AI11人工智能-互联网智能

人工智能导论

Introduction

toArtificialIntelligence

第十一章史忠植

中国科学院计算技术研究所/2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能1互联网智能WebIntelligence2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能2内容提要11.1概述 11.2语义Web 11.3本体知识管理 11.4搜索引擎11.5

知识图谱11.6集体智能 11.7小结 因特网（internet），是网络与网络之间以一组通用的协定相连，形成逻辑上单一庞大、覆盖全世界的全球性互联网络。万维网（WorldWideWeb），是基于超文本相互链接而成的全球性系统，通过互联网访问。本章论述互联网智能主要是指基于万维网的智能技术，即“Webintelligence”,人们经常称作互联网智能。概述2023/10/203史忠植人工智能导论：互联网智能1962年美国美国国防部高级研究计划署的Licklider等提出通过网络将计算机互联起来的构想。1969年12月ARPANET将美国西南部的加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学研究学院、加州大学圣塔芭芭拉分校和犹他州大学的四台主要的计算机连接起来。到1970年6月，麻省理工学院、哈佛大学、BBN和加州圣达莫尼卡系统发展公司加入进来。1972年对公众展示，并出现了email。1983年ARPANET完全转移到TCP/IP协议。1995年美国国家科学基金会组建的NSFNET与全球50000多个网络互联，互联网已经初具规模。概述2023/10/204史忠植人工智能导论：互联网智能互联网从诞生到现在的50多年发展中，可以分为四个阶段，即计算机互联、网页互联、用户实时交互、语义互联。2014年7月21日，中国互联网络信息中心（CNNIC）发布了《第34次中国互联网络发展状况统计报告》。截至2014年6月，我国网民规模达6.32亿，手机网民规模达5.27亿，域名总数为1915万个，网站总数为273万个。中国互联网已经形成规模，互联网应用走向多元化。概述2023/10/205史忠植人工智能导论：互联网智能随着互联网的大规模应用，出现了各种各样基于互联网的计算模式。近几年来云计算(cloudcomputing)引起广泛的关注。云计算是分布式计算的一种范型，它强调在互联网上建立大规模数据中心等信息技术基础设施，通过面向服务的商业模式为各类用户提供基础设施能力。在用户看来，云计算提供了一种大规模的资源池，资源池管理的资源包括计算、存储、平台和服务等各种资源，资源池中的资源经过了抽象和虚拟化处理，并且是动态可扩展的。概述2023/10/206史忠植人工智能导论：互联网智能2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能7内容提要11.1概述

11.2语义Web

11.3本体知识管理 11.4搜索引擎11.5

知识图谱11.6集体智能 11.7小结 Berners-Lee于2000-12-18在XML2000的会议上正式提出了语义Web。语义Web的目标是使得Web上的信息具有计算机可以理解的语义，满足智能体(Agent)对WWW上异构和分布信息的有效访问和搜索。Berners-Lee为未来的Web发展提出了基于语义的体系结构-语义Web体系结构。该体系中从底层到高层分别为：UNICODE和URI、XML、RDF、Ontology、Logic、Proof、Trust语义Web2023/10/208史忠植人工智能导论：互联网智能2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能9语义Web层次结构第一层是UNICODE和URI，是整个语义WEB的基础，Unicode处理资源的编码，实现网上信息的统一编码，URI负责标识资源，支持语义网上的对象和资源的精细标识；第二层是XML+NameSpace+xmlschema，用于表示数据的内容和结构；通过XML标记语言将网上资源信息的结构、内容和数据的表现形式进行分离；第三层是RDF+rdfschema，用于描述WEB上的资源及其类型、关系，为网上资源描述提供一种通用框架和实现数据集成的元数据解决方案；第四层是OntologyVocabulary，用于描述各种资源之间的联系，揭示资源本身及资源之间更为复杂和丰富的语义联系，明确定义描述属性或类的术语语义及术语间关系；2023/10/2010史忠植人工智能导论：互联网智能语义Web层次结构第五层是逻辑层。逻辑主要提供公理和推理规则，为智能推理提供基础。该层用来产生规则。第六层是证明层，执行逻辑层产生的规则，并结合信任层的应用机制来评判是否能够信赖给定的证明。第七层是信任层。顶层的信任注重于提供信任机制，以保证用户代理Agent在网上进行个性化服务和彼此间交互合作时，更安全可靠。核心层为XML、RDF、ONTOLOGY，这3层用于表示Web信息的语义。2023/10/2011史忠植人工智能导论：互联网智能语义Web层次结构2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能12互联网发展路线图Spivack20082023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能13Web发展路线图Spivack2008Web1.02023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能14Web2.02023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能15TimO’Reilly-Web2.02023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能16Web3.02023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能17Web1.0–Web2.0–Web3.0文件网

