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继上两篇博文“科学研究的准则”以及“科学精神与科研工作者”记述2009年5月至6月在阿姆斯特丹自由大学的学习后,2009年8月对我来说又是在学习道路上的一个转折点。从5月中旬LarKC项目意大利米兰会议结束后飞往阿姆斯特丹的飞机上,我憧憬了很多在自由大学学习的景象,其中之一便是在黄智生教授的指导下能够将逻辑训练的比较过关。原本以为一个半月在自由大学的访问会达到这样的效果,没想到计划的太多,以及LarKC项目工作的压力,在逻辑理论方面的训练除了在写论文和LarKC项目报告的过程中涉及了最基本的数理逻辑,并没有机会探讨得太多。想到黄老师是阿姆斯特丹大学第一个华人逻辑学博士,这也成为我在阿姆斯特丹自由大学学习的一个最大的遗憾。当我得知东南大学将借2009年中国语义万维网会议之期,举办“语义万维网的逻辑基础暑期课程”并邀黄智生教授主讲时,不由得激动万分。从课程的设置来讲,可以看到几乎涉及描述逻辑基础的方方面面,而又不限于此(如有关逻辑大观的讲座、科研方法的探讨)。我将这次课程称为语义万维网的逻辑基础“黄普军校”,即黄智生教授普及语义万维网理论的暑期学校。由此我也和另外100余名同学和老师一样幸运,成为“黄普一期”的学员。
8月的南京气候是十分湿热的,24日下午我与同行的同学Yan赶到暑期班报名点,离上课不久的时间,教室内就坐满了百余人。经黄老师介绍,大家来自五湖四海,有描述逻辑领域的专家,也有语义Web领域的新秀,当然也有如同我们一样的初学者。相当一部分学员是完全自费来学习的,我想大家抱着一颗求学的心才聚到一起成为同学,而黄老师一句“尽我最大努力,对得起你们每个人花的时间、精力和你们从生活费中挤出的钱”博得满堂的喝彩,并作为暑期课程的开班宣言。
第一讲“现代逻辑导论”为我们打开了逻辑的大门,对我个人来说,由于我没有系统学习过逻辑,讲座中的很多观点都让我感到十分的新鲜,也为我解答了不少的疑惑。其中印象最深刻的是这样一句话:“逻辑理论并不是来描述人类究竟是采用何种形式来推理的,而是来研究人类应如何更有效地进行推理的 [1]”,通过黄老师的讲解,使我弄清楚了一个观点,即形式化的逻辑推理与人类进行的推理并不是等价的,这点从一个特殊的视角解读了人工智能和人类智能的区别。当讲解到东西方思维方式的差异时,黄老师强调到:“想要做出突破性的成果,必先要成为一个领域的专家,再在此基础上开创新的方向”,这个观点与国内很多所谓“开创新学科”的道路都是格格不入的,而对于我们这些青年学生来讲,在科研道路的起点就扎实基础,不讲无根基的创新是十分重要的。在讲解“分析性思维的基本法则”时,黄老师为我们指出了很多人都喜欢提出新的定义、公理,而忽略了一些基本原则,例如“避免在基本定义上的误解,先要把基本定义说清楚[1]”等等,掌握了这些基本原则,才有可能提出简洁的、完备的、清晰的定义、公理,并才能得到正确的推论。在“逻辑推理与人类文明”相关的讲解中,黄老师从古希腊文明的角度阐述了为什么在逻辑理论中多采用二值逻辑而非多值逻辑(原因即在于古希腊的法律与逻辑紧密结合,辩论中大量使用逻辑,其结果必然是有罪与无罪,没有两者之间的状态),使我们将逻辑、人类问题联系在一起,深刻体会到逻辑在人类社会中的强大作用,而近年语义万维网的发展如此依赖于逻辑的作用也就不难理解了。通过对经典逻辑的介绍以及对非经典逻辑的引述、分析,我们初步了解了怎样才算是正确的逻辑,怎样避免创造新词汇而非新的思想。在有关“现代逻辑大观”的讲解中,对于我个人而言,听到了很多以前从未接触过的一些逻辑及其解释。例如道义逻辑、认知逻辑、因果逻辑、偏爱逻辑等。黄老师在讲座中指出,各种逻辑的基本套路(例如句法、定义)都是很相似的。类比的学习各种逻辑会更容易理解一些。更为详细及没有提及的内容可以参考讲稿[1]。总之,一下午的学习下来,使我们对现代逻辑有了总体的认识,也极大地激发了我们对逻辑学研究的热情。
