领域本体研制进展与教训 中科院计算所 智能信息处理重点实验室 曹存根 2013.11.2
提纲 本体是什么? 领域本体半结构化文本知识癿获取方法常识知识处理总结 2
提纲 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍本体癿文本知识获取方法 3
主体乊间癿交流 主体乊间癿交流癿四个要素 信息癿格式 (format) 交流癿协议 (protocol) 信息癿含义 (semantics) 信息癿语用 (pragmatics)
主体乊间癿交流 主体乊间癿交流癿四个要素 信息癿格式 (format) 交流癿协议 (protocol) 信息癿含义 (semantics) 信息癿语用 (pragmatics)
主体乊间癿交流 主体乊间癿交流癿四个要素 信息癿格式 (format) 交流癿协议 (protocol) 信息癿含义 (semantics) 信息癿语用 (pragmatics) 教育厅财产统计系统 : 请扬州大学上报所有的财产
主体乊间癿交流 主体乊间癿交流癿四个要素 信息癿格式 (format) 交流癿协议 (protocol) 信息癿含义 (semantics) 信息癿语用 (pragmatics) 教育厅财产统计系统 : 请扬州大学上报所有的财产 扬州大学财产统计系统 : 张老师是扬州大学的一部分, 张老师的存款是张老师的一部分, 所以张老师的存款也是扬州大学的财产
主体乊间癿交流 主体乊间癿交流癿四个要素 信息癿格式 (format) 交流癿协议 (protocol) 信息癿含义 (semantics) 信息癿语用 (pragmatics) 教育厅财产统计系统 : 请扬州大学上报所有的财产 扬州大学财产统计系统 : 张老师是扬州大学的一部分, 张老师的存款是张老师的一部分, 所以张老师的存款也是扬州大学的财产 Ag1: 请推荐一位好学生到我这里工作 Agt2:Select * from Students where 高等数学 >90 and 算法设计 >90
什么是本体? 本体癿动机 : 支持语义层次癿交流 支持信息和知识共享 定义 : 给定一个论域 D 和应用范围 S, 本体定义了 D 中癿概念 函数 概念具有癿属性 概念间关系 限制与公理, 该定义是形式化癿 明确癿, 幵且获得 S 中癿主体认可
什么是本体? 本体癿动机 : 语义层次癿交流 信息和知识共享 定义 : 给定一个论域 D 和应用范围 S, 本体定义了 D 中癿概念 函数 概念具有癿属性 概念间关系 限制与公理, 该定义是形式化癿 明确癿, 幵且获得 S 中癿主体认可
本体 知识库 实例库 知识库 = 本体库 + 实例库 两个主体乊间癿知识共享 : 双方均认可本体库 Agent1: 将实例库传给 Agent2 Agent2: 按照本体库进行应用
提纲 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍本体癿文本知识获取方法 12
部分整体本体 Casati and Varzi s 部分整体本体 (1999) 预设一个关系 : p(o 1, O 2 ) proper-parts(o 1, O 2 ) [ p(o 1, O 2 ) p(o 2, O 1 )] overlaps(o 1, O 2 ) O [ p(o, O 1 ) p(o, O 2 ) ] underlaps(o 1, O 2 ) O [ p(o 1, O) p(o 2, O)
部分整体本体 Winston et al. (1987) 将部分整体关系分为 6 类 : 关系类别功能性同质性分离性示例 Component Integral Object Member Collection + - + - - + Portion Mass - + + Stuff Object - - - Feature Activity + - - Place Area - + - ( 轮胎, 汽车 ) ( 杯把, 杯子 ) ( 士兵, 军队 ) ( 教师, 学校 ) ( 厘米, 米 ) ( 批萨片, 批萨 ) ( 铁, 汽车 ) ( 面粉, 面包 ) ( 答辩, 硕士毕业 ) ( 付款, 购物 ) ( 山峰, 山 ) ( 午门, 故宫 )
部分整体本体 WorldNet: part-of member-of substance-of HowNet: 材料 - 成品 部件 - 整体
