14. 弱感谢标准 • Thank i,j [doj(a)]  [doj(-a)]   done(j,a) (Ui()> Ui()) 某甲应该就某事感谢某乙当且仅当某乙是该事的行动者而且某甲从中得到好处。 2009 Beijing

15. 感谢与义务 • Thank i,j [doj(a)]  [doj(-a)]   done(j,a) Ojdone(j,a)  (Ui()> Ui())  (Uj ()> Uj ()) 某甲应该就某事感谢某乙当且仅当 某乙是该事的行动者而且某甲从中得到好处而某乙从中失去好处而且某乙没有义务必须这么做。 2009 Beijing

16. 感谢与认知 • Thank i,j Ki[doj(a)]  Kj[doj(-a)]   done(j,a)  Ki(Ui()> Ui())  Ki(Uj()> Uj()) 某甲应该就某事感谢某乙当且仅当某乙是该事的故意行动者以使某甲从中得到好处。 2009 Beijing

17. 感恩 某甲应该就某事感恩某乙当且仅当 某乙是该事的行动者而且某甲从中得到极大好处而某乙从中蒙受许多损失。 • Gratitude i,j [doi(a)]  [doi(-a)]   done(j,a)  (U i()-U i())>Gi (Uj()-Uj()) >Gj). 2009 Beijing

18. 弱感恩标准I 某甲应该就某事感恩某乙当且仅当 某乙是该事的行动者而且某甲从中得到好处而某乙从中蒙受许多损失。 • Gratitude i,j [doi(a)]  [doi(-a)]   done(j,a)  (Uj()>Uj()) (Uj()-Uj()) >Gj). 2009 Beijing

19. 弱感恩标准II 某甲应该就某事感恩某乙当且仅当 某乙是该事的行动者而且某甲从中得到极大好处。 • Gratitude i,j [doj(a)]  [doj(-a)]   done(j,a)  (Ui()-Ui()) >Gi. 2009 Beijing

20. 感谢与信息传递 • Thank i,j [doj(a)]  [doj(-a)]   done(j,a) Ojdone(j,a)  (Ui()> Ui())  (Ui()> Ui()) 说声谢谢 等于 进行下列言语确认行动： 1) （主体角色的确认）：是您为我作了这件事； 2）（利益转移的确认）：从中我得了好处而您蒙受了损失； 3）（义务免除的确认）您本没有义务这么做。 2009 Beijing

21. 不感谢意味着什么？ • 使用逻辑方法进行推算： Thank i,j  （[doj(a)]  [doj(-a)]   done(j,a)） V Ojdone(j,a) V（ (Ui()> Ui())  (Ui()> Ui()) ） 不道谢 等于 作了下列言语行动之一： 1) （主体角色的否认）：不是你为我作了这件事； 或者 2）（利益转移的否认）：从中我没得了好处或你没蒙受什么损失； 或者 3）（义务的确认）你这么做是应该。 2009 Beijing

22. 分析的结论 • 贫困大学生不必感恩企业家的资助，应为每年一千元的支持不构成该感恩的标准。 • 贫困大学生应该向企业家致谢，应为无论采取何种标准，都构成应该致谢的事情。 • 懂得致谢是所有文明人都应该知道的一种行为规范。 • 企业家有理由终止资助，因为没有信息渠道可以表明受助大学生懂得文明规范。 2009 Beijing

23. 2009 Beijing

24. 逻辑的作用 • Thank i,j Ki[doj(a)] Kj[doj(-a)]   done(j,a) Ojdone(j,a) (Ui()> Ui())  (Ui()> Ui()) • Ki ： 知识与相信的逻辑（Logic of knowledge and belief) • [doj(a)]： 动态逻辑(Dynamic Logic) • Ui()> Ui()： 偏爱逻辑(Preference Logic) • Ojdone(j,a)：义务逻辑（Deontic Logic） • 命题逻辑(Propositional Logic) • 一阶谓词逻辑(First Order Predicate Logic) 2009 Beijing

25. 推理与模糊性 • 不确定性通过多种定义来体现 • 多个前提的共同结论构成模糊推理的下界 • 从至少一个前提推出的结论构成模糊推理的上界 2009 Beijing

26. 逻辑与判断：更多的例子 • 南京彭宇案：概率推理，常识推理与司法论证 • 何祚庥炮轰中医：陈晓旭就是被中医害死的： 因果推理问题 • 中国牙膏:二甘醇问题：关于安全的推理 • 岳飞文天祥是否是民族英雄？语言哲学与时间推理问题 • 接受库哈斯的央视大楼解释也是崇洋媚外:关于信息来源权威性的推理和寓意的逻辑 • 。。。。 2009 Beijing

27. 2009 Beijing

28. 2009 Beijing

29. 郑州官员“说话门”事件 • 据中央人民广播电台经济之声2009年6月17日报道，河南郑州市须水镇西岗村原本被划拨为建设经济适用房的土地被开发商建了别墅和楼中楼，记者对郑州市规划局进行采访时遭到副局长质问：是准备替党说话，还是准备替老百姓说话? 2009 Beijing

30. 一个来自实际生活的例子 • Disjoint（执政者， 执政者） 即执政者与非执政者是（完全）不一样的 • Disjoint（从执政者角度说话， 从非执政者角度说话） • 即从执政者角度说话与从非执政者角度说话是（完全）不一样的 • 从X角度说话=>替X说话 • 即从X角度说话就表明了是替X说话 2009 Beijing

31. 一个来自实际生活的例子（续） • 党 =执政者 即党等于执政者 • 老百姓=非执政者 即老百姓等于非执政者 • 是否可以推出下列结论？ • Disjoint（替党说话， 替老百姓说话） • 你是准备替党说话，还是准备替老百姓说话? 2009 Beijing

