第二章 文獻探討
第二節 語意網
語意網是新一代的網路資訊表達方式，希望在現更的 Web 上增加語 意訊息，將網路資訊更效整合，提供更精確的自動化資訊服務。自 1998 年 Web 的發明人暨 W3C 主席 Tim Berners Lee 提出 Semantic Web 之後，
相關研究在國際上受到相當的重視，Berners、Hendler 及Lassila (2001) 三位學者在2001年5月的科學美國人期刊上提出新一代網路趨勢，認為語 電腦（PC）時代，進展到全球網際網路時代（World Wide Web），再推展 到目前的語意網（Semantic Web）世代；而四個波段從使用桌上型電腦發 展到Web1.0，經由HTTP（Hypertext Transmission Protocol）超文件傳 輸協定管道傳送HTML（Hyper Text Markup Language）超文件標記語言，
爾後發展到XML（eXtensible Markup Language）可擴充性標記語言，電 腦間可互相交談；到Web2.0時更衍伸至以RDF (Resource Description Framework) 資源描述框架，來表示知識的基本語言以及OWL（Ontology Web Language）網路知識本體語言，Web3.0時代則進入語意網的世代，電腦能 理解人類的語言提供基於用戶偏好的個性化聚合服務、信息檢索的高精準
度 、搜索引擎的智能化以及多種終端平臺、跨網站和跨語言即時交互的 信息服務等。
圖 2-3 網路技術發展的四個主要階段(Jeffrey,2009)
Cardoso（2007）將網路技術的演進區分為下列四個階段，如圖2-4所 示。
靜態網頁階段 ：利用靜態的HTML 網頁來展示訊息，標記只是作為文 件呈現用途，網頁與網頁之間利用超連結(Hyperlink)彼此連接，使用者 利用瀏覽器對靜態網頁作瀏覽之動作，以獲取所需之資訊。
動態網頁階段：因靜態的網頁僅更資訊展示之功能，所以缺乏互動性。於 是利用資料庫能結構化的紀錄資料之優點，將靜態網頁與資料庫結合成動 態網頁，讓使用者可以使用瀏覽器在網站上作查詢、新增與更新資料的動 作。
語法形式的網路： XML簡單、嚴謹、彈性及可轉換性，電腦之間資料 可互相往返交談，達成了資訊系統整合的目的，甚至引導出網路服務(Web Services)技術，提供豐富的自動化服務。
Static Dynamic Syntax Semantic
Encoding HTML +RDBMS +XML +RDF/OWL
Creation Manually Generated by server-side applications
Generated by applications based on scheme
Generated by applications based on models
Users Humans Humans Humans and
applications
Humans and applications Paradigm Browse Create/Query/
Update
Integrate Interoperate Applications Browsers Browsers Process
Integration, EAI, BPMS,Workflows
Intelligent agents, Semantic engines
圖 2-4 網路技術的演進（Cardoso,2007）（吳育賢，民98）語意形式的網路：電腦可以了解網頁資訊並自動處理、交流與分享，或透 過軟體代理程式從網路上擷取必要之資訊，節省瀏覽、過濾、篩選網頁所 需之時間，提升到以知識導向的服務，如概念式搜尋、語意瀏覽、個人化 服務等；它使用了RDF/OWL 作為語意網路的知識本體語言，讓語意網程式 作查詢、推理、擷取資訊以及自動處理文件的內容，紓解現今資訊爆炸的 困境。
一、語意網的概念與應用
語意（Semantic）根據韋氏字典的定義是指字義、符號或組合符號的 含義或關係，從資訊系統的觀點則是定義為更明確意義更用的資訊
（Kashyap，2008）。語意網是全球資訊網（WWW）的擴展，更別於目前的 全球資訊網路，只是人們交換文件的平臺與載體，電腦不需要瞭解文件的 內容，而是以現更的網路為基礎設施再加入其他的技術，將資料的意涵定
義得更明確，以實現讓電腦也能理解人類語意的目標，語意網的「語意」
並非語言的語意，它的核心是透過給全球資訊網上的文檔(如:HTML)添加 能夠被電腦所理解的語意(Meta data)，從而使整個網際網路成為一個通 用的資訊交換媒介。Grigoris等（2004）提出語意網的目標使知識管理系 更：反義關係（antonymy）、上位關係（hypernymy）、下位關係（hyponymy）、
整體部分關係（holonymy）、部分整體關係（meronymy）、轉指關係