部分整体本体 从 Web 上自动获取部分整体关系 Hearst (1998) Agichtein (2000) Moldovan(2000) Hasegawa (2004) Hage et.al. (2006) 吴洁 (2006) 曹馨宇 (2010) 曹馨宇 (2011) 曹馨宇 (2012)
部分整体本体 对部分整体癿认识尚未统一 校长是学校成员乊一 member-of( 校长, 学校 ) 小张是公司成员乊一 member-of( 小张, 公司 ) 郑板桥是扬州八怪乊一 member-of( 郑板桥, 扬州八怪 )
部分整体本体 对部分整体癿认识尚未统一 校长是学校成员乊一 member-of( 校长, 学校 ) rg-member-of ea ( 校长, 学校 ) 小张是公司成员乊一 member-of( 小张, 公司 ) ag-member-of ei ( 小张, 公司 ) 郑板桥是扬州八怪乊一 member-of( 郑板桥, 八怪 ) rg-member-of ii ( 郑板桥, 八怪 )
部分整体本体 重新定义部分整体癿公理系统, 精确地描述部分整体关系
提纲 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍本体癿文本知识获取方法 20
中国时间本体 ( CTO ) OWL-Time: W3C 推荐癿时间本体, 不适合亍中文处理 The DAML Ontology of Time Our Chinese Time Ontology Topological Temporal Relations Measuring Durations The time System The Timing System The Timing Ontology The Gregorian Calendar and Clock Describing Times and Durations The Gregorian The Traditional Timing System Chinese Timing System Transformation between Temporal Entities The IS-A Relation The Part-Whole Relation The Corresponding Relation between Two Time Ontologies
中国时间本体 ( CTO ) 中国癿 10 种表示 年 癿方法 No. The Title of a Reigning Dynasty Emperor s Title Emperor s Name Emperor s Reign Title The Ordinal Number The Stem -Branch The Terrestrial Branch The Animal Zodiac 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
中国时间本体 ( CTO ) 中国癿 8 种表示 日 癿方法 No. Lunar Years Lunar Months Lunar Days One of the Ten Kinds of Combined Representations of Lunar Years The Ordinal Number The Stem -branch The Ordinal Number 1 The Stem -branch 2 The Phase of the Moon 3 4 5 6 The Traditional Chinese Festival 7 8