32. 万维网: 影响和展望WWW: Its impacts and visions 2009 Beijing

33. 网络1.0Web1.0 2009 Beijing

34. 网络2.0Web2.0 2009 Beijing

35. 对网络3.0的期待Expectations on Web3.0 从字面上看对Web3.0的特征期待： • 新颖性(Novelty)： 它不同于已有的Web1.0和Web2.0的技术，它能提供全新的一代网络服务模式(即为什么不是Web1.0或Web2.0） • 可行性(Achievability)：它在现有的网络环境下，经过努力是可能实现的， 它并不存在不可逾越的技术障碍（即为什么不是Web4.0或更高）。 • 迫切性(Urgency)：它提供网络服务是当前社会迫切需要的，它的技术引入是能够对社会产生重大影响。（即为什么只能是Web3.0） 2009 Beijing

36. 网络3.0的种种说法Varieties of Web 3.0 • 网站内的信息可以直接和其他网站相关信息进行交互，能通过第三方信息平台同时对多家网站的信息进行整合使用；用户在互联网上拥有自己的数据，并能在不同网站上使用；完全基于Web，用浏览器即可以实现复杂的系统程序才具有的功能。 • 机器要思考了， 采用人工智能技术，这就是Web3.0。 • Web3.0将以网络化和个性化为特征. 一是数据和应用不需要在计算机上运行，可以全部存储在网络服务端；二是在任何一台电脑上，甚至在电话和电视上，只要打开浏览器就能进入自己的世界。 • Web3.0将由一些很小的网上应用程序组成 ， 即不同网站间的服务的融合和集成 。 2009 Beijing

37. 网络3.0Web3.0 2009 Beijing

38. 网络1.0 – 网络2.0 – 网络3.0Web1.0 – Web2.0 – Web3.0 • 网络1.0： 文件网 • Web1.0: Web of documents • 网络2.0： 人际/社会网 • Web2.0: Web of persons • 网络3.0： 数据网 • Web3.0: Web of data (semantics) 2009 Beijing

39. 网络发展整体观 2009 Beijing

40. 语义联接的好处：从一个实例说起Advantages of Linked Data 2009 Beijing

41. 数据联接的好处：小结 • 现有的网页是供人们阅读的，不便于机器自动处理，数据联接便于机器自动处理 • 文件联接在局部文字上只允许一个链接，而数据联接对局部文字支持多重链接 • 文件联接只提供部分文字链接，而数据联接保证全文链接 • 基于关键词的搜索引擎如Google虽然看起来支持全文检索，但它不能区分同一个词的不同含义，这对于人名，地名等重复性频率较高的问题领域处理尤其困难，而且在许多具体应用领域一词多义的情形比比皆是。 2009 Beijing

42. 数据联接的统一概念格式 • 三元组(Triple)方法: <subject, predicate, object> 例子：<zhishengHuang, isStaffof, VrijeUnivAm> • 提供网络资源的描述能力 例子：<http://wasp.cs.vu.nl/~huang, isStaffof, http://www.vu.nl> • 提供语义的唯一标识 • 让数据内容独立于表达形式 • 提供初步的语义推理能力 2009 Beijing

43. 为什么推理支持是必要的？ 例子：从ZhishengHuang是自由大学的雇员和自由大学在阿姆斯特丹，能够推出ZhishengHuang在阿姆斯特丹工作。 <ZhishengHuang, isStaffof, VrijeUnivAm> <VrijeUniv, inCity,Amsterdam>, <?x, isStaffof, ?y>,<?y,inCity,?z> -><?x,worksin,?z> =》<ZhishengHuang, worksin, Amsterdam> 2009 Beijing

44. 语义网与本体Semantic Web and Ontologies 2009 Beijing

45. 资源描述框架Resource Description Framework(RDF) Triple: T(subject, attribute, values) Creator Zhisheng http://wasp.cs.vu.nl/sekt/dig/dig.pdf Cees Creator • Metadata is machine understandable information about web resources or anything that has an URI, it is represented as a set of independent assertions: <rdf:Description about="http://wasp.cs.vu.nl/sekt/dig/dig.pdf"> <dc:Creator rdf:ressource="http://www.cs.vu.nl/~huang"/> <dc:Creator rdf:ressource="mailto:ctv@cs.vu.nl"/> </rdf:Description> 2009 Beijing

46. 资源描述框架模式RDF Schema (RDFS) • RDFS defines vocabulary for RDF • Organizes this vocabulary in a typed hierarchy • Class, subClassOf, type • Property, subPropertyOf • domain, range 2009 Beijing

47. RDFS Person subClassOf subClassOf range domain PhDStudent Professor hasSuperVisor type type Prof. Qu Hu，W 2009 Beijing

48. 本体的主要特征Key features of an Ontology • 概念层次性Concept hierarchy, • 概念包含关系concept subsumption • 特殊与一般关系InstanceOf Relation (Instances) • 部分与整体关系PartOf Relation (property) 2009 Beijing

49. 描述逻辑 Description Logic Knowledge Base Tbox (schema) Man ´ Human u Male Happy-Father ´ Man u9 has-child Female u … Interface Inference System Abox (data) John : Happy-Father hJohn, Maryi : has-child 2009 Beijing

50. Basic Description Logic: AL • Concept Expressions: • A (atomic concept) •  (universal concept) •  (bottom concept) •  A (atomic negation) • C ⊓D (intersection) • R.C (value restriction) • R.T (limited existential quantification) where A is a concept name, C and D are concept expressions, and R is a role expression 2009 Beijing