面向数据、信息、知识过载的跨模态、跨尺度、介尺度主观认知语义建模与分析

段玉聪，海南大学，duanyucong@hotmail.com

摘要：针对多维度、多模态、多尺度社会信息网络海量内容加速增长背景下的复杂内容对象与处理过程认知过载问题，以人工智能可解释性问题蕴含的不确定性语义的澄清为切入点，融合意识科学、认知语言学、信息科学、哲学与元科学等视角，从包括数据、信息、知识等多模态复杂内容语义溯源、更新、迁移、动态演化等不确定性揭示概念组合内容的语义澄清以及价值驱动的组合语义优化的整体关系。通过概念语义内容关联建模与分析其存在语义依赖关系及依赖路径溯源形式规则，重点关注概念语义表述间的介尺度语义内容的语义概念化机制，面向价值驱动工程实践背景构建与现有基础概念融合的语义存在性确定、度量、再概念化优化的处理模式，形成解释与处理语义不确定性的方法体系。研究基于存在语义源元素构建目标语义内容认知确认机制；基于多维语义依赖路径的语义内容存在溯源与概念化分析；价值驱动的跨模态、介尺度动态语义内容不确定性分析及再概念化优化。

keywords:信息技术领域介尺度内容，存在计算（Existence Computation[1,2,3]）,主观客观化(Subjective to Objective Transformation)，关系定义一切语义（Relationship Defined Everything of Semantics[1,2,3]）

Trans-modal, trans-scale, and meso-scale subjective cognitive semantic modeling and analysis for data, information, and knowledge overload

1. 研究构思

目前的数据汇集、信息处理与知识融合处理机制对信息世界中加速生成的多模态、多尺度乃至介尺度内容处理上的相对滞后难以维持借助信息化设施的社会个体乃至群体的认知处理容量和能力提升应对内容增长的动态平衡。面对跨多层次、多维度、多模态、多尺度社会信息网络海量内容、自然标注大数据和多源关联获取开放域知识等背景下的认知过载挑战，当前以自然语言为核心的语义理解与语义融合研究多基于场景知识图谱、事理知识图谱、时序知识图谱、强化学习等方法进行多元知识的自然语言语义及上下文分析与检索。这类分析方法在处理兼具逻辑性和艺术表现力的混合主客观多模态内容时在可理解建模理论与可解释语义表示技术等方面面对艰巨挑战。在与环境和社会跨模态交互意图理解的人机一致的语言进化背景下，现有解决方案在面向事件与情景驱动的概念及概念组合的语义迁移、小样本常识语义捕获、跨数据、信息及知识等模态跨抽象层面语义范围调整的通用认知智能模型方面缺乏鲁棒性强、适应能力好的自然语言语义认知理解基础理论创新支撑。

项目拟基于前期对跨模态、跨尺度乃至介尺度的认知语义研究工作积累，从人工智能处理问题呈现的不确定性的解决出发，面向信息学科复杂内容对象与复杂处理过程，聚焦主观与客观结构关联与动态转换之间的介尺度范畴的人工智能可解释性问题的语义本质表述与分析，结合信息管理、风险管理、计算机软件等领域的基础性与国家重大知识工程相关战略需求的典型示例，通过探讨作为问题本质标准化处理前提的多模态、多尺度、模糊乃至介尺度概念语义人机理解与交流表述模型，发展基于概念语义溯源的认知语义澄清、度量和价值导向可适应语义优化技术，构建基于本质语义确定的融合意识科学、认知语言学、信息科学、哲学等的人工智能可解释理论体系，从元科学角度建立面向自然语言不确定语义内容理解与自动优化处理的工程性方法，为新一代基于复杂性的可解释精准智能提供理论基础。

2. 研究方向

融合意识科学、认知语言学、信息科学、哲学与元科学的视角，基于对复杂内容的多模态、多尺度、模糊乃至介尺度相关的不确定性语义的概念溯源分析、澄清与度量，面向价值导向工程应用背景构建可解释人工智能的新理论框架。

项目旨在从包括数据、信息、知识等多模态复杂内容语义更新不确定性、语义处理迁移不确定以及处理系统语义动态演化不确定性等角度揭示自然语言表述多概念组合内容的语义澄清以及价值驱动的语义工程性优化的整体关系，通过多模态、多维度、多尺度概念语义内容关联建模与分析其存在语义依赖关系及依赖路径溯源的形式规则，重点关注概念语义表述间的介尺度内容的语义概念化机制，从而面向价值驱动工程性应用背景构建面向与现有基础概念融合的语义存在性确定、度量、概念化与再概念化优化的处理模式，形成解释人工智能不确定性的方法体系。方向主要包括：以存在语义源元素为基础构建目标语义内容认知确认基础，基于存在语义依赖路径的内容语义存在溯源与概念化分析，以存在语义确认为基础的不确定性分析及价值驱动的工程性再概念化优化。

