什么是计算机科学中的“本体论”

最近看用户画像,里面提到了本体论。故把知乎一个回答放于此地。

一、本体的概念

本体的概念有两层意思,一层是哲学层面的意思,一层是引申到信息科学中的语义层面的意思。
举个最通俗的例子来解释一下这两层意思,我们就拿苹果来举例。关于苹果的描述可以有很多,这里取三个

  1. 苹果
  2. apple
  3. (苹果的图片)


也就是说,中文的“苹果”,英文的“apple”和“苹果的图片”都可以让人知道是在表示苹果这样东西。那么在哲学层面,苹果这样东西就是亚里士多德口中的“实体”,巴门尼德口中的“存在”,和本体论中所说的“本体”。而“苹果”,“apple”和“苹果的图片”就统统是描述这个“本体”的符号。
因此通过上面这个例子我们就可以体会到,“本体”这个概念在哲学层面上是形而上的,是只可意会不可言传的,因为所有的描述都成为了“本体”的外在符号,我们世界上的所有图像、语言、我们看到的、听到的、感受到的,都成为符号到本体的某种映射。

那说完了哲学层面的意思,我们再看看信息科学中“本体”的意思,也就是题主问的语义web中“本体”的意思。
既然我们都已经理解了哲学层面上所有的符号到本体存在映射,那么语义层面就很好理解了,我们的主要目的就是要建立这样一种映射,举个简单的例子,我们就是希望把
{“THU”,"Tsinghua", "Tsinghua University","清华","清华大学"}
这个符号集都映射到“清华大学”这个“本体”上来。再深一层,我们建立了本体的集合,就可以去发掘本体之间深层的关系,有可能是“属性-本体”的关系,有可能是“子类-本体”的关系,也有可能是“本体-本体”的对立或者是近似关系。描述语义层面的本体关系的语言就是RDF和OWL等。

再深一层的话,在建立好本体之间的关系之后能干什么呢?我们就可以进行语义层面上的推理了啊,推理的结果可以映射回语言层面形成新的组合。举个例子:

  1. 我们把各民族表示苹果的语言都映射到“苹果”这个本体上,这是第一步本体映射;
  2. 苹果这个“本体”可以跟“名词主体”建立隶属关系,这是第二步建立本体之间的逻辑关系;
  3. “名词主体”可以跟在“动词主体”之后,形成动宾结构,我们在这个动宾结构之上,经过反映射,就可以实现各语种之间的翻译,这是逻辑推理和实际应用。

其实不仅限于语义Web,很多机器学习、自然语言处理和人工智能的方法都在做本体映射和推理,只是表现的形式不同罢了,所以也建议IT狗们能读一读“本体论”,“认识论”的书籍,说不定能有更深的认识。

二、常见的本体构成要素包括:

    个体(实例):基础的或者说“底层的”对象。
    类:集合(sets)、概念、对象类型或者说事物的种类。
    属性:对象(和类)所可能具有的属性、特征、特性、特点和参数。
    关系:类与个体之间的彼此关联所可能具有的方式。
    函数术语:在声明语句当中,可用来代替具体术语的特定关系所构成的复杂结构。
    约束(限制):采取形式化方式所声明的,关于接受某项断言作为输入而必须成立的情况的描述。
    规则:用于描述可以依据特定形式的某项断言所能够得出的逻辑推论的,if-then(前因-后果)式语句形式的声明。
    公理:采取特定逻辑形式的断言(包括规则在内)所共同构成的就是其本体在相应应用领域当中所描述的整个理论。这种定义有别于产生式语法和形式逻辑当中所说的“公理”。在这些学科当中,公理之中仅仅包括那些被断言为先验知识的声明。就这里的用法而言,“公理”之中还包括依据公理型声明所推导得出的理论。

    事件 (哲学):属性或关系的变化。
 

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