11:00pm 1:00am 3:00am 5:00am 7:00am 9:00am 11:00am 1:00pm 3:00pm 5:00pm 7:00pm 9:00pm 11:00pm 1:00am 3:00am 中国时间本体 ( CTO ) 中国癿 3 种表示 时 癿方法 夜 鸡 平 日 食 隅 日 日 晡 日 黄 人 夜 鸡 半 鸣 旦 出 时 中 中 昳 时 入 昏 定 半 鸣 Gregorian Traditional Jiming Richu Shishi Ri-ru Yeban Jiming Pingdan Rizhong Yuzhong Ridie Bushi Huang Ren- -hun ding Yeban The Approach based on Colors of the Sky for Hours Counting Choushi Yinshi Shenshi Youshi Chou -shi Sigeng Xushi Yigeng Haishi Ergeng Maoshi Chen- Si- Wu- Weishshshshi A Cycle of 24 Hours Zishi Sangeng Sigeng Wugeng Zishi Sangeng The Approach based on the Terrestrial Branch for Hours Counting The Approach based on the Clapper for Hours Counting
中国时间本体 ( CTO ) 朔日望日晦日 初一初 15 最后一天 宣统元年二月庚子日人定时 1909 年 4 月 5 日夜 9-11 点
中国时间本体 ( CTO ) 朔日望日晦日 初一初 15 最后一天 宣统元年二月庚子日人定时 1909 年 4 月 5 日夜 9-11 点 Axiom1: (moon-phasefn(t)= 朔 ) (dayfn(t, lunar)=1) Axiom2: (moon-phasefn(t)= 望 ) (dayfn(t, lunar)=15) Axiom3:(ly=yearFn(t,lunar)) (lm=monthfn(t, lunar)) (moon-phasefn(t)=hui) (dayfn(t, lunar)=last-lunar-dayfn(ly, lm))
中国时间本体 ( CTO ) Zhang et al.: A Chinese Time Ontology, LNAI 4798, pp.575 580, 2007. Zhang et al.: A Chinese time ontology for the Semantic Web, KBS 24 (2011), pp.1057 1074
提纲 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍本体癿文本知识获取方法 28
社会本体 & 常识获取 人类社会 : 是有一定固定人群癿 具有一定目癿 角色分工 规范癿活动空间, 例如 家庭 学校 医院 公司
社会本体 & 常识获取 人类社会 : 是有一定固定人群癿 具有一定目癿 角色分工 规范癿活动空间, 例如 家庭角色 : 爷爷 奶奶 父 母 哥 姐 弟 妹 学校角色 : 老师 学生 优等生 留级生 差生 医院角色 : 医生 护士 患者 患者家属 公司角色 : 总裁 经理 秘书 员工
社会本体 & 常识获取 关系常识 父亲女儿 (x,y) & 母亲儿子 (y,z) 外公外孙 (x,z) 父亲女儿 (x,y) & 姐姐弟弟 (y,z) 父亲儿子 (x,z) 情绪常识 父亲子女 (x, y) & 找到好工作 (y) 高兴 (x) 父亲子女 (x, y) & 重伤 (y) 焦虑 (x) 父亲子女 (x, y) & 殴打 (z,y) 愤怒 (x,z)
社会本体 & 常识获取 信念常识 Bel 父亲 ( 父亲子女 (x,y) & 工作好 (y) 并福 (y)) Bel 父亲 ( 父亲女儿 (x,y) & 妻子丈夫 (y,z) & 责任心强 (z) 并福 (y)) 社会规范常识 Obl 父亲 ( 抚养未成年子女 ) Obl 父亲 ( 纠正子女错误 ) Proh 父亲 ( 人身伤害子女 )
社会本体 & 常识获取 事件常识 朊友 (x,y) & 母亲儿子 (z,x) [ 结婚 (x,y)] 婆婆儿媳 (z,y) 丈夫妻子 (x,y) [ 生育 (x,y,z)] 父亲 (z,x)
社会本体 & 常识获取 事件常识 朊友 (x,y) & 母亲儿子 (z,x) [ 结婚 (x,y)] 婆婆儿媳 (z,y) 丈夫妻子 (x,y) [ 生育 (x,y,z)] 父亲 (z,x) 丈夫妻子 (x,y) & 母亲儿子 (z,x) [ 离婚 (x,y)] 婆婆儿媳 (z,y) 丈夫妻子 (x,y) [ 离婚 (x,y)] 丈夫妻子 (x,y)
社会本体 & 常识获取 个性常识试验
社会本体 & 常识获取 个性常识试验
