國內(nèi)外語義出版理論研究述評

■蘇 靜 曾建勛

1)武漢大學(xué)信息管理學(xué)院，湖北省武漢市武昌區(qū)珞珈山路16號 430072

2)中國科學(xué)技術(shù)信息研究所，北京市海淀區(qū)復(fù)興路15號 100038

1 引言

隨著以博客、社交網(wǎng)絡(luò)、基于位置的移動(dòng)服務(wù)為代表的新型學(xué)術(shù)信息資源發(fā)布方式日益涌現(xiàn)，數(shù)字學(xué)術(shù)信息資源容量飛速膨脹。然而，海量數(shù)字資源給科研用戶帶來嚴(yán)峻挑戰(zhàn):一方面，“信息過載”“信息迷航”“信息孤島”等問題成為困擾學(xué)術(shù)資源有效應(yīng)用的瓶頸；另一方面，傳統(tǒng)元數(shù)據(jù)描述層的知識表達(dá)方式和PDF格式的科學(xué)文檔已無法滿足不同知識顆粒度的科研需求。由此，科研用戶無法方便、快捷、高效地獲取目標(biāo)資源，并難以實(shí)現(xiàn)大范圍的知識共享，阻礙了科學(xué)交流效率、降低了內(nèi)容傳播價(jià)值。隨著語義網(wǎng)技術(shù)的完善和成熟，以及多種語義化在線信息服務(wù)的深入展開，語義出版被視為數(shù)字出版的高級形式，并已成為學(xué)術(shù)出版的發(fā)展趨勢之一。目前，出版機(jī)構(gòu)、信息服務(wù)商、圖書館等建設(shè)主體正積極開展語義出版實(shí)踐，理論研究主要圍繞語義出版的概念形式、流程步驟、功能效用、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)方法等問題展開，但鮮有研究對已有的理論成果進(jìn)行系統(tǒng)梳理?；诖耍狙芯恐攸c(diǎn)圍繞語義出版的對象范疇、表現(xiàn)形式、實(shí)現(xiàn)方法、價(jià)值功效等理論要素分析中外研究現(xiàn)狀，總結(jié)現(xiàn)有理論研究的共性特征及其中存在的問題，以厘清下一步語義出版的理論研究方向，促進(jìn)語義出版應(yīng)用實(shí)踐。

2 語義出版的對象范疇

2.1 狹義對象

語義出版的早期研究對象是以學(xué)術(shù)期刊為載體的論文資源，其基本概念于2009年由 David Shotton首次提出，成為開展語義出版理論探究的邏輯起點(diǎn)。David Shotton[1]將語義出版定義為通過增強(qiáng)期刊論文的內(nèi)在語義價(jià)值、抽取易于進(jìn)行自動(dòng)化處理和分析的元數(shù)據(jù)、相關(guān)主題論文的自動(dòng)化鏈接，并提供可驗(yàn)證數(shù)據(jù)的獲取途徑，從而使論文之間的知識單元整合更為智能的出版形式。值得注意的是，雖然語義網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用是語義出版的重要驅(qū)動(dòng)力，但是David Shotton也特別指出，語義出版的研究范疇不應(yīng)局限于語義網(wǎng)技術(shù)在出版領(lǐng)域的應(yīng)用，如基本網(wǎng)絡(luò)特性的高效利用、超鏈接、利用Javascript語言實(shí)現(xiàn)交互性使用等內(nèi)容均應(yīng)包含在內(nèi)。此外，程維紅等[2]認(rèn)為語義出版是通過語義標(biāo)記豐富期刊文章表現(xiàn)形式，提高文章信息可操作性和交互性、增強(qiáng)文章關(guān)聯(lián)度、改進(jìn)出版流程的智能化出版方式。Elsevier則將語義出版定義為通過一系列技術(shù)對期刊論文進(jìn)行深度加工(如分類、注釋、關(guān)聯(lián))，實(shí)現(xiàn)原始文本到結(jié)構(gòu)化文本再到富含語義知識的靈活內(nèi)容，以實(shí)現(xiàn)論文附加值的提升[3]。

