【知识图谱】语义网络，语义网，链接数据和知识图谱

语义网络

对于初学者来讲，这个概念很容易和语义网（Semantic Web）相混淆。为了行文一致，除非特别说明，语义网络指Semantic Network，语义网指Semantic Web。

语义网络是由Quillian于上世纪60年代提出的知识表达模式，其用相互连接的节点和边来表示知识。节点表示对象、概念，边表示节点之间的关系。

语义网络的优点：

1. 容易理解和展示。

2. 相关概念容易聚类。

语义网络的缺点：

1. 节点和边的值没有标准，完全是由用户自己定义。

2. 多源数据融合比较困难，因为没有标准。

3. 无法区分概念节点和对象节点。

4. 无法对节点和边的标签(label，我理解是schema层，后面会介绍)进行定义。

简而言之，语义网络可以比较容易地让我们理解语义和语义关系。其表达形式简单直白，符合自然。然而，由于缺少标准，其比较难应用于实践。看过上一篇文章的读者可能已经发现，RDF的提出解决了语义网络的缺点1和缺点2，在节点和边的取值上做了约束，制定了统一标准，为多源数据的融合提供了便利。另外，RDF对is-a关系进行了定义，即，rdf:type（是rdf标准中的一个词汇，之后的文章会介绍）。因此，不管在哪个语义网络中，表达is-a关系，我们都用rdf:type，在语法上形成了统一。

语义网（Semantic Web）和链接数据（Linked Data）

语义网和链接数据是万维网之父Tim Berners Lee分别在1998年和2006提出的。相对于语义网络，语义网和链接数据倾向于描述万维网中资源、数据之间的关系。其实，本质上，语义网、链接数据还有Web 3.0都是同一个概念，只是在不同的时间节点和环境中，它们各自描述的角度不同。它们都是指W3C制定的用于描述和关联万维网数据的一系列技术标准，即，语义网技术栈。

语义网是一个更官方的名称，也是该领域学者使用得最多的一个术语，同时，也用于指代其相关的技术标准。在万维网诞生之初，网络上的内容只是人类可读，而计算机无法理解和处理。比如，我们浏览一个网页，我们能够轻松理解网页上面的内容，而计算机只知道这是一个网页。网页里面有图片，有链接，但是计算机并不知道图片是关于什么的，也不清楚链接指向的页面和当前页面有何关系。语义网正是为了使得网络上的数据变得机器可读而提出的一个通用框架。“Semantic”就是用更丰富的方式来表达数据背后的含义，让机器能够理解数据。“Web”则是希望这些数据相互链接，组成一个庞大的信息网络，正如互联网中相互链接的网页，只不过基本单位变为粒度更小的数据，如下图：

知识图谱

上一篇文章中，我们用平实的语言给出了知识图谱的定义和组织形式。用更正式的说法，知识图谱是由本体（Ontology）作为Schema层，和RDF数据模型兼容的结构化数据集。本体本身是个哲学名词，AI研究人员于上个世纪70年代引入计算机领域。Tom Gruber把本体定义为“概念和关系的形式化描述”，分别指实体的类层次和关系层次。我们以上篇文章罗纳尔多知识图为例，我们用IRI唯一标志的节点都是某个类的一个实例，每一条边都表示一个关系。罗纳尔多是一个人，里约热内卢是一个地点，我们用RDF来表示就是：

www.kg.com/person/1 rdf:type kg:Person.
www.kg.com/place/10086 rdf:type kg:Place.

关系我们也称为属性（Property），根据是实体和实体之间的关系还是实体和数据值之间的关系分为对象属性（Object Property）和数据属性（Data Property）。在图中，罗纳尔多和里约热内卢的关系（本例中是对象属性）与罗纳尔多和全名的关系（本例中是数据属性）用RDF就可以表示为：

www.kg.com/person/1 kg:hasBirthPlace www.kg.com/place/10086
www.kg.com/person/1 kg:fullName "Ronaldo Luís Nazário de Lima"^^xsd:string

这里kg:Person，kg:Place，kg:hasBirthPlace，kg:fullName是我们在Ontology中定义好的类和关系。

链接数据和知识图谱最大的区别在于：

1. 正如上面Open Linked Data Project所展示的，每一个圆圈代表一个独立存在和维护的知识图谱；链接数据更强调不同RDF数据集（知识图谱）的相互链接。

2. 知识图谱不一定要链接到外部的知识图谱（和企业内部数据通常也不会公开一个道理），更强调有一个本体层来定义实体的类型和实体之间的关系。另外，知识图谱数据质量要求比较高且容易访问，能够提供面向终端用户的信息服务（查询、问答等等）。

四、总结

本文介绍了和知识图谱相关的几个早期概念，以及他们之间的异同。在下一篇文章当中，我们将会介绍语义网技术栈中比较基础和重要的技术标准：RDF，RDFS和OWL。另外，会结合实践，让读者学会用protege自顶向下地构建自己的本体结构。