現有互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展使它的缺陷逐漸暴露了出來(lái)，如網(wǎng)頁(yè)功能單調、搜索引擎智能化程度低等，這是因為大部分Web上的內容是設計給人閱讀的，而不是讓計算機程序按其意義進(jìn)行操作的。計算機能熟練地解析網(wǎng)頁(yè)的版面，知道哪里是標題，哪里有與其他頁(yè)面的鏈接。但是，它分辨不出個(gè)人主頁(yè)和天氣預報的區別，因為沒(méi)有可靠的方法來(lái)處理其中的語(yǔ)義，沒(méi)有辦法智能地理解網(wǎng)頁(yè)內容和進(jìn)行操作。
語(yǔ)義Web就是想彌補這方面的不足,為網(wǎng)頁(yè)擴展了計算機可處理的語(yǔ)義信息。語(yǔ)義Web中，各種資源被人為地賦予了各種明確的語(yǔ)義信息，計算機可以分辨和識別這些語(yǔ)義信息，并對其自動(dòng)進(jìn)行解釋、交換和處理。但是語(yǔ)義Web與人工智能中的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )是兩個(gè)不同的概念，它的研究對象和所采用的方法與傳統自然語(yǔ)言處理也是不同的，它對現有的Web進(jìn)行了語(yǔ)義擴展，從而使其能被計算機做一定的理解和處理，從功能上看它將是一個(gè)能夠“理解”人類(lèi)信息的智能網(wǎng)絡(luò )。將語(yǔ)義Web融入現在Web結構的初步努力已經(jīng)在進(jìn)行中了。不久的將來(lái)，當機器有更強的能力去處理和“理解”數據時(shí)，我們將看到很多重要的新功能。例如，某人想報名參加一個(gè)研討會(huì )，計算機就可自動(dòng)地為其制定最佳日程和路線(xiàn)以及預定酒店等。
互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng )始人Tim Berners-Lee在2000年提出了語(yǔ)義Web的概念和體系結構。
在其體系結構中,第一層是Unicode和URI，它是整個(gè)語(yǔ)義Web的基礎，Unicode（統一編碼）處理資源的編碼，URI（統一資源定位器）負責標識資源；第二層是XML＋名空間＋XML模式，用于表示數據的內容和結構；第三層是RDF＋RDF模式，用于描述資源及其類(lèi)型；第四層是本體詞匯，用于描述各種資源之間的聯(lián)系；第五層是邏輯，在下面四層的基礎上進(jìn)行邏輯推理操作；第六層是驗證，根據邏輯陳述進(jìn)行驗證以得出結論；第七層是信任，在用戶(hù)間建立信任關(guān)系。
第二、三、四層是語(yǔ)義Web的關(guān)鍵層，用于表示W(wǎng)eb信息的語(yǔ)義，也是現在語(yǔ)義Web研究的熱點(diǎn)所在?？蓴U展標記語(yǔ)言XML (eXtensible Markup Language)讓每個(gè)人都能創(chuàng )建自己的標簽，來(lái)對網(wǎng)頁(yè)或頁(yè)面的部分文字進(jìn)行注釋。 腳本，或者說(shuō)是程序，可以將這些標簽運用到復雜的應用中，不過(guò)程序編寫(xiě)者必須知道網(wǎng)頁(yè)作者是如何使用每一個(gè)標簽的。簡(jiǎn)而言之，XML允許用戶(hù)在文檔中加入任意的結構。資源描述框架RDF （Resource Description Framework ）的基本結構是對象-屬性-值三元組，也就相當于句子中的主語(yǔ)、動(dòng)詞和賓語(yǔ)。這些三元組可以用XML語(yǔ)法來(lái)表示。用這種結構描述由機器處理的大量數據，是非常自然的方法。RDF模式是一個(gè)描述RDF資源的屬性（Property）和類(lèi)（Class）的詞匯表，提供了關(guān)于這些屬性和類(lèi)的層次結構的語(yǔ)義。
因為兩個(gè)系統可能采用不同的標識符表示同一概念，也可能用一個(gè)標識符表示不同的含義，程序若要在兩個(gè)數據庫之間進(jìn)行信息的比較和合并，就必須了解某些標識符表示的是否是同一事物。對該問(wèn)題的一個(gè)解決方法就是本體論(Ontology)。本體是概念化的顯式說(shuō)明，包括分類(lèi)和一套推理規則。分類(lèi)定義對象的類(lèi)別及其之間的關(guān)系，使我們能夠表達實(shí)體之間的大量關(guān)系，而根據推理規則，程序可以進(jìn)行自動(dòng)推理。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是在不同的系統間定義一本字典或者度量表，使它們對實(shí)體及其之間的關(guān)系達成共識，以便交流和共享。
