知识图谱学习笔记(三)——知识表示方法

知识表示方法

1.概述

1.1 知识分类

  • 陈述性知识:用于描述领域内有关概念、事实、事务的属性和状态等。
    1.太阳从东方升起
    2.一年有春夏秋冬四个季节
  • 过程性知识:用于指出如何处理与领域相关的信息,以求得问题的解。例如:
    1.菜谱中的炒菜步骤
    2.如果信道畅通,请发绿色信号
  • 元知识:关于知识的知识,包括怎样使用规则、解释规则、校验规则、解释程序结构等知识。

1.2 知识表示

知识表示可看成是一组事务的约定,以把人类知识表示成机器能处理的数据结构。对知识进行表示的过程就是把知识编码成某种数据结构的过程。

知识表示方法分为:

  1. 陈述性知识表示:将知识表示与知识的运用分开处理,在知识表示时,并不涉及如何运用知识的问题,是一种静态的描述方法。
  2. 过程性知识表示:将知识表示与知识的运用相结合,知识寓于程序中,是一种动态的描述方法。

1.3 知识表示准则

  • 表示知识的范围是否广泛
  • 是否适于推理
  • 是否适于加入启发信息
  • 是否适于计算机处理
  • 是否有高效的求解算法
  • 陈述性表示还是过程性表示
  • 能够表示不精确知识
  • 能够在同一层次上和不同层次上模块化
  • 知识和元知识能够用统一的形式表示
  • 表示方法是否自然

2. 一阶谓词逻辑表示法

一阶谓词逻辑以树立逻辑为基础,是到目前为止能够表达人类思维和推理的一种最精确的形式语言。其表现方式和人类自然语言也非常接近,容易为计算机理解和操作,并支持精确推理。

基本概念

  • 命题:具有真假意义的陈述句。
  • 逻辑联结词:用于将多个原子命题组合成复合命题。(包括否定、合取、析取、蕴含、等价联结词)
  • 个体词:领域内可以独立存在的具体或抽象的客体。
  • 在谓词逻辑中,个体可以是常量也可以是变量(变元)
    1.个体常量:表示具体的或特定的个体
    2.个体变量:表示抽象的或泛指的个体
    3.个体域(论域):个体变量的取值范围,可以是有限集合,也可以是无穷集合。
  • 谓词:用来刻画个体性质以及个体之间相互关系的此。
    eg:命题:x是有理数。其中x是个体变量,“……是有理数”是谓词,几维Rational,命题符号化为Rational(x)。
  • n元谓词:含有n个个体符号的谓词 P ( x 1 , x 2 , . . . , x n ) P(x_1,x_2,...,x_n) P(x1,x2,...,xn)
  • 函数:又称函词,是从若干个个体到某个个体的映射。
    eg:Sun(1,2)表示1与2的加和。
  • 谓词与函数的区别:
    1.谓词实现的是从个体域中的个体到真或假的映射,而函数实现的是从个体域中的一个个体到另一个个体的映射,无真值可言。
    2.在谓词逻辑中,函数本身不能单独使用它必须嵌入到谓词中。
  • 量词:是表示个体数量属性的词。包括全称量词和存在量词。

谓词逻辑表示法特性

  • 优点:
    1.精确性:可以较准确地表示知识并支持精确推理
    2.通用性:拥有通用的逻辑演算方法和推理规则
    3.自然性:是一种接近于人类自然语言的形式语言系统。
    4.模块化:各条知识相对独立,它们之间不直接发生联系,便于知识的添加、删除和修改。
  • 缺点:
    1.表示能力差:智能表示确定性知识,不能表示非确定性知识、过程性知识和启发式知识。
    2.管理困难:缺乏知识的组织原则,知识库管理困难
    3.效率低:把推理演算与知识含义截然分开,往往使推理过
### 关于知识图谱学习笔记与资料 #### 知识图谱的核心概念 知识图谱的概念最早由 Google 公司在 2012 年提出,其核心目标是通过构建大规模的语义网络来增强搜索引擎的能力[^2]。从学术角度来看,知识图谱被定义为一种语义网络的知识库,它能够以结构化的方式存储实体及其之间的关系[^3]。 #### 符号表示方法 对于初学者而言,理解知识图谱中的符号表示方法是非常重要的一步。这些符号通常用于描述实体、属性以及它们之间的复杂关联。例如,在知识图谱中,节点代表实体(Entity),边则表示两者间的关系(Relation)。这种多关系图的形式使得知识图谱成为表达现实世界信息的强大工具[^1]。 #### 数据来源与知识抽取技术 知识图谱的数据主要来源于类:非结构化数据(如自然语言文本)、半结构化数据(如表格、XML 文件)和完全结构化的数据库记录。其中,针对非结构化文本的知识抽取尤为重要,涉及命名实体识别(NER)、关系提取等多个 NLP 技术环节[^4]。 以下是几个推荐的学习资源方向: 1. **官方文档与教程** 许多知名机构提供了详尽的知识图谱入门指南,比如 Stanford 的 CS224W 和 IBM Watson 提供的技术白皮书。 2. **书籍推荐** - *《Knowledge Graphs: Fundamentals, Techniques and Applications》* —— 这本书全面介绍了知识图谱的基础理论和技术实现路径。 - *《Building Knowledge Graphs with Python and RDFLib》* —— 实践导向型读物,适合希望动手实践的人群。 3. **在线课程平台** Coursera 上开设了一系列有关知识图谱的应用场景分析课件;而 edX 则更侧重算法原理讲解。 4. **开源项目体验** 尝试参与一些公开可用的知识图谱建设项目,像 DBpedia 或 Wikidata,能帮助加深对其工作流程的理解程度。 ```python from rdflib import Graph, Literal, BNode, Namespace, RDF, URIRef g = Graph() # 创建简单的元组示例 exNs = Namespace("http://example.org/") g.add((URIRef('http://example.org/subject'), exNs.predicate, Literal('object'))) print(g.serialize(format='turtle').decode()) ``` 上述代码片段展示了如何利用 `RDFLib` 库创建基本的知识图谱元组模型。 ---
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