3. 初步研究方案

现有概念认知语义的不确定性处理范围和效率进展分别受限于两个方面：在语义表达交流域范畴，现有研究假定的客观世界未能显式的包含主观语义内容；已有自然语言概念的语义澄清向主观范畴推进有限，且未能形成支持价值驱动的自适应的语义澄清机制。策略性的提出逆面向客观世界分而治之追求处理技术发展而面向内在主观世界进行概念语义溯源澄清来简化问题本身，并探索多模态多尺度及介尺度整体数据、信息、知识内容融合、交流、转换与处理效率提升。提出关系定义一切语义的模型(RDXS)作为主客观语义共同的描述基础，拟基于主观间性研究主观语义客观化的转化机制。拟基于存在语义的概念语义溯源机制研究概念语义的概念化溯源确定、度量与再概念化优化等。拟针对包括数据（Data）、信息(Information)、知识(Knowledge)及智慧(Wisdom)多模态概念对应的DIKW认知模型体系等多模态多尺度乃至介尺度的语义不确定内容进行工程化应用示范。

4.原创性、科学性和潜在影响力。

核心科学与工程概念的内涵和外延的思考与提炼应当伴随实践的发展不断前进，如南京大学叶继元教授等所述“基本概念不清，则学科基础不牢，势必会严重影响该学科的更好发展”。在信息技术领域、过程工程、管理工程等很多科研与实践领域都存在很多即使在学科同行之间也没有达成共识的概念，包括模式(pattern)、框架(framework)、架构(architecture)、风格(style)、服务(service)、特征(feature)、结构(structure)、乃至系统(system)等。

基于对以康德概念转化模式方法、维特根斯坦分析理论、叔本华语言理论、罗素数理思维等科技哲学方法论与认知语言学、认知科学、意识科学等思维范式的系统性梳理与思辨，依托国家介科学研究计划成果背景，面向整体系统论到细节还原论的语义认知层面融合与构建，受李静海院士的知识体系的逻辑与架构中关于微观-介尺度-宏观的复杂性解决思维启发，将信息技术发展中解决实际问题和工程技术发展中遇到的阻碍形式化清晰与有效认知、界定、表述、建模、处理与使用的必须溯源到系统性概念化概念定义语义澄清层面的问题映射到信息科学的介尺度概念范畴。进而进行面向还原论与构建论融合的存在层面认知语义服务计算化构思、概念化溯源概念界定的信息技术领域针对性的建模方法设计。

主要创新：

a. 将介科学扩展到信息技术领域概念化介尺度范畴进行跨模态跨尺度服务语义界定、建模、分析与度量设计

b. 基于存在语义溯源与关系定义一切语义模型，构造面向主观客观化的多层次、多维度、多模态、多尺度内容存储、传输一体化优化的DIKW图谱服务

c. 将实体vs.关系存在语义融合总结，面向认知语义溯源与构建将认识论与本体论结合提出了存在计算模型EC（Existence Computation）[1]。

e. 为进行存在层面认知语义的统一描述与处理，提出了关系定义一切语义建模模型RDXS（Relationship Defined Everything of Semantics）[2,3]。

f. 依托相关存在层面的认知语义溯源与概念化策略，对DIKW模型跨模态跨尺度核心概念认知语义进行系统化概念化溯源与分析，实践了对DIKW系统化元模型体系的构建，从存在语义的范畴以多个核心概念同时概念化的方式，进行DIKW核心概念形式语义的定义。提出基于DIKW将知识图谱扩展为数据图谱(Data Graph)、信息图谱(Information Graph)、知识图谱(Knowledge Graph)和智慧图谱(Wisdom Graph)，有助于推动知识图谱对多模态混合内容识别、表述、建模和优化处理方面的研究。

References:

[1]Yucong Duan: Existence Computation: Revelation on Entity vs. Relationship for Relationship Defined Everything of Semantics. SNPD 2019: 139-144

[2]Yucong Duan: Applications of Relationship Defined Everything of Semantics on Existence Computation. SNPD 2019: 184-189

[3]Yucong Duan: Towards a Periodic Table of conceptualization and formalization on State, Style, Structure, Pattern, Framework, Architecture, Service and so on. SNPD 2019: 133-138

[4]Yucong Duan, Xiaobing Sun, Haoyang Che, Chunjie Cao, Zhao Li, Xiaoxian Yang:

Modeling Data, Information and Knowledge for Security Protection of Hybrid IoT and Edge Resources. IEEE Access 7: 99161-99176 (2019)

[5]Yucong, Duan, and Christophe Cruz. "Formalizing semantic of natural language through conceptualization from existence." IJIMT, (2011).