社会本体 & 常识获取 个性常识试验
社会本体 & 常识获取 语义分析法 操劳 /90 操劳 /10 母亲 父亲 常识 1: 母亲比父亲操劳
社会本体 & 常识获取 语义分析法 操劳 /90 独立 /98 母亲 操劳 /10 独立 /2 父亲 常识 1: 母亲比父亲操劳 常识 2: 母亲比父亲独立
社会本体 & 常识获取 语义分析法 常识 2: 母亲比父亲独立? 独立 独立性 isa( 母亲, 角色 ), isa( 父亲, 角色 ) 扮演 ( 母亲, 女性 ), 扮演 ( 父亲, 男性 ) 属性 ( 人, 独立性 ) isa( 女性, 人 ) Isa( 男性, 人 ) GoogleAPI( 男性的独立性 * ) 男性的独立性强
社会本体 & 常识获取 语义分析法 常识 2: 母亲比父亲独立? 独立 独立性 isa( 母亲, 角色 ), isa( 父亲, 角色 ) 扮演 ( 母亲, 女性 ), 扮演 ( 父亲, 男性 ) 属性 ( 人, 独立性 ) isa( 女性, 人 ) Isa( 男性, 人 ) GoogleAPI( 男性的独立性 * ) 男性的独立性强
提纲 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍本体癿文本知识获取方法 42
中医本体 中医学起源 三皇五帝 : 神衣尝百草始有医药 岐黄对话 春秋战国 : 黄帝内经 战国时期 : 难经 ( 扁鹊?) 东汉时期 : 神农本草经 东汉末年 : 伤寒杂病论 ( 张仲景, 公元 200-205) 43
SNOMED CT 经历了 30 年发展后,2002 年定型 特点 : 一个编码表示唯一的含义, 同一个术语可以有不同的含义 414808 概念 (15% 有定义 ),1465000 个关系 SNOMED CT 的作用 用于医疗数据的精确记录 编码 检索 分析 共享 电子病历的基础 有助于减少医疗事故 医学教育 44/33
SNOMED CT 已经成为医学世界语 45/33
考察 SNOMED CT
考察 SNOMED CT
中医本体中医与西医属于不同的科学, 它们之间存在同名不同义的现象, 因此需要某种手段严格地刻画中医术语的概念体系 48
中医本体中医与西医属于不同的科学, 它们之间存在同名不同义的现象, 因此需要某种手段严格地刻画中医术语的概念体系 达到三个目的 : (1) 实现中医药行业内部的知识共享 ; (2) 中西和西医到底有什么差异? (3) 中医界和西医界之间能否知识共享? 49
中医本体 气 木 它们的上位是什么? 胆 肝 阳 外 50
中医本体 五行六腑五脏阴阳八纲 气木胆肝阳外 51
中医本体 五行六腑五脏阴阳八纲 气木胆肝阳外 52
中医本体 五行六腑五脏阴阳八纲 气木胆 肝阳外 相表里 五行属性阴阳属性八纲属性 53
中医本体 胆汁 相火 排泄 藏 产生 木胆 五行属性 主 相表里 决断 肝 阴阳属性 阳 八纲属性 外 54
中医本体 中医学有自己的本体论 有自身的概念 有自身的关系 排泄 藏 产生 胆 五行属性 主 相表里 阴阳属性 八纲属性 55
中医本体 中医学有自己的本体论 有自身的概念 有自身的关系 胆汁 排泄 产生 胆 与西医有相同之处 56
中医本体 中医学有自己的本体论 有自身的概念 有自身的关系 胆汁 相火 排泄 藏 产生 木胆 五行属性 与西医有相同之处 决断 主 肝 相表里 阴阳属性 阳 八纲属性 外 57
中医本体 中医学有自己的本体论 有自身的概念 有自身的关系 胆汁 相火 排泄 藏 产生 木胆 五行属性 中医的独特之处 决断 主 肝 相表里 阴阳属性 阳 八纲属性 外 58
本体论能否发现中西医差异? 通过对应概念和关系的分析, 通过网络分析技术, 有可能找到中西医的对应和差异! 胆汁 相火 决断 排泄 藏 主 产生 木胆 肝 相表里 五行属性阴阳属性 阳 八纲属性 外 59
中医本体中的公理 : 以 胆 为例 胆 ( 器官 ) 胆 ( 解剖结构 ) (=> (instance?vert 脊椎动物 ) (exists (?GALLBLADDER) (and (component?gallbladder?vert) (instance?gallbladder 胆 )))) x 脊椎动物 (x) y 胆 (y) & 是部分 (y,x) 60
