資源信息微積分

1、資源信息微積分 1引子 起初，神創(chuàng)造天地神說(shuō)：“要有光”，就有了光。神看光是好的，就把光暗分開(kāi)了。神稱光為晝，稱暗為夜。有晚上，有早晨，這是第一日。引自圣經(jīng)創(chuàng)世紀(jì) 有了光，世界顯得五彩繽紛。同樣，知識(shí)發(fā)現(xiàn)需要光的照明；需要有能發(fā)光又能感光的全息攝像設(shè)備以及資源信息的傳播渠道。那么，什么是資源？國(guó)際普遍認(rèn)為它是指anything（世界的萬(wàn)物）。誠(chéng)然，信息本身也是一種資源，稱為信息資源。信息資源用來(lái)描述資源信息，資源信息又充實(shí)了信息資源。信息資源和資源信息兩者通過(guò)“廻環(huán)”的修辭，極準(zhǔn)確地說(shuō)明了信息和資源辯證結(jié)合、相依相成的關(guān)系。若用y表示資源信息，用x表示信息資源，則兩者的關(guān)系可用準(zhǔn)函數(shù)f表示。如

2、同我們可用指數(shù)求冪也可用冪求指數(shù)（對(duì)數(shù)）一樣，資源信息和信息資源的辯證關(guān)系也反應(yīng)了它們之間的準(zhǔn)函數(shù)(f)和準(zhǔn)反函數(shù)關(guān)系。從本休論(ontology)看來(lái)， 哲學(xué) 的辯證、修辭的廻環(huán)和數(shù)學(xué)的函數(shù)求反具有本質(zhì)的一致性。我們可以通過(guò)信息發(fā)現(xiàn)資源，也可以通過(guò)資源去描述信息。用本體論的話說(shuō)，也就是可用x求y(f)，可用y求x。f和是一個(gè)關(guān)系的兩個(gè)指向。所謂信息準(zhǔn)微積分就是 應(yīng)用 數(shù)值微積分的原理對(duì)資源信息進(jìn)行微觀描述和宏觀整合，使其產(chǎn)生光的效應(yīng)。信息(information)一詞的詞干“formation”含有“結(jié)構(gòu)”之意。信息之所以為信息就是因?yàn)樗芤阅撤N數(shù)據(jù)（不同于數(shù)字）結(jié)構(gòu)為載體進(jìn)行傳媒，離開(kāi)數(shù)據(jù)

3、結(jié)構(gòu)信息也就不成其為信息了，而f正是這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體表達(dá)形式，它建立了數(shù)據(jù)的聯(lián)系。 2正和反邏輯函數(shù) 傳統(tǒng)的書(shū)目已經(jīng)開(kāi)始不自覺(jué)應(yīng)用了f和之間的知識(shí)發(fā)現(xiàn)互動(dòng)原理。所謂的 文獻(xiàn) 著錄（標(biāo)引），其實(shí)質(zhì)就是用資源去描述信息，所謂檢索就是利用數(shù)據(jù)的逆結(jié)構(gòu)（反準(zhǔn)函數(shù)）去尋求資源（索引），標(biāo)引和反標(biāo)引（索引）生動(dòng)地反映了知識(shí)發(fā)現(xiàn)中潛在的f和互動(dòng)事實(shí)，f在其中表示為某一字段元素，x和y都是資源，它們互為元數(shù)據(jù)，x、y方程組構(gòu)成了一條款目的完整信息，而款目的集合就是數(shù)據(jù)庫(kù)。無(wú)論是印刷型的還是 電子 型的，其本質(zhì)是完全一致的。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的書(shū)目款目a文摘號(hào)001isbn號(hào)7-5323-5116-5題名化石漫談

4、作者夏樹(shù)芳出版發(fā)行上海 科技 出版社載體形態(tài)32開(kāi)分類q911主題化石摘要 a在其中表示為某一資源的m維向量，該向量由m個(gè)元素(element)或字段組成，這樣一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)的款目就可記為，數(shù)據(jù)庫(kù)就可記為。e變量名反映了數(shù)據(jù)（書(shū)）和元數(shù)據(jù)（夏樹(shù)芳等）之間的準(zhǔn)函數(shù)（邏輯）關(guān)系。標(biāo)引或著錄就是用元素名表示資源間的準(zhǔn)函數(shù)關(guān)系，反標(biāo)引（逆向著錄）同樣用元素名表示資源間的準(zhǔn)反函數(shù)關(guān)系。既然資源代表anything，那么元數(shù)據(jù)也屬于anything，同樣可以對(duì)它標(biāo)引建立一個(gè)款目b。具體說(shuō)來(lái)數(shù)據(jù)庫(kù)文件的正文就是用元數(shù)據(jù)標(biāo)引資源，而數(shù)據(jù)庫(kù)文件的索引就是用資源標(biāo)引元數(shù)據(jù)。例如本例的作者反標(biāo)引可記成 款目b：夏樹(shù)

