AI11人工智能-互聯(lián)網(wǎng)智能

人工智能導(dǎo)論

Introduction

toArtificialIntelligence

第十一章史忠植

中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所/2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能1互聯(lián)網(wǎng)智能WebIntelligence2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能2內(nèi)容提要11.1概述 11.2語義Web 11.3本體知識管理 11.4搜索引擎11.5

知識圖譜11.6集體智能 11.7小結(jié) 因特網(wǎng)（internet），是網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間以一組通用的協(xié)定相連，形成邏輯上單一龐大、覆蓋全世界的全球性互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。萬維網(wǎng)（WorldWideWeb），是基于超文本相互鏈接而成的全球性系統(tǒng)，通過互聯(lián)網(wǎng)訪問。本章論述互聯(lián)網(wǎng)智能主要是指基于萬維網(wǎng)的智能技術(shù)，即“Webintelligence”,人們經(jīng)常稱作互聯(lián)網(wǎng)智能。概述2023/10/203史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能1962年美國美國國防部高級研究計劃署的Licklider等提出通過網(wǎng)絡(luò)將計算機互聯(lián)起來的構(gòu)想。1969年12月ARPANET將美國西南部的加州大學(xué)洛杉磯分校、斯坦福大學(xué)研究學(xué)院、加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校和猶他州大學(xué)的四臺主要的計算機連接起來。到1970年6月，麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、BBN和加州圣達莫尼卡系統(tǒng)發(fā)展公司加入進來。1972年對公眾展示，并出現(xiàn)了email。1983年ARPANET完全轉(zhuǎn)移到TCP/IP協(xié)議。1995年美國國家科學(xué)基金會組建的NSFNET與全球50000多個網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)初具規(guī)模。概述2023/10/204史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能互聯(lián)網(wǎng)從誕生到現(xiàn)在的50多年發(fā)展中，可以分為四個階段，即計算機互聯(lián)、網(wǎng)頁互聯(lián)、用戶實時交互、語義互聯(lián)。2014年7月21日，中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心（CNNIC）發(fā)布了《第34次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》。截至2014年6月，我國網(wǎng)民規(guī)模達6.32億，手機網(wǎng)民規(guī)模達5.27億，域名總數(shù)為1915萬個，網(wǎng)站總數(shù)為273萬個。中國互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)形成規(guī)模，互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用走向多元化。概述2023/10/205史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能隨著互聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模應(yīng)用，出現(xiàn)了各種各樣基于互聯(lián)網(wǎng)的計算模式。近幾年來云計算(cloudcomputing)引起廣泛的關(guān)注。云計算是分布式計算的一種范型，它強調(diào)在互聯(lián)網(wǎng)上建立大規(guī)模數(shù)據(jù)中心等信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，通過面向服務(wù)的商業(yè)模式為各類用戶提供基礎(chǔ)設(shè)施能力。在用戶看來，云計算提供了一種大規(guī)模的資源池，資源池管理的資源包括計算、存儲、平臺和服務(wù)等各種資源，資源池中的資源經(jīng)過了抽象和虛擬化處理，并且是動態(tài)可擴展的。概述2023/10/206史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能7內(nèi)容提要11.1概述