2.2 廣義對象

大數(shù)據(jù)時(shí)代下，學(xué)術(shù)信息資源類型愈加多元，不僅局限于文獻(xiàn)型基礎(chǔ)資源，還包括術(shù)語型工具資源、軟件型工具資源、關(guān)聯(lián)型標(biāo)注資源、事實(shí)型數(shù)據(jù)資源、交互型社會(huì)網(wǎng)絡(luò)資源和三維型多媒體資源等[4]。因此，語義出版的研究對象也從學(xué)術(shù)期刊論文擴(kuò)展至圖書、學(xué)位論文等形式的文獻(xiàn)型學(xué)術(shù)資源，乃至數(shù)據(jù)型學(xué)術(shù)資源和富媒體型學(xué)術(shù)資源等。例如，王曉光等[5]認(rèn)為語義出版是支持在線文獻(xiàn)中不同資料、事件、記錄之間的自動(dòng)關(guān)聯(lián)和集成；彭?，B等[3]則提出語義出版是通過揭示每篇論文中的知識單元及其語義類型和語義關(guān)系，并且與其他論文、期刊和知識資源中的知識單元進(jìn)行關(guān)聯(lián)，支持基于動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)的知識發(fā)現(xiàn)；徐麗芳等[6]指出語義出版的理想狀態(tài)是使科學(xué)論文和數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，并引入相關(guān)領(lǐng)域本體，支持基于語義的非線性閱讀方式。

3 語義出版的表現(xiàn)形式

2009年，David Shotton等[7]率先系統(tǒng)化提出針對科技期刊論文語義出版的表現(xiàn)形式，并以美國公共科學(xué)圖書館旗下期刊PloSNeglected Tropical Diseases的論文為實(shí)驗(yàn)案例，分析了DOI、超鏈接、標(biāo)簽樹、互動(dòng)圖表、支持排序的參考文獻(xiàn)，以及可語義標(biāo)記的文本術(shù)語及其與相關(guān)信息的鏈接、基于上下文的引用關(guān)系識別等語義出版形式的可行性(見表1)。

表1 David Shotton的語義出版實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

此外，語義出版的表現(xiàn)形式還包括在摘要部分充分顯示研究論文的核心信息，即在現(xiàn)有摘要的基礎(chǔ)上附加重要圖表、數(shù)理公式和關(guān)鍵引文等[8]。同時(shí)，以數(shù)據(jù)出版、視頻出版為代表的知識單元獨(dú)立出版形式愈加盛行，為科研實(shí)體的語義化多源關(guān)聯(lián)和互動(dòng)展示奠定了資源基礎(chǔ)，實(shí)例如圖1所示。同時(shí)，基于知識單元的新型語義出版表現(xiàn)模式也應(yīng)運(yùn)而生，包括納米出版物模式(Nanopublication)[9]和微型出版物模式(Micropublications)[10]，前者是指可利用計(jì)算機(jī)從文獻(xiàn)等資源形態(tài)中抽取科學(xué)事實(shí)或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，提供以概念為單元的科學(xué)結(jié)論及多渠道構(gòu)建的語義知識網(wǎng)；后者是以揭示科學(xué)論證結(jié)構(gòu)為核心，支持發(fā)現(xiàn)論點(diǎn)和論據(jù)(如數(shù)據(jù)、方法、材料規(guī)格、參考文獻(xiàn))之間的邏輯關(guān)系。

圖1 科研實(shí)體關(guān)聯(lián)與互動(dòng)展示實(shí)例[11]