5、芳（作者名）元數(shù)據(jù)文摘號(hào)（元素名）001（元素值） b款目的集合（數(shù)據(jù)庫(kù)）則可記為其中元素（文摘號(hào)）的值就是元數(shù)據(jù)001，通過(guò)它指向資源（書(shū)），并可通過(guò)該書(shū)的標(biāo)引了解它的全貌。如同我們可以用邏輯地址去映射物理地址，用邏輯主語(yǔ)去映射實(shí)際主語(yǔ)，我們同樣可以用本體論 研究 知識(shí)發(fā)現(xiàn)的 方法 ，把元素稱為資源的邏輯函數(shù)。利用這樣的邏輯函數(shù)關(guān)系我們就能知曉某書(shū)是誰(shuí)寫(xiě)的，而某人又寫(xiě)了哪些書(shū)。這種函數(shù)的映射建立了資源之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。元素成了資源間的“血緣”。有了它，a和b保持了父子關(guān)系，而d和i就有了源和目標(biāo)的關(guān)系。這里我們把a(bǔ)定義為父款目，把b定義為子款目。把d定義為源數(shù)據(jù)庫(kù)，把i定義為源數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展（索引

6、）。其關(guān)系如下圖所示： 3資源信息微積分 微積分的基本思想方法就是化整為零，聚零為整，通過(guò)對(duì)研究對(duì)象的無(wú)限細(xì)分來(lái)達(dá)到無(wú)限逼近的目標(biāo)。資源信息微積分和數(shù)值微積分在方法論上如出一轍，大資源可以化為小資源更細(xì)致地描述。早期的 分析 著錄和綜合著錄已經(jīng)孕育了這一基本思想，而近年rdf（resource description framework資源描述框架）的出現(xiàn)為資源描述提供了無(wú)限細(xì)分機(jī)制，從而為語(yǔ)義網(wǎng)的開(kāi)發(fā)找到了有效的工具。任何資源信息從本體論看來(lái)，無(wú)非是由外延和內(nèi)涵構(gòu)成的反映事物存在狀態(tài)的一種代碼組合形式。這種現(xiàn)象在早期應(yīng)用中屢見(jiàn)不鮮，只是并不自覺(jué)而已。在圖書(shū)館界大談特談的分類索引語(yǔ)言和主題索引

7、語(yǔ)言，提升一步說(shuō)，不就是概念的外延和內(nèi)涵嗎？分類表示事物的類別概念，難道不也是主題嗎？其實(shí)分類是一種特殊的主題（即分類主題），而主題則是分類中的一個(gè)實(shí)例(instance)。在資源描述的過(guò)程中，分類的職能是“分”，而主題的職能是“賦值”，有了分類大資源可化為小資源，有了主題就可對(duì)小資源進(jìn)行內(nèi)涵“ 計(jì)算 ”（描述）。經(jīng)過(guò)這樣的剖析透視，隱藏在知識(shí)發(fā)現(xiàn)背后大量微積分事實(shí)便可窺一斑而見(jiàn)全豹。因此，既然分類和主題關(guān)系的本質(zhì)是外延和內(nèi)涵的關(guān)系，分類和主題只是表達(dá)外延和內(nèi)涵的一種語(yǔ)言，我們就可以利用外延和內(nèi)涵的關(guān)系揭示資源信息描述的本質(zhì)所在。如圖所示： m表示內(nèi)涵(meaning)；e表示外延(exten

