知识图谱——知识融合

一、简介

为了解决存在逻辑联系的知识要素之间的冲突消解问题 , 定义了知识元的统一语义表达方式 , 将知识元之间的冲突按照粒度分为术语冲突、谓词冲突和语义冲突 ; 提出了逻辑树融合法 、频率融合法、句法融合法。逻辑树融合、频率融合和句法融合 . 逻辑树融合仅限于消解术语冲突 ; 频率融合适用于消解术语冲突和谓词冲突 ; 句法融合则普遍适用于 3 种冲突。

1.知识融合目的

知识融合包括语义级的知识融合和面向创新设计的知识融合两部分知识。融合的目的是为了更有效地进行知识共享和重用 , 其结果会产生新的知识。

2.知识融合的研究方向

构建完整的知识获取、知识表示、知识推理和融合系统，（可利用融合规则来消解冲突）, 合并 XML文档 , 但只适合于结构化的知识 ;
开发高效的知识推理和融合算法。

二、知识概念

知识元 . 指不可再分割的具有完备知识表达的知识单位 . 知识元是显性知识的最小可控单位。
知识的语义级表示 . 知识元 K = { Δ , Σ ,Π } , 其中 : Δ = { s 1 , s 2 , … , s n } 为术语项 ; Σ = { g 1 , g 2 , … , g m } 为谓词项 ; Π = Δ $\oplus$ Σ = { s 1 , s 2 , … , s n } $\oplus$ { g 1 , g 2 , … , g m } , 符号 $\oplus$ 表示 2 个集合的广义和。
本体 . 本体是给出构成相关领域词汇的基本术语和关系 , 以及利用这些术语和关系定义这些词汇外延的规则

1.知识元的特性

知识元在逻辑上是完整的 , 能表达一个完整的事实、原理、方法、技巧等 ;
知识元有一定结构 ;
众多的知识元通过一定的语义连接在一起 , 可以导致知识价值的增值 , 催生新的知识

2本体的特性

概念化 , 本体是客观世界现象的抽象模型 ;
明确性 , 概念及它们之间的联系都被精确定义 ;
形式化 , 本体有精确的数学描述 ;
共享性 , 本体中反映的知识是其使用者共同认可的 . 知识元和本体有本质上的区别 .

3.知识冲突

术语，是组成知识元的基本要素
谓词，是连接术语的骨架
语义，术语+谓词

知识元之间的冲突根据粒度由小到大可分为术语冲突、谓词冲突和语义冲突 3 类。若知识元之间产生冲突 , 必然是组成知识元的要素之间或者要素的组成之间发生了不一致。

三、知识冲突

1.术语冲突

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在知识工程领域中 , 知识本体指对领域知识的共享概念模型和明确的形式化的规范说明 . 它提供了领域中基本术语以及基本术语之间的关系 , 并利用这些术语和关系构成知识的外延规则和复杂定义 . 术语冲突的产生 , 主要是领域术语的使用发生了不一致的情况。

术语冲突 ，术语冲突为 2 个术语项存在本体上的冲突 , 可表示为 s i × s j . 其中 , s i 、 s j 为术语项 , 符号 ×表示知识元的术语冲突。
知识融合过程中的术语冲突，. 对于知识融合过程中的 2 个知识项 K i 、 K j , 如果存在术语项 s i ∈ K i ,s j ∈ K j , 且两个术语项存在冲突 s i × s j , 则称此知识融合过程中存在术语冲突

2. 谓词冲突

术语通过谓词进行连接构成语义 , 在知识融合过程中往往出现表达相同内涵的知识元采用了不同形式的谓词 , 从而产生谓词冲突。

谓词冲突 ，谓词冲突为 2 个谓词项表示相同的内涵 , 但表现形式不一致 , 存在冲突 , 可表示为 g i 3 g j . 其中 , g i 、 g j 为谓词项 , 符号 3 表示知识元的谓词冲突。
知识融合过程中的谓词冲突 . 对于知识融合过程中的 2 个知识项 K i 、 K j , 如果存在谓词项 g i ∈ K i , g j ∈ K j , 且 2 个谓词项存在冲突 g i 3 g j ,则称此知识融合过程中存在谓词冲突。

3.语义冲突

若某一项或者若干项知识在逻辑上产生不一致甚至是错误 , 违反了设计原理或者自然常识 , 此时的知识被认为发生了语义冲突。

语义冲突 . 语义冲突为 2 个知识元的语义存在冲突 , 可表示为 : (s i $\oplus$ g i ) $\otimes$ (sj $\oplus$ g j) .其中 , 符号 $\otimes$ 表示知识元的语义冲突。
知识融合过程中的语义冲突 . 对于知识融合过程中的 2 个知识项 K i 、 K j , 如果存在语义项(si $\oplus$ gi ) ∈ Ki , (sj $\oplus$ gj )∈ K j , 且 2 个语义项存在冲突(si $\oplus$ gi ) $\otimes$ (sj $\oplus$ gj) ,则称此知识融合过程中存在语义冲突。

四、知识融合

1.句法融合

      句法融合是通过对若干知识元的术语集和谓词集分别进行逻辑加得到的结果 . 对术语集合Δ和谓词集合Σ的句法融合分别为                         Syntax ( Δ) =Syntax(s1 ,s 2 , … ,s n )
                        Syntax ( Σ) =Syntax( g1 , g 2 , … , g m )
      句法融合的主要作用是消除术语集合与谓词集合中的冗余项 . 因此 , 句法融合可以用于冲突的初步消解 . 显然 , 句法融合的粒度不够小 , 必要的情况下可以将句法融合和其他融合方法一起使用 , 提高知识融合的效率和准确性

2.逻辑树融合法

一条知识元的语义集合 K s 可以分解为术语的集合Δ与谓词的集合Σ , 即 K s = { Δ , Σ } . 如果 2 个术语中的一个比另一个在概念上更具有概括性 , 那么这种关系就称为类属关系或包含关系。

定义术语集合Δ的逻辑树融合为 Logic ( Δ , T,N) . 其中 : Δ为分布式资源中知识元的术语集合 ,Δ = { s 1 ,s 2 , … ,s n } ; T 为Δ的逻辑树 ; N 为逻辑树的节点 . 若 s i < s j , 则 N = s j ; 若 s i = s j , 则 N = s i ; 若 s i =s j , 则 N = s k ,s k 是 s i 的父类。

3.频率融合法

对于知识元的术语集合Δ = { s1 , s2 , … , sn } , 当术语项 si 产生了术语冲突时 , 可以使用频率最大的作为融合结果 , 即为频率融合法 . 令术语项 s i 的使用频率为 f i , 则术语集合Δ = { s1 , s2 , … , sn } 的频率融合定义为 Frequency ( Δ , f , X) . 若 fi : fj , 则 X =s i ; 若 f i ; f j , 则 X = s j ; 若 f i = f j , 则 X = s i 或 s j .

五、参考

1.《知识融合理论与方法》

2.上海交通大学学报《语义级知识融合中的冲突消解方法》

3.《Multi 2 agent architecture for knowledge fusion from distributed sources》

4.《基于语义 Web 技术的知识融合和同步方法研究》