語(yǔ)義Web需要能夠對Web文檔中的術(shù)語(yǔ)含義進(jìn)行形式化描述。DAML+OIL（即DARPA代理標記語(yǔ)言+本體推論語(yǔ)言），OWL（Web本體語(yǔ)言），它們是W3C規范的重要擴充和改進(jìn)，都是建立在人工智能知識表示基礎之上的本體語(yǔ)言，提供了一種自然方式來(lái)描述在Web詞間的類(lèi)與子類(lèi)之間的關(guān)系，以及在類(lèi)與類(lèi)之間（或子類(lèi)與子類(lèi)之間）關(guān)系上的限制。它們比RDF模式添加了更多的用于描述屬性和類(lèi)的詞匯，例如類(lèi)之間的不相交性（Disjointness）、等價(jià)性、更豐富的屬性類(lèi)型、屬性特征等。
當然，要實(shí)現語(yǔ)義Web是遠遠不夠的，更主要的技術(shù)難題還在于要讓電腦可以進(jìn)行更多的“思考”和“推斷”。為使語(yǔ)義Web工作，計算機必須能訪(fǎng)問(wèn)結構化的信息集合以及一套推理規則，據此進(jìn)行自動(dòng)推理。增加邏輯性——使用規則去推理，選擇行動(dòng)的方式以及回答問(wèn)題的方法——是語(yǔ)義Web組織面臨的一個(gè)任務(wù)。
有了大量富含語(yǔ)義信息的網(wǎng)頁(yè)，就好像有了一個(gè)巨大的全球互聯(lián)的數據庫。有了語(yǔ)義信息的幫助，人們開(kāi)發(fā)出的軟件代理Agent程序的智能和自動(dòng)化將大大提高，它們從不同的資源中收集網(wǎng)頁(yè)內容，搜索和處理信息并和其他程序交換信息，真正發(fā)揮語(yǔ)義Web的力量。當出現更多的機器可處理的網(wǎng)頁(yè)內容和服務(wù)（包括更多的代理）時(shí)，通過(guò)代理之間的信息交換和協(xié)同工作，信息處理的效率將呈指數級增長(cháng)，能更好地滿(mǎn)足用戶(hù)的需求。
網(wǎng) 格
網(wǎng)格是一種新興的技術(shù)，正處在不斷發(fā)展和變化當中。簡(jiǎn)單地說(shuō)，網(wǎng)格是一種信息社會(huì )的網(wǎng)絡(luò )基礎設施，是利用互聯(lián)網(wǎng)把分散在不同地理位置上的多個(gè)資源，包括計算資源、存儲資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識資源等全面連通和統一分配、管理及協(xié)調起來(lái)，通過(guò)邏輯關(guān)系組成一臺“虛擬的超級計算機”。這臺機器把每一臺參與其中的、包括個(gè)人電腦在內的計算機都作為自己的一個(gè)“節點(diǎn)”，成千上萬(wàn)個(gè)這樣的“節點(diǎn)”并聯(lián)起來(lái)，就組成了“一張有超級計算能力的網(wǎng)格”。而每一位將自己的計算機連接到網(wǎng)格上的用戶(hù)，也就“擁有了”這架超級計算機，可以隨時(shí)隨地調用其中的計算和信息資源，在獲得一體化信息服務(wù)的同時(shí)，最大程度地實(shí)現資源共享。網(wǎng)格計算模式首先把要計算的數據分割，然后不同節點(diǎn)的計算機可以根據自己的處理能力下載一個(gè)或多個(gè)數據片斷。只要位于某個(gè)節點(diǎn)的計算機的用戶(hù)不使用計算機時(shí)，就會(huì )調動(dòng)閑置的計算能力。網(wǎng)格的優(yōu)勢在于不但數據處理能力超強，而且能充分利用網(wǎng)上的閑置處理能力來(lái)節約計算成本，實(shí)現資源的共享，消除資源孤島。
網(wǎng)格計算技術(shù)首先出現在科研領(lǐng)域的大型科學(xué)計算和項目研究中，醫藥、制造、氣象、勘探等需要大型計算機功能的行業(yè)將首批成為這一技術(shù)的受益者，隨著(zhù)連接到網(wǎng)格系統上的計算資源的增加，網(wǎng)格計算技術(shù)也會(huì )造福于小企業(yè)和消費者，家庭PC用戶(hù)也將能夠用上公、私機構提供的更快、更廉價(jià)的服務(wù)，到那時(shí)任何設備可以在任何地方接入以享用某種層次的資源，而不必關(guān)心這些資源是從那里來(lái)的, 就像用現在的電網(wǎng)一樣。