4 語義出版的實(shí)現(xiàn)方法

4.1 宏觀層面

宏觀層面的語義出版實(shí)現(xiàn)方法是指通過構(gòu)建語義出版框架模型來揭示語義出版的實(shí)現(xiàn)路徑，如新型數(shù)字化期刊發(fā)展模型Journal 3.0[12]、基于語義網(wǎng)的科技期刊數(shù)字化模型[13]、基于Web3.0的出版資源服務(wù)系統(tǒng)[14]、DBIU層次模型[15]、基于碎片重組的動(dòng)態(tài)數(shù)字出版模型[16]、基于特征描述、特征抽取和知識關(guān)聯(lián)的語義出版技術(shù)框架[17]。其中，Journal 3.0是借助語義增強(qiáng)技術(shù)、關(guān)聯(lián)與融匯發(fā)現(xiàn)技術(shù)、開放與交互傳播技術(shù)實(shí)現(xiàn)的學(xué)術(shù)出版模式，突破以單篇文章為單元的信息組織方式，支持知識點(diǎn)、文獻(xiàn)、作者等要素之間的知識計(jì)算，支持社會(huì)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的用戶參與。

4.2 中觀層面

中觀層面的語義出版實(shí)現(xiàn)方法涉及語義標(biāo)準(zhǔn)層、語義技術(shù)層和語義工具層三個(gè)方面:語義標(biāo)準(zhǔn)層側(cè)重于針對學(xué)術(shù)資源組成要素形成的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如面向引文的CiTO和FaBiO元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[18]、面向科學(xué)數(shù)據(jù)的 GBIF元數(shù)據(jù)規(guī)范[19]、DataCite、DataStarR元數(shù)據(jù)方案、OTA元數(shù)據(jù)方案，面向補(bǔ)充材料的美國光學(xué)會(huì)附加資料實(shí)施計(jì)劃[20]，面向圖像專用的IPTC元數(shù)據(jù)規(guī)范[21]、面向數(shù)字發(fā)行的出版物格式標(biāo)準(zhǔn)EPUB等；語義技術(shù)層包括資源描述框架(RDF)、萬維網(wǎng)本體語言(OWL)、可擴(kuò)展標(biāo)記語言(XML)、規(guī)則交換格式(RIF)、HTML5、EARMARK[22]、關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)、本體、SPARQL協(xié)定與RDF查詢語言、文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)、社會(huì)網(wǎng)絡(luò)分析、相似度計(jì)算等，有助于學(xué)術(shù)資源的知識表示、推理和交換；語義 工 具 層 則 包 括 Protégé、 Ontosaurus、 Drupal、OntoEdit、 IPython Notebook、 Authorea、 Ztreamy[23]、LarKC[24]等，有助于學(xué)術(shù)資源的語義化組織與關(guān)聯(lián)化發(fā)布。

具體而言，學(xué)者們往往是基于上述一種或多種語義出版實(shí)現(xiàn)方法開展理論性探索，研究視角分為三個(gè)方面，一是基于知識組織體系的語義映射與資源整合，如將論文概念與一體化醫(yī)學(xué)語言系統(tǒng)(Unified Medical Language System，UMLS)的術(shù)語進(jìn)行匹配和標(biāo)注，為論文概念提供統(tǒng)一分類體系，并通過UMLS的語義類型搭建論文關(guān)系[25]；應(yīng)用簡單知識組織系統(tǒng)SKOS語義描述《中國農(nóng)業(yè)科學(xué)敘詞表》，并使之與AGROVOC、NALT等幾大涉農(nóng)知識組織體系建立映射，構(gòu)建成覆蓋科學(xué)數(shù)據(jù)、科技文獻(xiàn)和敘詞表的多維語義關(guān)聯(lián)模型[26]；實(shí)現(xiàn)《中國圖書館分類法》與《國際專利分類表》的類目映射，設(shè)計(jì)期刊論文和專利文獻(xiàn)的整合框架[27]。其中，歐石燕[28]以《漢語主題詞表》為數(shù)據(jù)源，制定基于SKOS、SKOS-XL和SKOS擴(kuò)展的敘詞表語義化表示方案，并發(fā)布為關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)，該研究促進(jìn)了中文敘詞表在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的發(fā)布、共享與應(yīng)用，也使《漢語主題詞表》成為推進(jìn)我國語義出版建設(shè)的示范性本體工具。二是基于文獻(xiàn)計(jì)量學(xué)的語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，圍繞發(fā)文共現(xiàn)與耦合、引文共現(xiàn)與耦合、發(fā)文－引文共現(xiàn)三個(gè)層面對數(shù)字文獻(xiàn)資源中的元數(shù)據(jù)概念及其計(jì)量語義關(guān)系進(jìn)行揭示和推演[29]；通過成果繼承、傳播關(guān)系、共被引關(guān)系、主題關(guān)系、耦合關(guān)系、合作關(guān)系以及隸屬關(guān)系等構(gòu)建語義關(guān)系網(wǎng)絡(luò)，以反映知識流動(dòng)方向和科研合作態(tài)勢[30]。三是基于數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)構(gòu)語義識別與相似度計(jì)算，如對學(xué)術(shù)文本內(nèi)在結(jié)構(gòu)的章節(jié)功能進(jìn)行定義和自動(dòng)分類[31]，采用隱語義相似度分析模型挖掘某一特定類別的專業(yè)文獻(xiàn)間的相似度[32]。