Web1.0:Webofdocuments人际/社会网

Web2.0:Webofpersons数据网

Web3.0:Webofdata(semantics)2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能182023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能19内容提要11.1概述

11.2语义Web 11.3本体知识管理

11.4搜索引擎11.5

知识图谱11.6集体智能 11.7小结 本体是语义Web的基础，本体可以有效地进行知识表达，知识查询，或不同领域知识的语义消解。本体还可以支持更丰富的服务发现、匹配和组合，提高自动化程度。本体知识管理(ontology-basedknowledgemanagement)可实现语义级知识服务，提高知识利用的深度。本体知识管理还可以支持对隐性知识进行推理，方便异构知识服务之间实现互操作，方便融入领域专家知识及经验知识结构化等。2023/10/2020史忠植人工智能导论：互联网智能本体本体知识管理一般要求满足以下基本功能：支持本体多种表示语言和存储形式，具有本体导航功能支持本体的基本操作如本体学习、本体映射、本体合并等提供本体版本管理功能，支持本体的可扩展性和一致性按照本体知识管理要求，中国科学院计算技术研究所智能科学实验室研制了知识管理系统KMSphere。2023/10/2021史忠植人工智能导论：互联网智能本体知识管理2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能22KMSphereLayersEmailDocumentFileImageVideoWebOntologyAcquisitionKnowledgeorganizationKnowledgeDistributionKnowledgeApplication本体知识管理KMSphere由三个基本模块构成：(1)领域本体学习环境OntoSphere，主要功能包括Web语料的获取、文档分析、本体概念和关系获取，专家交互环境，最终建立满足应用需求的高质量领域本体。(2)本体管理环境OntoManager。OntoManager提供对已有本体的管理和修改编辑。(3)基于智能体的知识服务OntoService。提供面向语义的多智能体知识服务。2023/10/2023史忠植人工智能导论：互联网智能本体知识管理KMSphere2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能24KMSphereArchitecture2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能25KMSphereWorkflow2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能26KMSphereDemoCreateontologybyhand2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能27KMSphereDemoOntologyacquisitionfromdatabases2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能28KMSphereDemoOntologyacquisitionfromtext2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能29KMSphereDemoEditontology2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能30KMSphereDemoOntologyconsistencycheck2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能31KMSphereDemoRDQL(RDFDataQueryLanguage)2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能32内容提要11.1概述

11.2语义Web 11.3本体知识管理 11.4搜索引擎11.5

知识图谱11.6集体智能 11.7小结 2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能33搜索引擎大型互联网搜索引擎的数据中心一般运行数千台甚至数十万台计算机，而且每天向计算机集群里添加数十台机器，以保持与网络发展的同步。搜集机器自动搜集网页信息，平均速度每秒数十个网页，检索机器则提供容错的可缩放的体系架构以应对每天数千万甚至数亿的用户查询请求。企业搜索引擎可根据不同的应用规模，从单台计算机到计算机集群都可以进行部署2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能34搜索引擎搜索引擎一般的工作过程是:首先对互联网上的网页进行搜集，然后对搜集来的网页进行预处理，建立网页索引库，实时响应用户的查询请求，并对查找到的结果按某种规则进行排序后返回给用户。搜索引擎的重要功能是能够对互联网上的文本信息提供全文检索。2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能35搜索引擎的工作流程2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能36搜索引擎的系统架构2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能37内容提要11.1概述

11.2语义Web 11.3本体知识管理 11.4搜索引擎11.5

知识图谱11.6集体智能 11.7小结 2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能38

知识图谱图谱：是一个图像，以一定空间形式、在一定时间范围中展现变化的系统概念。里程碑之一：2003年，美国科学院组织“知识图谱测绘”大会，

标志着专家们对知识图谱绘制开始了大规模的深入研究。2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能39

知识图谱2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能40

知识图谱语义Web关联数据2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能41BCThingtyped

linksADEtyped

linkstyped

linkstyped

linksThingThingThingThingThingThingThingThingThing

使用语义网技术。在来自一个数据源的数据与其他数据源的数据之间的

建立连接。2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能42基于知识图谱的搜索引擎2023/10/20史忠植人工智能导论：互联网智能43内容提要11.1概述