美國自然科學(xué)基金于1997年啟動(dòng)了高級計算框架計劃（PACI），歐盟于2000年和2001年分別啟動(dòng)了EuroGrid和DataGrid。2001年全球網(wǎng)格論壇（Global Grid Forum）成立, 這是一個(gè)規范網(wǎng)格研究，制定網(wǎng)格標準的國際組織。就像TCP/IP協(xié)議是Internet的核心一樣，構建網(wǎng)格也需要對標準協(xié)議和服務(wù)進(jìn)行定義。迄今為止，網(wǎng)格還沒(méi)有正式的標準，但在核心技術(shù)上，相關(guān)機構與企業(yè)已達成一致：由美國Argonne國家實(shí)驗室與南加州大學(xué)信息科學(xué)學(xué)院(ISI)合作開(kāi)發(fā)的Globus Toolkit已成為網(wǎng)格計算事實(shí)上的標準。企業(yè)界的網(wǎng)格相關(guān)研究開(kāi)發(fā)工作中，最重要的就是Web服務(wù)。目前，一些業(yè)界巨頭已經(jīng)就幾個(gè)底層標準協(xié)議達成了共識，包括XML、SOAP、WSDL、UDDI等。
語(yǔ)義網(wǎng)格
結合語(yǔ)義Web、網(wǎng)格和Web服務(wù)的優(yōu)點(diǎn)和彌補各自的不足，研究人員提出了語(yǔ)義網(wǎng)格的概念。附圖表明了Web、網(wǎng)格、語(yǔ)義Web和語(yǔ)義網(wǎng)格的關(guān)系，網(wǎng)格是Web在計算能力上的提升，而語(yǔ)義網(wǎng)格是網(wǎng)格在語(yǔ)義能力上的擴展；從另一個(gè)角度說(shuō)，語(yǔ)義Web是在現有Web上增強了語(yǔ)義能力，而語(yǔ)義網(wǎng)格是語(yǔ)義Web對計算能力的擴展。
在英國的e-Science計劃研究中，人們發(fā)現，網(wǎng)格的現有努力和e-Science設想之間存在差距，要達到e-Science的易用性和無(wú)縫自動(dòng)化要求，必須實(shí)現盡量多的機器可處理性和盡量少的人類(lèi)介入，這卻和語(yǔ)義Web的目標有一些相似，于是在2001年最先提出了語(yǔ)義網(wǎng)格的構想，并且于2002年在全球網(wǎng)格論壇GGF成立了語(yǔ)義網(wǎng)格研究組SEM-GRD。他們的語(yǔ)義網(wǎng)格構想的關(guān)鍵之處就是把所有的資源，包括服務(wù)，都用一種機器可處理的方式來(lái)描述，其目標是實(shí)現語(yǔ)義的互操作性。達到這個(gè)目標的一種實(shí)現方法是把語(yǔ)義Web的技術(shù)應用到網(wǎng)格計算的開(kāi)發(fā)中，下至基礎設施上至網(wǎng)格應用。值得注意的是“語(yǔ)義”是從下到上彌漫在整個(gè)網(wǎng)格中而不是僅僅在其上增加了一個(gè)語(yǔ)義（知識）層。
中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所知識網(wǎng)格研究組在諸葛海研究員的帶領(lǐng)下正在開(kāi)展語(yǔ)義網(wǎng)格方面的研究，通過(guò)采用新的計算模式和新的資源組織和管理的模型，可有效地輔助用戶(hù)進(jìn)行資源獲取、共享、管理、協(xié)同工作和決策等，為人們提供更深層、更全面、更智能的服務(wù)。重點(diǎn)解決三個(gè)科學(xué)問(wèn)題：資源的規范組織、語(yǔ)義互聯(lián)和智能聚合。
·規范組織。提出資源空間模型和資源的規范化組織和管理的理論、方法、技術(shù)和工具，使各種無(wú)序資源（信息、知識和服務(wù)）規范組織，使用戶(hù)和服務(wù)能夠有效、正確地根據語(yǔ)義操作各種資源，以提高資源的使用效率。
·語(yǔ)義互聯(lián)。通過(guò)多層語(yǔ)義互聯(lián)和單一語(yǔ)義映像，使分布在全球的各種網(wǎng)絡(luò )資源在語(yǔ)義層上互聯(lián)，消除資源孤島，主要通過(guò)類(lèi)型化的語(yǔ)義鏈網(wǎng)絡(luò )來(lái)使資源的語(yǔ)義能被機器所理解。
·智能聚合。解決如何使資源能夠互相理解，根據用戶(hù)的需求有效、動(dòng)態(tài)、智能地聚合各種資源，這主要通過(guò)軟設備來(lái)實(shí)現。
語(yǔ)義Web的概念和體系結構
Web、網(wǎng)格、語(yǔ)義Web和語(yǔ)義網(wǎng)格的關(guān)系
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