4.3 微觀層面

微觀層面的語義出版實(shí)現(xiàn)方法是指通過解析學(xué)術(shù)信息資源內(nèi)容，精細(xì)化揭示語義出版的知識單元結(jié)構(gòu)及內(nèi)涵。在數(shù)字圖像方面，相關(guān)研究包括數(shù)字圖像語義描述框架[33]和語義特征模型[34]，以及二分理論、三分理論、二維理論等圖像特征分類與分層研究[35]。在科學(xué)數(shù)據(jù)方面，描述元素包括數(shù)據(jù)題名、數(shù)據(jù)創(chuàng)建日期、數(shù)據(jù)創(chuàng)建者、數(shù)據(jù)收集與處理過程、數(shù)據(jù)文件格式、數(shù)據(jù)產(chǎn)生背景、數(shù)據(jù)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)條件、所用軟件工具、環(huán)境要求、有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原理、研究動(dòng)機(jī)等[36－37]。在科研實(shí)體方面，可利用維基百科的人物條目信息[38]豐富中文人名名稱規(guī)范檔，基于規(guī)范文檔構(gòu)建機(jī)構(gòu)實(shí)體關(guān)聯(lián)關(guān)系[39]。此外，引文方面的語義出版研究主要包括三點(diǎn):一是基于引文著錄信息的關(guān)聯(lián)研究，如潛在合作伙伴識別、學(xué)科演化分析等，二是基于引文內(nèi)容的關(guān)聯(lián)研究，如文獻(xiàn)引用強(qiáng)度分析[40]、引文情感分類[41]、引用動(dòng)機(jī)表征[42]、引文功能語義標(biāo)注及其實(shí)現(xiàn)流程[43－44]等，三是基于引文語種的關(guān)聯(lián)研究，如跨語言引文推薦[45]等。

5 語義出版的價(jià)值功效

5.1 知識價(jià)值

從語義出版的知識價(jià)值出發(fā)，初景利等[46]認(rèn)為語義出版將期刊論文從一個(gè)孤立、靜止的知識包變成了嵌入在相互關(guān)聯(lián)和相互作用的知識體系中的知識工具，并提供可計(jì)算的知識服務(wù)，超越了傳統(tǒng)的質(zhì)量控制、成果記載、知識傳播等功能；Bob DuCharme[47]認(rèn)為出版領(lǐng)域?qū)χ匾拍畹姆诸?、命名以及確定關(guān)聯(lián)關(guān)系，將有助于語義網(wǎng)中本體的建立，而應(yīng)用語義網(wǎng)技術(shù)工具可以促進(jìn)出版商的內(nèi)容組織和網(wǎng)絡(luò)傳播。尤其是在以語義網(wǎng)技術(shù)為代表的Web3.0環(huán)境下，科技期刊進(jìn)行語義出版的核心價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)知識關(guān)聯(lián)、共享與服務(wù)，只有建立在語義出版的基礎(chǔ)上才能最大限度地挖掘集群知識的潛在價(jià)值[48]。此外，知識鏈接是實(shí)現(xiàn)語義出版的重要手段，其價(jià)值體現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)多源成果的集成展示和統(tǒng)一檢索、實(shí)現(xiàn)論文引文間的交叉揭示與融合貫通、實(shí)現(xiàn)科學(xué)對象間的知識耦合、實(shí)現(xiàn)學(xué)科發(fā)展中的知識關(guān)聯(lián)、實(shí)現(xiàn)科研主體的即時(shí)統(tǒng)計(jì)與評價(jià)[49]。