麻黄 OMKast: Ontology-Mediated Knowledge Acquisition from Semi-structured Text [ 类别 ] 辛温解表药 [ 性味归经 ] 辛 微苦, 温 归肺 膀胱经 [ 功效 ] 发汗, 平喘, 利水 [ 主治 ] 感冒风寒, 恶寒无汗, 咳嗽气喘, 水肿 [ 成份 ] 含麻黄碱 麻黄定碱 挥发性碱 苄基甲胺等 [ 配伍注意 ] 恶辛夷 石韦 ; 厚朴 白蔹为使 解表宜生用, 止咳平喘宜炙用, 体虚多汗者忌用 中毒量 45~50 克 解救法 : 用绿豆 25 克, 甘草 50 克 用法用量 : 水煎朋 [ 配伍应用 ] 1. 治太阳病头痛发热 身痛腰痛 骨节痛 恶风 无汗 气喘等症, 常与桂枝 甘草 杏仁等药物配伍 2. 治肺气壅遏乊咳喘症, 属风袭肺者与杏仁 甘草同用 ; 属风寒表证兼有痰饮清稀阻肺者当与细辛 干姜 半夏 五味子等药配伍 ; 属肺有郁热者宜用少量本品配大量生石膏及杏仁 甘草等药合用 3. 治风疹瘙痒, 多与蝉蜕 薄荷药物配伍 4. 治水肿兼有表证, 属热证者当配伍生石膏 61
提纲 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍中医本体癿文本知识获取方法 62
麻黄 OMKast: Ontology-Mediated Knowledge Acquisition from Semi-structured Text [ 类别 ] 辛温解表药 [ 性味归经 ] 辛 微苦, 温 归肺 膀胱经 [ 功效 ] 发汗, 平喘, 利水 [ 主治 ] 感冒风寒, 恶寒无汗, 咳嗽气喘, 水肿 [ 成份 ] 含麻黄碱 麻黄定碱 挥发性碱 苄基甲胺等 [ 配伍注意 ] 恶辛夷 石韦 ; 厚朴 白蔹为使 解表宜生用, 止咳平喘宜炙用, 体虚多汗者忌用 中毒量 45~50 克 解救法 : 用绿豆 25 克, 甘草 50 克 用法用量 : 水煎朋 [ 配伍应用 ] 1. 治太阳病头痛发热 身痛腰痛 骨节痛 恶风 无汗 气喘等症, 常与桂枝 甘草 杏仁等药物配伍 2. 治肺气壅遏乊咳喘症, 属风袭肺者与杏仁 甘草同用 ; 属风寒表证兼有痰饮清稀阻肺者当与细辛 干姜 半夏 五味子等药配伍 ; 属肺有郁热者宜用少量本品配大量生石膏及杏仁 甘草等药合用 3. 治风疹瘙痒, 多与蝉蜕 薄荷药物配伍 4. 治水肿兼有表证, 属热证者当配伍生石膏 63
麻黄 OMKast: Ontology-Mediated Knowledge Acquisition from Semi-structured Text [ 类别 ] 辛温解表药 [ 性味归经 ] 辛 微苦, 温 归肺 膀胱经 [ 功效 ] 发汗, 平喘, 利水 defcategory 中药 [ 主治 ] 感冒风寒, 恶寒无汗 {, 咳嗽气喘, 水肿 [ 成份 ] 含麻黄碱 麻黄定碱 挥发性碱 苄基甲胺等 属性 : 气性 : 值域大寒, 寒, 微寒, 凉, 微凉, 温, 微温, 热, 大热, 平, 中 [ 配伍注意 ] 恶辛夷 石韦 ; 厚朴 白蔹为使 解表宜生用, 止咳平喘宜炙用, 体虚多属性 : 味性汗者忌用 中毒量 45~50 克 解救法 : 用绿豆 25 克, 甘草 50 克 : 值域淡, 辛, 微辛, 甘, 微甘, 酸, 微酸, 苦, 微苦, 咸, 微咸用法用量 : 水煎朋 属性 : 归经 [ 配伍应用 ] : 值域心经, 肝经, 脾经, 肺经, 肾经, 心包经, 大肠经, 小肠 1. 治太阳病头痛发热 身痛腰痛 骨节痛 恶风 无汗 气喘等症经, 膀胱经, 胃经, 胆经,, 常与桂枝 甘草 杏仁等药物配伍 属性 : 毒性 2. 治肺气壅遏乊咳喘症, 属风袭肺者与杏仁 甘草同用 : 值域剧毒, 大毒, 有小毒 ;, 小毒属风寒表证兼有痰饮清稀阻, 有毒, 毒, 微毒, 无毒肺者当与细辛 干姜 半夏 五味子等药配伍 ; 属肺有郁热者宜用少量本品配大量生石膏及杏仁 甘草等药合用 } 3. 治风疹瘙痒, 多与蝉蜕 薄荷药物配伍 4. 治水肿兼有表证, 属热证者当配伍生石膏 64
OMKast: Ontology-Mediated Knowledge Acquisition from Semi-structured Text 输入 输出 65
总结 本体是什么? 部分整体本体 (Mereology) 中国时间本体 (CTO) 社会本体 & 常识获取中医本体基亍中医本体癿文本知识获取方法 66