Как работает семантическая сеть

Всемирная паутина представляет собой интересный парадокс: она создана с помощью компьютеров, но для людей. Сайты, которые вы посещаете каждый день, используют естественный язык, изображения и макет страницы для представления информации в удобном для вас виде. Несмотря на то, что они играют центральную роль в создании и поддержании Интернета, сами компьютеры не могут разобраться во всей этой информации. Они не могут читать, видеть отношения или принимать решения, как вы.

Semantic Web предлагает помочь компьютерам «читать» и использовать Web . Основная идея довольно проста: метаданные , добавляемые к веб-страницам, могут сделать существующую Всемирную паутину доступной для машинного чтения. Это не даст искусственного интеллекта и не сделает компьютеры самосознательными, но даст машинам инструменты для поиска, обмена и, в ограниченной степени, интерпретации информации. Это расширение, а не замена Всемирной паутины.

Возможно, это звучит немного абстрактно, и это так. Хотя некоторые сайты уже используют концепции Semantic Web, многие необходимые инструменты все еще находятся в разработке. В этой статье мы перенесем концепции и инструменты, лежащие в основе Semantic Web, на землю, применив их к далекой-далекой галактике.

Благодарю вас

Спасибо Джошу Сенекалу за помощь в написании этой статьи.

1. Почему семантическая паутина?
2. Разметка: XML и RDF
3. Знание того, что к чему: URI
4. Языки и словари:RDFS, OWL и SKOS
5. Связывание всего вместе
6. W3C и будущее семантической сети

Предположим, вы хотите купить бокс-сет «Трилогия Звездных войн» онлайн и у вас есть некоторые основные критерии для покупки. Во-первых, вам нужны широкоформатные, а не полноэкранные DVD- диски , и вам нужен набор с дополнительным диском с бонусными материалами. Во-вторых, вам нужна самая низкая доступная цена, но вы предпочитаете покупать новый набор, а не подержанный. Наконец, вы не хотите платить слишком много за доставку и обработку, но вы также не хотите слишком долго ждать доставки.

На этом этапе эволюции Интернета вам лучше всего будет просмотреть веб-страницы различных розничных продавцов, сравнив цены, сроки и тарифы на доставку. Вы также можете поискать сайт, который будет сравнивать цены и варианты доставки сразу у нескольких продавцов. В любом случае вам придется проделать большую часть виртуальной беготни, а затем принять решение о покупке и разместить заказ самостоятельно.

С Semantic Web у вас будет другой вариант. Вы можете ввести свои предпочтения в компьютеризированный агент , который будет искать в Интернете, находить лучший вариант для вас и размещать заказ. Затем агент может открыть программное обеспечение для личных финансов на вашем компьютере и записать сумму, которую вы потратили, и он может отметить дату, когда ваши DVD-диски должны появиться в вашем календаре. Ваш агент также узнает ваши привычки и предпочтения, поэтому, если у вас был неудачный опыт покупки на одном конкретном сайте, он будет знать, что больше не использовать этот сайт.

Агент будет делать это не просматривая картинки и не читая описания, как это делает человек, а просматривая метаданные , которые четко идентифицируют и определяют то, что агенту нужно знать. Метаданные — это просто машиночитаемые данные, которые описывают другие данные. В семантической паутине метаданные невидимы, когда люди читают страницу, но они ясно видны компьютерам. Метаданные также позволяют выполнять более сложные и целенаправленные поиски в Интернете с более точными результатами. Перефразируя Тима Бернерса-Ли, изобретателя Всемирной паутины, эти инструменты позволят Сети, которая в настоящее время похожа на гигантскую книгу, стать гигантской базой данных.

Далее мы рассмотрим инструменты, которые могут сделать документы машиночитаемыми.

Уголок викторины

Что вы знаете о Web 3.0 и о том, что он делает? Проверьте свои знания с помощью нашей викторины Web 3.0!