8、sion)；e表示由分類表達(dá)的小資源，而以元素名來(lái)表示它的具體類別；s表示小資源的主題(subject)，即元數(shù)據(jù)(metadata)，它是元素e的值；曲線c(e)表示外延和內(nèi)涵的概念(concept)關(guān)系，由于它表達(dá)的只是一種邏輯的外延和內(nèi)涵，并非數(shù)值關(guān)系，這里不妨把它稱之為“隱函數(shù)”以此說(shuō)明隱在其中的是信息和概念而并不存在可以明顯表示的數(shù)值：e和m作為變量代表具體的外延和內(nèi)涵，作為函數(shù)代表主題之間的外延和內(nèi)涵關(guān)系；r表示資源(resource)信息，其“值”即為s的準(zhǔn)積分或邏輯意義上的積分；顯然s就是r的微分。這樣，即可建立一個(gè)資源信息的邏輯微積分?jǐn)?shù)學(xué)模型：這些本不相干的元數(shù)據(jù)也可在另一概

9、念空間中統(tǒng)一為單變量（內(nèi)涵）。資源信息變量的坐標(biāo)變換和空間映射使復(fù)雜的信息關(guān)系簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單的信息關(guān)系而又不因此拋棄它的本質(zhì)。通過(guò)e和m我們窺見(jiàn)到了信息所表達(dá)的“哭”、“笑”面部表情（物質(zhì)的存在狀態(tài)）。為了研究探索事物的本質(zhì)，我們經(jīng)常改變視角，有時(shí)把父對(duì)象分為子對(duì)象，如子款目、子字段等，有時(shí)又把子對(duì)象聚在一起研究。在這里我們?cè)俅螒?yīng)用了這一思想，把資源信息從微觀空間（子信息空間）移到了宏觀空間（父信息空間），成功地表述了資源信息的微積分原理，從而使我們有可能通過(guò)這一 理論 創(chuàng)新去克服知識(shí)發(fā)現(xiàn)的障礙。轉(zhuǎn)貼于 4語(yǔ)義網(wǎng)解讀 4.1有形和無(wú)形 有形分割是一種資源的物理分割，無(wú)形分割是一種概念分割。有形分割

10、在幾何（物理）空間中進(jìn)行；無(wú)形分割則在概念空間中進(jìn)行。資源描述的微分始于幾何空間。這種微分只是物理實(shí)體的結(jié)構(gòu)分解，例如把 文獻(xiàn) 逐層分解為書(shū)、刊、章、節(jié)、單冊(cè)等，然而分別形成目錄，題錄，文摘等二次文獻(xiàn)。分明分割的對(duì)象是資源的客觀知識(shí)單元的物理實(shí)體。這種分割的優(yōu)點(diǎn)是直觀（有形），缺點(diǎn)是有限，難以在信息空間中擴(kuò)展（微分）。然而，它必竟為以后的資源信息微分作了必要的前期準(zhǔn)備。由于有形分割的空間束縛，人們夢(mèng)寐以求跨越時(shí)空（泛空間）的信息傳遞目標(biāo)即便在硬件（ 網(wǎng)絡(luò) ）支持下也難以實(shí)現(xiàn)，其瓶頸制約是因?yàn)槿鄙僖蛔谒季S空間和信息空間的“推理”橋梁。所幸，人們從以上資源信息的邏輯函數(shù)求反中再次得到了啟迪，從而

11、擺脫了信息資源開(kāi)發(fā)利用的根本 理論 困境。知識(shí)發(fā)現(xiàn)本身就是知識(shí)描述的求反，如果說(shuō)其初級(jí)形式是“檢索”，那么它的高級(jí)形式無(wú)疑就是“思維”了。信息的傳播需要有形和無(wú)形的互動(dòng)，實(shí)中有虛，虛中有實(shí)，虛虛實(shí)實(shí)才行，要善于在有形中觀察描述，在無(wú)形中思索，這就是有形和無(wú)形，描述和檢索，觀察和思考的求反過(guò)程。離開(kāi)有形，信息便會(huì)魂不附體；離開(kāi)無(wú)形，網(wǎng)絡(luò)就成行尸走肉。語(yǔ)義網(wǎng)的有形單元是網(wǎng)頁(yè)，而無(wú)形單元就是附于其中的語(yǔ)義和概念。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)需要一座鏈接概念和網(wǎng)頁(yè)的橋梁。完成網(wǎng)頁(yè)鏈接至概念鏈接質(zhì)的飛躍。 4.2資源信息微觀演變 資源信息的描述坐標(biāo)已經(jīng)發(fā)生了很大變化。從具體坐標(biāo) 發(fā)展 到抽象坐標(biāo)。以下列出幾個(gè)坐標(biāo)體系的比較