11.2語義Web

11.3本體知識管理 11.4搜索引擎11.5

知識圖譜11.6集體智能 11.7小結(jié) Berners-Lee于2000-12-18在XML2000的會議上正式提出了語義Web。語義Web的目標(biāo)是使得Web上的信息具有計算機可以理解的語義，滿足智能體(Agent)對WWW上異構(gòu)和分布信息的有效訪問和搜索。Berners-Lee為未來的Web發(fā)展提出了基于語義的體系結(jié)構(gòu)-語義Web體系結(jié)構(gòu)。該體系中從底層到高層分別為：UNICODE和URI、XML、RDF、Ontology、Logic、Proof、Trust語義Web2023/10/208史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能9語義Web層次結(jié)構(gòu)第一層是UNICODE和URI，是整個語義WEB的基礎(chǔ)，Unicode處理資源的編碼，實現(xiàn)網(wǎng)上信息的統(tǒng)一編碼，URI負(fù)責(zé)標(biāo)識資源，支持語義網(wǎng)上的對象和資源的精細(xì)標(biāo)識；第二層是XML+NameSpace+xmlschema，用于表示數(shù)據(jù)的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)；通過XML標(biāo)記語言將網(wǎng)上資源信息的結(jié)構(gòu)、內(nèi)容和數(shù)據(jù)的表現(xiàn)形式進行分離；第三層是RDF+rdfschema，用于描述WEB上的資源及其類型、關(guān)系，為網(wǎng)上資源描述提供一種通用框架和實現(xiàn)數(shù)據(jù)集成的元數(shù)據(jù)解決方案；第四層是OntologyVocabulary，用于描述各種資源之間的聯(lián)系，揭示資源本身及資源之間更為復(fù)雜和豐富的語義聯(lián)系，明確定義描述屬性或類的術(shù)語語義及術(shù)語間關(guān)系；2023/10/2010史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能語義Web層次結(jié)構(gòu)第五層是邏輯層。邏輯主要提供公理和推理規(guī)則，為智能推理提供基礎(chǔ)。該層用來產(chǎn)生規(guī)則。第六層是證明層，執(zhí)行邏輯層產(chǎn)生的規(guī)則，并結(jié)合信任層的應(yīng)用機制來評判是否能夠信賴給定的證明。第七層是信任層。頂層的信任注重于提供信任機制，以保證用戶代理Agent在網(wǎng)上進行個性化服務(wù)和彼此間交互合作時，更安全可靠。核心層為XML、RDF、ONTOLOGY，這3層用于表示W(wǎng)eb信息的語義。2023/10/2011史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能語義Web層次結(jié)構(gòu)2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能12互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展路線圖Spivack20082023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能13Web發(fā)展路線圖Spivack2008Web1.02023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能14Web2.02023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能15TimO’Reilly-Web2.02023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能16Web3.02023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能17Web1.0–Web2.0–Web3.0文件網(wǎng)

Web1.0:Webofdocuments人際/社會網(wǎng)

Web2.0:Webofpersons數(shù)據(jù)網(wǎng)

Web3.0:Webofdata(semantics)2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能182023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能19內(nèi)容提要11.1概述

11.2語義Web 11.3本體知識管理

11.4搜索引擎11.5

知識圖譜11.6集體智能 11.7小結(jié) 本體是語義Web的基礎(chǔ)，本體可以有效地進行知識表達，知識查詢，或不同領(lǐng)域知識的語義消解。本體還可以支持更豐富的服務(wù)發(fā)現(xiàn)、匹配和組合，提高自動化程度。本體知識管理(ontology-basedknowledgemanagement)可實現(xiàn)語義級知識服務(wù)，提高知識利用的深度。本體知識管理還可以支持對隱性知識進行推理，方便異構(gòu)知識服務(wù)之間實現(xiàn)互操作，方便融入領(lǐng)域?qū)＜抑R及經(jīng)驗知識結(jié)構(gòu)化等。2023/10/2020史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能本體本體知識管理一般要求滿足以下基本功能：支持本體多種表示語言和存儲形式，具有本體導(dǎo)航功能支持本體的基本操作如本體學(xué)習(xí)、本體映射、本體合并等提供本體版本管理功能，支持本體的可擴展性和一致性按照本體知識管理要求，中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所智能科學(xué)實驗室研制了知識管理系統(tǒng)KMSphere。2023/10/2021史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能本體知識管理2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能22KMSphereLayersEmailDocumentFileImageVideoWebOntologyAcquisitionKnowledgeorganizationKnowledgeDistributionKnowledgeApplication本體知識管理KMSphere由三個基本模塊構(gòu)成：(1)領(lǐng)域本體學(xué)習(xí)環(huán)境OntoSphere，主要功能包括Web語料的獲取、文檔分析、本體概念和關(guān)系獲取，專家交互環(huán)境，最終建立滿足應(yīng)用需求的高質(zhì)量領(lǐng)域本體。(2)本體管理環(huán)境OntoManager。OntoManager提供對已有本體的管理和修改編輯。(3)基于智能體的知識服務(wù)OntoService。提供面向語義的多智能體知識服務(wù)。2023/10/2023史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能本體知識管理KMSphere2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能24KMSphereArchitecture2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能25KMSphereWorkflow2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能26KMSphereDemoCreateontologybyhand2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能27KMSphereDemoOntologyacquisitionfromdatabases2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能28KMSphereDemoOntologyacquisitionfromtext2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能29KMSphereDemoEditontology2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能30KMSphereDemoOntologyconsistencycheck2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能31KMSphereDemoRDQL(RDFDataQueryLanguage)2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能32內(nèi)容提要11.1概述