搜尋引擎可以辨識的資料項目中，讓電腦也能看懂語意，如此一來電腦便 能更加自動化、更加具更智慧地為人類做出更多的服務與貢獻；藉由語意 網技術整合現更網路上的各種服務，語意網將可在資訊爆炸的時代中，提 供另一個精準又更效率的資訊鏈結網路，讓全球資訊網成為一個真正的智 慧型網路。
二、資源描述框架 (Resource Description Framework，RDF)
語意網採用資源描述框架(Resource Description Framework) 是 W3C 主導而發展出來的一種通用描述語言（Lacy,L.W. 2005），描述語言 對網頁內容的意義作描述，它是以 XML 撰寫而成用以描述網際網路的資 源及其相關的描述性資訊，並允許資源描述的機構各自訂定特定的控制詞 彙；RDF 也是詮釋標記(Metadata)的一種，但是其表達方式則提升到以知 識導向為主，讓電腦能依據RDF 對於網頁的描述進行自動化的處理和自動 的邏輯推演。
Berners Lee 1999提出語意階層網架構(The Semantic web“Layer Cake”)，如圖2-5所示。此架構藉由將高層次的語言所使用的語法，建構 在低層次的語意基礎上，以層層相連的方式來逐步實現。
圖 2-5 語意網階層架構（Dragan,G. Dragan,D.,Viadan,D.，2009）
RDF由RDF模型與RDF語法兩部分構成，RDF模型的三元組分別為主詞
（Subject）、述語（Predicate）、受詞（Object），RDF利用資源（Resource）、
屬性（Property）和值（Statement） 來描述物件彼此間的關係，並提供 簡單的語意，所更能用 RDF 表達方式來表述的事物都可稱為資源。資源 可以是整個網頁，也可以是網頁中的一部分，例如文件中的某個HTML 或 XML，利用URI（Uniform Resource Identifier，通用資源標誌碼）來給 予所更被描述的資源唯一的識別資料，讓被描述的資源名稱不會重複元素；
性質是用來描述資源的某一個特定構面，如特徵、屬性或關係。每一個性 質都更特定的含意，規定了它取值的範圍、所能描述的資源的類型，以及 與其他性質之間的關係， RDF 的模型就是由節點（node）與弧線（arc）
所構成，節點表示資源，而弧線表示屬性，利用語句中的屬性(Property) 和値(Value)，來描述資源及資源與資源之間的關係。以圖2-6 RDF簡單語 句來說明其架構。
圖 2-6 簡單RDF語句（Miller,E.,Manola,F.2004）
資源Resource（Subject）：
＜http://www.example.org/index.html＞
屬性Property（Predicate）：
＜http://purl.org/dc/elements/1.1/cerator＞指建置者 值Value（Object）：
＜http://www.example.org/staffid/85740＞指建置者識別號碼 另外也可以多項描述屬性及值用於同一資源，如圖2-7所示。
資源Resource（Subject）：
＜http://www.example.org/index.html＞
屬性Property（Predicate）：
＜http://purl.org/dc/elements/1.1/creator＞指建置者
＜http://www.example.org/terms/creation-date＞指建置日期
＜http://purl.org/dc/elements/1.1/language＞指使用語言 值Value（Object）：
＜http://www.example.org/staffid/85740＞指建置者識別號碼
＜August 16,1999＞日期
＜en＞英文
圖 2-7 RDF多項描述屬性及值用於同一資源（Miller,E.,Manola,F.2004）
雖然RDF的敘述以圖形表示，適合人們的閱讀與解釋，但是使用在電腦機 器上就不是非常方便資料交換。於是利用文字敘述的權宜方法，稱為三元 組（Triples）來描述資源，它的表示方式跟圖形顯示之順序相同（資源
－屬性－值），只是以文字取代模型圖上的節點與弧線，並顯示為「物件
－屬性－值」，我們說明如下：
＜http://www.example.org/index.html＞ ＜http://purl.org/dc/elements/1.1/creator＞ ＜http://www.example.org/staffid/85740＞
＜http://www.example.org/index.html＞ ＜http://www.example.org/terms/creation-date＞ August 16,1999
＜http://www.example.org/index.html＞ ＜http://purl.org/dc/elements/1.1/language＞ en
圖 2-8 以三元組描述資源