从第二讲开始进入了暑期课程的重点:“描述逻辑”。任何一本语义万维网的教材都会将描述逻辑作为逻辑基础的重点介绍,我想这与语义万维网上知识表示主要关注在概念和概念间的关系有着分不开的原因。讲座从哲学出发介绍本体与概念相关的研究,并最终引入计算机科学,更确切地说是语义万维网领域对本体的研究。关于本体的表示,黄老师从本体的主要特征入手,描述了为什么选择用描述逻辑来表达本体。例如本体强调概念的层次性(subClassOf)、特殊与一般的关系(InstanceOf)、以及部分与整体(PartOf)的关系,而一阶谓词逻辑、集合论与程序设计语言都不能够很好的表达part of关系[2]。由于讲稿中对描述逻辑的介绍十分详细,就没有必要逐一介绍黄老师的讲解了。通过这一讲,我们的收获不仅仅在具体的描述逻辑基础上,而更在于以描述逻辑为例,搞清了一般逻辑系统的设计套路,即所有的逻辑系统都可以由句法规则、语义模型、真值条件构成。
第三次课程以一种更为互动的形式进行,即专题讨论和有针对性的练习,内容集中在描述逻辑与知识表示。知识表示与推理是人工智能领域永恒的话题,而到这次讲座上我才基本上区分清楚了推理和推论的关系。在黄老师的讲稿中将两者这样区分:“推导(Inference)为 研究如何从前提来获得逻辑结论”而“推理 指对特定结论,判断,行为或感觉寻找理由解释的认知活动”[3]。随后关于“海洋”本体建立以及“齐国讨伐鲁国,战于长勺,齐国战败”这样一个事实的描述逻辑表达使我们将这两天学到的描述逻辑基础用在了实际问题求解中去。
第三讲为描述逻辑的可判定性与复杂性,是这次暑期课程的最难点。为了使课程气氛更好一些,黄老师不时穿插一些计算机领域重要的、令人惊奇的事。例如图灵机、Post机、Lamda演算的等价性。在可判定性的讲解中,黄老师总结到:“一阶谓词逻辑是不可判定的,二阶逻辑也是不可判定的,而某些限制的一阶谓词逻辑则具有可判定性,例如二变元一阶谓词逻辑具有有限模型,是可判定的” [4]。一些重要的结论还有:模态逻辑、描述逻辑、动态逻辑都可以归结为二变元一阶谓词逻辑。及描述逻辑等价于多模态逻辑[4]。随后介绍的内容是复杂性以及各种复杂性之间的关系,并对描述逻辑的复杂性进行了详细的讨论。一个深刻印象的例子是关于“NP的”和“NP难度的”两者的区别,黄老师指出,即使是很多专家学者也容易在这些基本概念上犯错误。
如果说前三讲是在构建我们的逻辑基础,从第四讲开始就进入了这些基础如何在语义万维网这个环境下应用的环节了。作为对现有万维网的扩充,语义万维网上的信息都被赋予了确切的含义[6],即实现了从信息到知识的转换,为人与万维网的交互在知识与语义层次创造了桥梁。有关“万维网发展整体观”的讲解将我们从万维网诞生之初的1.0时代(Web of Documents)引领入2.0时代(The Social Web: Web of People)、3.0时代(The Semantic Web: Web of Linked Data)直至4.0时代(The Ubiquitous Web)。其中有关The Ubiquitous Web的解释让我看到,很多在4.0时代需要实现的技术都是目前万维网智能(Web Intelligence)领域所关注的核心问题,例如在万维网上具有如同人类一样的学习、推理能力的Agent,具有自组织能力的智能体等。由于大部分的听众对于RDF, RDFS, OWL都相对熟悉,随后介绍的内容概要性地介绍了OWL2及其三个重要的方向:EL、QL以及RL。在语义万维网的应用环节,两个给我印象最深的是荷兰文化传承(Cultural Heritage)以及荷兰大选时政分析。文化传承的项目我曾在阿姆斯特丹访学期间在Ontology Engineering课程中听到Laura Hollink介绍过,并且知道博士生Yiwen参与了其中的开发,自然就特别关注一些。而荷兰大选的例子才真正展现了逻辑在语义Web上的强大力量,即从带有标注的语义万维网页面中提取出其中的事实,并利用这些事实进行自动推理,发现其中的冲突(contradiction)和不一致性(inconsistency),并由此来判断荷兰政党在大选时的选票走向。可以说这个例子如果不运用语义万维网技术确实是很难实现的。第五讲和第六讲着重介绍本体推理与管理,其中涉及黄智生老师的一个重要研究方向“不一致本体推理”[7]以及我们共同参与的欧盟项目“大规模知识加速器”[8]。这两个主题每一个都需要单独写文章介绍,而黄老师的PPT甚为详细,就不需要赘述了。而Jeff Pan在最后一讲的特邀讲座内容同样相当精彩,并且实用、紧贴OWL2最新进展[9]。
在暑期研讨会进入尾声之际,黄老师结合多年的科研经验对我们进行高水平的研究提出了纲领性的建议,即想要进行高水平的计算机科学研究,需要做到:
(1) 需要为研究的问题及解决方法建立严密的符号系统与理论框架。
(2) 不管理论框架是什么样的,一定要实现为具体的系统。
(3) 必须要有真实的数据进行测试和验证,描述性的例子是不足以支持实世界的研究的。
(4) 需要用来自工业界、具体需求领域的数据进行验证,并包含采用其他方法的对比。
(5) 开源自己的数据和程序,这是万维网发展的基础理念。
这5个层次逐一做好,不要着急,才能够做出真正服务于社会的研究成果。当我听到这五点时,让我感到相当的震撼,并且豁然开朗。针对这5项要求,很快就能够找到我现在的研究中存在的问题。
暑期学校结束之前,东南大学的高志强博士为每一位暑期学校的学员赠送了他与IBM China的研究人员合著的语义万维网教材,作为一名初学者,我感谢高博士的豁达与对学生的关心和帮助。总结这次暑期学校,我从黄老师的身上学到的不只是与语义万维网和描述逻辑相关的知识,更重要的是黄老师对中国学生的无私帮助和严谨治学的态度。黄老师向在座所有学生承诺将继续帮助大家在学习的道路上解决各种问题,并承诺在3个工作日内回复一切写给他的邮件(旅行途中等特殊情况除外)。我想这是极具挑战的承诺,然而凭借09年参与LarKC项目以来我与黄老师的近百封邮件通信,我坚信黄老师必然能够做到,并会一如既往的帮助我们成长。另外一个观察到的事实是:在暑期学校中,除了最后两讲黄老师以自己的科研过程为例给我们介绍他的科研体会,在之前的课程中,完全集中于基本知识和基本理论的介绍和帮助学生理解,完全没有对个人学术成果的宣传,这是很多讲座中无法做到的。整个“黄普军校”暑期课程结束了,“学知识、做学问、做人”是我对这次暑期课程的总结,我很感激我所在的研究院能够成为欧盟框架课题大规模知识加速器的成员单位,使我能够在这两年继续有机会继续向黄智生老师学习。希望在不久的将来,我也能够将自己所学到的知识与需要帮助的人分享,并体会其中的快乐,希望在不久的将来,我也能够做出真正有用的研究成果,服务于社会。
虽然我不能代表百余人的暑期学员,但我想每一位学员都会由衷地对黄老师说一句:“感谢您一周来辛勤的耕耘!我们这次南京之行每一天都收获着比预期多很多的知识和喜悦,我们对未来充满期盼!”。同时感谢东南大学计算机学院在这次暑期学校表现出的无私奉献以及对学员们在各方面的照顾!对于中国万维网的发展来说,明天是更美好的一天!
暑期研讨会视频:http://www.tudou.com/playlist/logic2009/
参考文献
[1] 黄智生. 第一讲:现代逻辑导论, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[2] 黄智生. 第二讲:描述逻辑导论, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[3] 黄智生. 描述逻辑与知识表示, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[4] 黄智生. 第三讲:可判定性与复杂性, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[5] 黄智生. 第四讲:语义万维网与逻辑, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[6] Berners-Lee, T., Hendler, J., Lassita, O. et al., The Semantic Web, Scientific American, May, 2001.
[7] 黄智生. 第五讲:本体推理与管理I, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[8] 黄智生. 第六讲:本体推理与管理II, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
[9] Jeff Pan, Yuan Ren, Edward Thomas. OWL2: The coming version of OWL, 2009年语义Web的逻辑基础暑期课程。
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