11.2語義Web 11.3本體知識管理 11.4搜索引擎11.5

知識圖譜11.6集體智能 11.7小結(jié) 2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能33搜索引擎大型互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎的數(shù)據(jù)中心一般運行數(shù)千臺甚至數(shù)十萬臺計算機，而且每天向計算機集群里添加數(shù)十臺機器，以保持與網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的同步。搜集機器自動搜集網(wǎng)頁信息，平均速度每秒數(shù)十個網(wǎng)頁，檢索機器則提供容錯的可縮放的體系架構(gòu)以應(yīng)對每天數(shù)千萬甚至數(shù)億的用戶查詢請求。企業(yè)搜索引擎可根據(jù)不同的應(yīng)用規(guī)模，從單臺計算機到計算機集群都可以進行部署2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能34搜索引擎搜索引擎一般的工作過程是:首先對互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)頁進行搜集，然后對搜集來的網(wǎng)頁進行預(yù)處理，建立網(wǎng)頁索引庫，實時響應(yīng)用戶的查詢請求，并對查找到的結(jié)果按某種規(guī)則進行排序后返回給用戶。搜索引擎的重要功能是能夠?qū)ヂ?lián)網(wǎng)上的文本信息提供全文檢索。2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能35搜索引擎的工作流程2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能36搜索引擎的系統(tǒng)架構(gòu)2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能37內(nèi)容提要11.1概述

11.2語義Web 11.3本體知識管理 11.4搜索引擎11.5

知識圖譜11.6集體智能 11.7小結(jié) 2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能38

知識圖譜圖譜：是一個圖像，以一定空間形式、在一定時間范圍中展現(xiàn)變化的系統(tǒng)概念。里程碑之一：2003年，美國科學(xué)院組織“知識圖譜測繪”大會，

標(biāo)志著專家們對知識圖譜繪制開始了大規(guī)模的深入研究。2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能39

知識圖譜2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能40

知識圖譜語義Web關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能41BCThingtyped

linksADEtyped

linkstyped

linkstyped

linksThingThingThingThingThingThingThingThingThing

使用語義網(wǎng)技術(shù)。在來自一個數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)與其他數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)之間的

建立連接。2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能42基于知識圖譜的搜索引擎2023/10/20史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能43內(nèi)容提要11.1概述

11.2語義Web 11.3本體知識管理 11.4搜索引擎11.5

知識圖譜11.6集體智能 11.7小結(jié)

集體智能

集體智能（collectiveintelligence），有的稱為集體智慧，有的稱為群體智能，是一種共享的或者集體的智能，它是從許多個體的合作與競爭中涌現(xiàn)出來的，并沒有集中的控制機制。集體智能在人類、計算機網(wǎng)絡(luò)中形成，并以多種形式的協(xié)商一致的決策模式出現(xiàn)。集體智能的規(guī)模有大有小，可能有個體集體智能、人際集體智能、成組集體智能、活動集體智能、組織集體智能、網(wǎng)絡(luò)集體智能、相鄰集體智能、社團集體智能、城市集體智能、省級集體智能、國家集體智能、區(qū)域集體智能、國際組織集體智能、全人類集體智能等，這些都是在特定范圍內(nèi)的群體所反映出來的智慧。2023/10/2044史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能“Cloudcomputing”Createdin4Sept.20072023/10/2045史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能Versionin4Sept.20082023/10/2046史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能Versionin14Sept.20092023/10/2047史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能