11.2语义Web 11.3本体知识管理 11.4搜索引擎11.5

知识图谱11.6集体智能 11.7小结

集体智能

集体智能（collectiveintelligence），有的称为集体智慧，有的称为群体智能，是一种共享的或者集体的智能，它是从许多个体的合作与竞争中涌现出来的，并没有集中的控制机制。集体智能在人类、计算机网络中形成，并以多种形式的协商一致的决策模式出现。集体智能的规模有大有小，可能有个体集体智能、人际集体智能、成组集体智能、活动集体智能、组织集体智能、网络集体智能、相邻集体智能、社团集体智能、城市集体智能、省级集体智能、国家集体智能、区域集体智能、国际组织集体智能、全人类集体智能等，这些都是在特定范围内的群体所反映出来的智慧。2023/10/2044史忠植人工智能导论：互联网智能“Cloudcomputing”Createdin4Sept.20072023/10/2045史忠植人工智能导论：互联网智能Versionin4Sept.20082023/10/2046史忠植人工智能导论：互联网智能Versionin14Sept.20092023/10/2047史忠植人工智能导论：互联网智能

社群智能

社群智能（socialandcommunityintelligence）是从社会感知中挖掘和理解个人和群体活动模式、大规模人类活动和城市动态规律，把这些信息用于各种创新性的服务，包括社会关系管理、人类健康改善、公共安全维护、城市资源管理和环境资源保护等。社群智能是在社会计算、城市计算和现实世界挖掘等相关领域发展基础上提出来的。从宏观角度讲，它隶属于社会感知计算（socially-awarecomputing）范畴。社会感知计算是通过人类生活空间逐步大规模部署的多种类传感设备，实时感知识别社会个体行为，分析挖掘群体社会交互特征和规律，辅助个体社会行为，支持社群的互动、沟通和协作。2023/10/2048史忠植人工智能导论：互联网智能

社群智能

社群智能主要侧重于智能信息挖掘，具体功能包括：

（1）多数据源融合即要实现多个多模态、异构数据源的融合。综合利用三类数据源：互联网与万维网应用、静态传感设施、移动及可携带感知设备，来挖掘“智能”信息；

（2）分层次智能信息提取利用数据挖掘和机器学习等技术从大规模感知数据中提取多层次的智能信息：在个体级别识别个人情境信息，在群体（Group）级别提取群体活动及人际交互信息，在社会级别挖掘人类行为模式、社会及城市动态变化规律等信息。2023/10/2049史忠植人工智能导论：互联网智能

社群智能的体系架构

2023/10/2050史忠植人工智能导论：互联网智能

集体智能系统

2023/10/2051史忠植人工智能导论：互联网智能集体智能系统一般是复杂的大系统，甚至是复杂的巨系统。20世纪90年代钱学森提出了“开放的复杂巨系统(opencomplexgiantsystcn,OCGS)”的概念，并提出“从定性到定量的综合集成法”作为处理开放的复杂巨系统的方法论，着眼于人的智慧与计算机的高性能两者结合，以思维科学（认知科学)与人工智能为基础，用信息技术和网络技术构建“综合集成研讨厅（hallforworkshopofmetasyntheticengineering）的体系，以可操作平台的方式处理与开放的复杂巨系统相联系的复杂问题。随着互联网的广泛普及，这种综合集成研讨厅就可以是以互联网为基础的集体智能系统。

综合集成研讨厅框架结构示意图

2023/10/2052史忠植人工智能导论：互联网智能

集体智能系统

2023/10/2053史忠植人工智能导论：互联网智能

20世纪90年代以来，多智能体系统迅速发展，为构建大型复杂系统提供良好的技术途径。作者将智能体技术和网格结构有机结合起来，研制了智能体网格智能平台（agentgridintelligenceplatform,AGrIP）。AGrIP由底层集成平台MAGE，中间软件层和应用层构成。该软件创建协同工作环境，提供知识共享和互操作，成为开发大规模复杂的集成智能系统良好的工具。

智能体网格智能平台AGrIP

2023/10/2054史忠植人工智能导论：互联网智能全球脑2023/10/2055史忠植人工智能导论：互联网智能人脑是由神经网络（硬件）和心智系统（软件）构成的智能系统。互联网已成为人们共享全球信息的基础设施。在互联网的基础上通过全球心智模型(worldwidemind，WWM)就可实现全球脑（worldwidebrain,WWB）。全球心智模型WWM是由心智模型CAM和WorldWideWeb构成。心智模型CAM分为记忆、意识、高级认知行为三个层次。