Семантика

Чтобы сделать Web машиночитаемым, нужны слои и слои метаданных, логики и безопасности. Большинство визуальных представлений этих слоев включают стопку — что-то вроде башни из блоков, представляющих все слои. Стек меняется и развивается по мере развития концепций Semantic Web. Посмотреть, как выглядит обычная версия стека, можно здесь , как часть введения в Semantic Web.

Допустим, вы хотите сделать это предложение понятным для компьютера:

Энакин Скайуокер — отец Люка Скайуокера.

It's easy for you to figure out what this sentence means -- Anakin and Luke Skywalker are both people, and there is a relationship between them. You know that a father is a type of parent, and that the sentence also means that Luke is Anakin's son. But a computer can't figure any of that out without help. To allow a computer to understand what this sentence means, you'd need to add machine-readable information that describes who Anakin and Luke are and what their relationship is. This starts with two tools -- eXtensible Markup Language (XML) and Resource Description Framework (RDF).

XML is a markup language like hypertext markup language (HTML) , which you're probably somewhat familiar with from surfing the Web. HTML governs the appearance of the information you look at on the Web. XML complements (but does not replace) HTML by adding tags that describe data. These tags are invisible to the people who read the document but visible to computers. Tags are already in use on the Web, and existing bots, like the bots that collect data for search engines , can read them.

RDF does exactly what its name indicates -- using XML tags, it provides a framework to describe resources. In RDF terms, pretty much everything in the world is a resource. This framework pairs the resource (any noun, like Anakin Skywalker or the "Star Wars" trilogy) with a specific item or location on the Web so the computer knows exactly what the resource is. Clearly identifying resources keeps the computer from doing things like confusing Anakin Skywalker with Sebastian Shaw or Hayden Christiansen, or the original trilogy with the One-Man "Star Wars" Trilogy.

To do this, RDF uses triples written as XML tags to express this information as a graph. These triples consist of a subject, property and object, which are like the subject, verb and direct object of a sentence. (Some sources call these the subject, predicate and object.) RDF already exists on the Web -- for example, it's part of RSS feed creation.

So far in this example, the computer knows that there are two objects in this sentence and that there is a relationship between them. But it doesn't know what the objects are or how they relate to one another. We'll look at the tool for adding this layer of meaning next.

Even with the framework that XML and RDF provide, a computer still needs a very direct, specific way of understanding who or what these resources are. To do this, RDF uses uniform resource identifiers (URIs) to direct the computer to a document or object that represents the resource. You're already familiar with the most common form of URI -- the uniform resource locator (URL), which begins with http://. A URI can point to anything on the Web and may also point to objects that are not part of the web, like appliances in computerized homes. Mailto, ftp and telnet addresses are some other examples of URIs.

For our example, we'll use the characters' pages at the official Star Wars site as their URIs.

Now the computer knows what the subject and object are -- Anakin Skywalker is the entity represented by the first URI, and Luke Skywalker is the entity represented by the second. But you'll notice that the middle URI in our triple -- the one for the property -- doesn't point to the Star Wars site. Instead, it points to a make-believe document on the server. If that page really existed, it would be our XML namespace.

Unlike HTML, which uses standard tags like for bold and for underline, XML doesn't have standard tags. This is useful -- it lets developers create unique tags for specific purposes. But it means that a browser doesn't automatically know what the tags mean. An XML namespace is basically a document that tells applications the meaning of all the tags in another document. The creator of an XML document declares the namespace at the beginning of the document with a line of code. In our example, our namespace declaration would look like this:

That line of code says to the computer, "Any tags you see that begin with 'hsw' use the vocabulary found in this document. You can look up any tag beginning with 'hsw' here." That way, people can create the XML tags they need for a document without conflicting with other XML documents on the Web.

XML and RDF are the "official language" of the Semantic Web, but by themselves they're not enough to make the entire Web accessible to a computer. We'll look at some of the other layers next.

That's (not) Impossible!

XML and RDF are at the heart of the Semantic Web. They give computers a structure in which to look for information and define relationships between resources. Applications can also merge graphs that use identical URIs. For example, an application could merge the graph above with another one specifying the relationship between Anakin Skywalker and Darth Vader. The application could then infer that Vader is Luke's father.