12、：aacriimarcrdf ontology描述對(duì)象 文獻(xiàn)資源文獻(xiàn)資源 資源語(yǔ)義傳輸平臺(tái) 紙質(zhì)電腦 網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)言 自然 數(shù)據(jù)庫(kù)xml owl等元素著錄項(xiàng) 字段 標(biāo)記標(biāo)記 實(shí)際上，ontology是rdf在語(yǔ)義領(lǐng)域的 應(yīng)用 和發(fā)展。它把概念作為特殊的資源對(duì)象對(duì)待。如果說(shuō)后者是基于資源的描述框架。那么前者就是基于概念的描述框架。描述的坐標(biāo)已經(jīng)發(fā)生了從資源到概念（內(nèi)涵和外延）的轉(zhuǎn)變，知識(shí)發(fā)現(xiàn)的對(duì)象已經(jīng)發(fā)生了從宏觀到微觀，從具體到抽象，從有形到無(wú)形的變化。rdf提供了資源拆分的技術(shù)而ontology側(cè)重于語(yǔ)義的 分析 ，兩者的完美的結(jié)合為我們架起了一座從宏觀資源實(shí)體通向微觀知識(shí)描述的橋梁。ontol

13、ogy的技術(shù)關(guān)鍵就是要刨根問(wèn)底地弄清楚知識(shí)樹(shù)“怎么種？根在哪？施什么肥？”。簡(jiǎn)言之，就是用什么去表達(dá)？怎樣表達(dá)？表達(dá)什么的 問(wèn)題 。 4.3語(yǔ)義“磁針” 盡管從aacrii（anglo-american cataloguing rules.2.ed英美編目條例）到ontology，知識(shí)發(fā)現(xiàn)的對(duì)象發(fā)生了從宏觀到微觀的變化，但對(duì)象間的抽象關(guān)系即元素仍然不變，只是具體名稱有所不同。在aacrii中元素用著錄事項(xiàng)表示，它把書(shū)和其他資源聯(lián)結(jié)起來(lái)；在ontology中，隨著資源對(duì)象的微觀化，資源關(guān)系進(jìn)一步抽象為概念(concept)，而資源被抽象為外延e和內(nèi)涵m。由此看出元素是各種資源的粘合劑，和普通粘合

14、劑的區(qū)別在于它猶如磁針帶有極性和方向性，極性又可具體化為：外延和內(nèi)涵。由此可見(jiàn)語(yǔ)義磁針是對(duì)元素功能的形象化描述。然而語(yǔ)義磁針不是天然物質(zhì)，它需要人工導(dǎo)入，在導(dǎo)入過(guò)程中首先要對(duì)它的內(nèi)涵外延進(jìn)行定義使其具有明確的指向（磁極）。rdf schema（rdf的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式）擔(dān)負(fù)了這一使命，它的結(jié)構(gòu)化核心詞匯(structured core vocabulary)分別用classes和properties來(lái)定義rdf數(shù)據(jù)文件所用元素的資源類型（外延）以及所具有的特性（內(nèi)涵），確定了各元素的描述職能范圍，從而為構(gòu)建語(yǔ)義磁場(chǎng)打好了“地基”。以下是語(yǔ)義磁場(chǎng)各層面的簡(jiǎn)單示意： 有了語(yǔ)義磁針（元素），信息的傳播就

15、有了“光”。其具體極性就可抽象為和，數(shù)字化為0和1二態(tài)。磁針通過(guò)彼此聯(lián)結(jié)便形成“磁力線”，有了“磁力線”便能產(chǎn)生磁力場(chǎng)，產(chǎn)生磁感應(yīng)，變離散描述為連續(xù)描述，這便是語(yǔ)義場(chǎng)的抽象化。在語(yǔ)義場(chǎng)中，語(yǔ)義的正負(fù)兩極切換便能形成振動(dòng)，振動(dòng)在語(yǔ)義場(chǎng)中的傳播就會(huì)產(chǎn)生語(yǔ)義波，但這種傳播并不是直線的。其方向取決于語(yǔ)義磁針的連線軌跡，這種軌跡就是我們通常說(shuō)的“思路”，人工智能就是要讓電腦來(lái)產(chǎn)生“思路”。由于資源信息的描述方式不外乎以下幾種：(1)串聯(lián)(2)并聯(lián)(3)循環(huán)（互逆）(4)嵌套(5)遞歸，對(duì)應(yīng)的檢索途經(jīng)（思維）只是上述路徑的逆。人工智能技術(shù)說(shuō)到底就是上述路徑的程序化。 5結(jié)語(yǔ) 資源信息通過(guò)微分對(duì)資源分解在資