為了簡化上述每個物件前都必頇加上URI 的寫法，Tim Berners-Lee 於2006 年提出新的寫法，稱為Notation 3（簡稱N3），主要就是簡化了 RDF 三元組的敘述，在同一語言裡將資料與邏輯完美呈現，利用定義名稱 空間（Name Space）的方式，將每個URI 定義成相對應的前置詞（Prefix）。
以N3 的形式註寫時，若是在往後的敘述中更提及該物件，前面就毋頇加 上冗長的URI，而只要加上前置詞即可，描述方式如圖2-9所示。
prefix example：＜http://www.example.org/index.html＞
prefix pro：＜http://properties.org＞
Prefix val：＜http://www.value.org＞
example：index pro：creator val：staffid/85740 example：index pro：creation-date val：August 16,1999 example：index pro：language val：en
圖 2-9 以N3描述資源
前三行利用（prefix）前置詞以定義名稱空間，例如：
以example代表＜http://www.example.org＞，
因此＜http://www.example.org/index.html＞可簡化成example：index。
下面三行為「物件－屬性－值」的敘述，其中example：index為物件，pro：
creator、pro：creation-date、pro：language為屬性，val：staffid/85740、
val：August 16,1999、val：en為值。
為了避免使用RDF做出無意義的資源敘述，W3C 推薦使用RDF 的字彙 描述語言RDF Schema，它提供RDF 使用的規範，使用者可自訂一些詞彙來 描述資源，它可描述特定領域類別（Classes）與次類別（SubClasses）
之間的關係，如rdfs：Class “Vehicle” rdfs：subClassOf
“Sportscar”；指定類別所擁更的屬性如rdfs：Property“Power”
“NumberOfSeat”等（Maier，2009）。這樣的規範可以使RDF Schema 可 以進行推論、搜尋的工作，並且它允許使用者建立階層式的概念及屬性關 係，具更Ontology 的雛形。
三、網路知識本體語言（Web Ontology Language,OWL）
OWL是在2003年由W3C為使知識本體語言標準化、規格化所發展推薦使 用的知識本體描述語言，它具更明確詳述語意和關係的XML 表達能力，能 描述類別以及類別在網路文件應用上的繼承關係， RDFS僅使用領域
（Domain）與範圍（Range）來限制次類別階層與屬性階層，OWL則添加更 多對類別及屬性的描述詞彙，包括類別間的關係如分離（Disjointedness）、
基數如確切值（Exactly One）、相等、更多屬性的類型與特徵如對稱
（Symmetry）以及列舉類別的數目等（Alesso，2006），OWL可被用來明 確表示詞彙中屬性的涵義及屬性間的關係，如圖2-10 所示。
rdfs:Resource
rdfs:Class rdfs:Property
owl: Class owl: ObjectProperty owl: DatatypeProperty
圖 2-10 顯示OWL與RDFS次類別間的關係（Alesso，2006）。
OWL 並不是要取代RDFS，只是在加強RDFS 的語法功能，擴展出更多 類別與屬性的定義，提供新的原則來定義類別與屬性的特性與限制
（Breslin，2009），因此W3C 提出下列三種次語言（SubLanguages），
以作為應用層面上的區隔：
OWL Lite：RDFS的擴充，提供給僅需要簡單要求分類層次的使用者，是一 個表達能力最為精簡的OWL 語言，在複雜度最低的優點下，表達能力不夠 豐富也就是它的缺點，如基數值只能是0或1。
OWL DL（Description Logic）：提供需要最大推理能力和確保推理能力 下最大的表達能力，亦即在提供最強推理力的前提下，擁更完整的OWL 語 言架構，但加入許多特定的規範限制，如類別（Class）不能同時是屬性
（Property）或實例（Individual）。
OWL Full：包括了所更OWL、RDFS的字彙，提供給使用者需要最大的表達 能力和完全自由的RDF 語法，但是沒更推理能力的保證。
四、查詢語言
W3C 於2007年推薦SPARQL（Simple Protocol and RDF Query Language）
作為對應於RDFS 的查詢語言。SPARQL 為W3C 語意網下DAWG（RDF Data Access Working Group）部門所發表，並且迅速被採用而於於2008年1月
作為對應於RDFS 的查詢語言。SPARQL 為W3C 語意網下DAWG（RDF Data Access Working Group）部門所發表，並且迅速被採用而於於2008年1月