社群智能

社群智能（socialandcommunityintelligence）是從社會感知中挖掘和理解個人和群體活動模式、大規(guī)模人類活動和城市動態(tài)規(guī)律，把這些信息用于各種創(chuàng)新性的服務(wù)，包括社會關(guān)系管理、人類健康改善、公共安全維護、城市資源管理和環(huán)境資源保護等。社群智能是在社會計算、城市計算和現(xiàn)實世界挖掘等相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展基礎(chǔ)上提出來的。從宏觀角度講，它隸屬于社會感知計算（socially-awarecomputing）范疇。社會感知計算是通過人類生活空間逐步大規(guī)模部署的多種類傳感設(shè)備，實時感知識別社會個體行為，分析挖掘群體社會交互特征和規(guī)律，輔助個體社會行為，支持社群的互動、溝通和協(xié)作。2023/10/2048史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能

社群智能

社群智能主要側(cè)重于智能信息挖掘，具體功能包括：

（1）多數(shù)據(jù)源融合即要實現(xiàn)多個多模態(tài)、異構(gòu)數(shù)據(jù)源的融合。綜合利用三類數(shù)據(jù)源：互聯(lián)網(wǎng)與萬維網(wǎng)應(yīng)用、靜態(tài)傳感設(shè)施、移動及可攜帶感知設(shè)備，來挖掘“智能”信息；

（2）分層次智能信息提取利用數(shù)據(jù)挖掘和機器學(xué)習(xí)等技術(shù)從大規(guī)模感知數(shù)據(jù)中提取多層次的智能信息：在個體級別識別個人情境信息，在群體（Group）級別提取群體活動及人際交互信息，在社會級別挖掘人類行為模式、社會及城市動態(tài)變化規(guī)律等信息。2023/10/2049史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能

社群智能的體系架構(gòu)

2023/10/2050史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能

集體智能系統(tǒng)

2023/10/2051史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能集體智能系統(tǒng)一般是復(fù)雜的大系統(tǒng)，甚至是復(fù)雜的巨系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代錢學(xué)森提出了“開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)(opencomplexgiantsystcn,OCGS)”的概念，并提出“從定性到定量的綜合集成法”作為處理開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的方法論，著眼于人的智慧與計算機的高性能兩者結(jié)合，以思維科學(xué)（認(rèn)知科學(xué))與人工智能為基礎(chǔ)，用信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)構(gòu)建“綜合集成研討廳（hallforworkshopofmetasyntheticengineering）的體系，以可操作平臺的方式處理與開放的復(fù)雜巨系統(tǒng)相聯(lián)系的復(fù)雜問題。隨著互聯(lián)網(wǎng)的廣泛普及，這種綜合集成研討廳就可以是以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的集體智能系統(tǒng)。

綜合集成研討廳框架結(jié)構(gòu)示意圖

2023/10/2052史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能

集體智能系統(tǒng)

2023/10/2053史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能

20世紀(jì)90年代以來，多智能體系統(tǒng)迅速發(fā)展，為構(gòu)建大型復(fù)雜系統(tǒng)提供良好的技術(shù)途徑。作者將智能體技術(shù)和網(wǎng)格結(jié)構(gòu)有機結(jié)合起來，研制了智能體網(wǎng)格智能平臺（agentgridintelligenceplatform,AGrIP）。AGrIP由底層集成平臺MAGE，中間軟件層和應(yīng)用層構(gòu)成。該軟件創(chuàng)建協(xié)同工作環(huán)境，提供知識共享和互操作，成為開發(fā)大規(guī)模復(fù)雜的集成智能系統(tǒng)良好的工具。

智能體網(wǎng)格智能平臺AGrIP

2023/10/2054史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能全球腦2023/10/2055史忠植人工智能導(dǎo)論：互聯(lián)網(wǎng)智能人腦是由神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（硬件）和心智系統(tǒng)（軟件）構(gòu)成的智能系統(tǒng)?；ヂ?lián)網(wǎng)已成為人們共享全球信息的基礎(chǔ)設(shè)施。在互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過全球心智模型(worldwidemind，WWM)就可實現(xiàn)全球腦（worldwidebrain,WWB）。全球心智模型WWM是由心智模型CAM和WorldWideWeb構(gòu)成。心智模型CAM分為記憶、意識、高級認(rèn)知行為三個層次。