16、源描述的不同層面創(chuàng)建和導(dǎo)入各種“磁針”，按照邏輯推理制定的布放規(guī)則，建立資源和語(yǔ)義在不同坐標(biāo)平面間的穿梭映射；通過(guò)積分對(duì)它整合產(chǎn)生綜合的“磁場(chǎng)”效應(yīng)，形成語(yǔ)義場(chǎng)。資源信息微積分在語(yǔ)義場(chǎng)的點(diǎn)上表現(xiàn)是“振動(dòng)”，面上表現(xiàn)是語(yǔ)義波。振動(dòng)是對(duì)波的微分，而波是對(duì)振動(dòng)的積分，積分是對(duì)微分的還原。架設(shè)語(yǔ)義網(wǎng)，首先需要對(duì)資源信息進(jìn)行微積分運(yùn)算。不能微分就無(wú)法在語(yǔ)義場(chǎng)中形成語(yǔ)義“磁針”，沒(méi)有“磁針”就沒(méi)有振動(dòng)，當(dāng)然也就不會(huì)產(chǎn)生語(yǔ)義波。資源信息的微觀振動(dòng)（即描述和標(biāo)引）是借助于概念的二態(tài)（內(nèi)涵和外延）切換產(chǎn)生的。概念的二個(gè)方面，也就是內(nèi)涵和外延，組成了語(yǔ)義磁針的正負(fù)兩極。marc開(kāi)創(chuàng)了數(shù)據(jù)電腦處理的先河，并能利用分

17、散著錄的上掛（410字段）和下連（411字段）做積和分的運(yùn)算，但在信息的微分運(yùn)算方面卻不盡人意。它們能通過(guò)首尾相連對(duì)資源進(jìn)行局部拆分和整合，但由于其數(shù)量受到了marc標(biāo)準(zhǔn)字段的限制，且是同構(gòu)（含兩極）異質(zhì)的，即它并不像“語(yǔ)義場(chǎng)”那樣具有共同的“磁性”（概念的外延和內(nèi)涵），不同磁針的磁極因定義域(domain)和值域(range)的涵義不同而不能處在同一個(gè)語(yǔ)義場(chǎng)中，從而不能產(chǎn)生語(yǔ)義波。rdf拓展了的描述空間，異質(zhì)磁針能夠方便地進(jìn)行各種類型的串接和組合，但依然不在同一個(gè)語(yǔ)義場(chǎng)，ontology通過(guò)尋求語(yǔ)義表達(dá)的本體尋求磁針的同質(zhì)，對(duì)象的處理范圍已經(jīng)跳出了實(shí)物圈子，資源描述開(kāi)始從“體”深入到“魂”，

18、從“形”深入到“義”，從“外延”深入到“內(nèi)涵”。知識(shí)發(fā)現(xiàn)才開(kāi)始有了“光”和透明。 上述整個(gè)過(guò)程可歸納如下：用元素的敘詞元元素（schema詞匯）去建立一個(gè)資源描述詞集（元素），接著用描述詞集中的詞匯去描述（標(biāo)引）具體的資源，最后再用敘詞之類語(yǔ)義功能更強(qiáng)的“磁針”對(duì)資源涉及的概念進(jìn)行定向，并通過(guò)邏輯定位使其有序化，借助它對(duì)思維進(jìn)行導(dǎo)航。語(yǔ)義磁場(chǎng)是一個(gè)聯(lián)結(jié)附屬于各種資源的概念數(shù)據(jù)庫(kù)，為人工智能推理所需而提供的操作平臺(tái)，如果說(shuō)windows是電腦各種硬件、軟件的資源管理系統(tǒng)，那么人工智能就是該平臺(tái)的資源管理系統(tǒng)。以下是一個(gè)人工智能的語(yǔ)義磁針導(dǎo)入和布放線路圖： 由此可以看出，從書(shū)目到詞典(dictionary)到敘詞表( the saurus)到知識(shí)樹(shù)(ontology)，資源描述從表面深入到了“骨髓”，語(yǔ)義一個(gè)強(qiáng)于一個(gè)，就是由于“磁針”的補(bǔ)充群體不斷導(dǎo)入的緣故，最后，真相大白，原來(lái)“磁針”的發(fā)生器(generator)就是各級(jí)schema?！?參考 文