5.2 商業(yè)價(jià)值

從語義出版的商業(yè)價(jià)值出發(fā)，David Shotton[1]認(rèn)為語義出版意味著出版機(jī)構(gòu)可以提供知識的深度挖掘和關(guān)聯(lián)分析，進(jìn)而形成領(lǐng)域主題的知識體系，幫助用戶發(fā)現(xiàn)或驗(yàn)證新知識，其所提供的增值服務(wù)必然能獲得合理的利潤回報(bào)，這將成為新興的服務(wù)方向和盈利空間，并建議以一種成本可控的方式在學(xué)術(shù)出版領(lǐng)域推廣實(shí)施。此外，長遠(yuǎn)來看，知識服務(wù)是出版機(jī)構(gòu)將來生產(chǎn)和發(fā)展的主體業(yè)務(wù)，而語義出版作為知識服務(wù)的重要組成部分，多數(shù)情況下屬于有償知識服務(wù)[50]。

5.3 產(chǎn)業(yè)價(jià)值

語義出版的產(chǎn)業(yè)價(jià)值體現(xiàn)在:一是內(nèi)容資源的結(jié)構(gòu)化和有序整合，為后續(xù)的科學(xué)歸類、再利用和動(dòng)態(tài)出版奠定資源基礎(chǔ)；二是文本語義標(biāo)簽和編輯、審稿人等實(shí)體之間的自動(dòng)關(guān)聯(lián)[51]，可有效減少稿件在編輯部的滯留時(shí)間、有效避免審稿人與稿件主題不匹配的情況發(fā)生，從而提高出版時(shí)效；三是通過主題輸入自動(dòng)構(gòu)建研究演化路徑、所用材料、方法、結(jié)果等要素的創(chuàng)新出版方式，可幫助科研用戶直觀獲取并理解科研信息，提高出版資源利用效率[52]。

6 總結(jié)與啟示

語義出版是數(shù)字出版領(lǐng)域發(fā)展趨勢之一，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和出版業(yè)界對語義出版給予了高度關(guān)注。經(jīng)過近十年的理論探索，語義出版的研究對象集中于文獻(xiàn)型、數(shù)據(jù)型、富媒體型、工具型等學(xué)術(shù)資源的多元融合，出版單元已深入至主題知識要素、科學(xué)研究對象、科研實(shí)體人物、科學(xué)活動(dòng)事件、科學(xué)參數(shù)指標(biāo)等知識內(nèi)容層面，突破了傳統(tǒng)式以篇級文本論文、數(shù)據(jù)論文、視頻論文等資源形態(tài)為單元的學(xué)術(shù)資源組織與出版方式。同時(shí)，語義出版的實(shí)現(xiàn)方法則側(cè)重內(nèi)容層面的知識要素抽取、結(jié)構(gòu)化描述與語義關(guān)聯(lián)，數(shù)字內(nèi)容的可操作性和可交互性也愈加豐富。語義出版的基本表現(xiàn)形式包括:(1)發(fā)掘并豐富文獻(xiàn)內(nèi)部的知識內(nèi)涵，支持可操作和結(jié)果再現(xiàn)；(2)提供可供網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)發(fā)現(xiàn)的外部顯示數(shù)據(jù)，自動(dòng)鏈接與之相關(guān)的篇級文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)等材料，以實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)環(huán)境下知識點(diǎn)的廣義關(guān)聯(lián)和集成；(3)面向科學(xué)計(jì)量的知識圖譜構(gòu)建和科研實(shí)體評價(jià)。由此可見，語義出版為大規(guī)模、個(gè)性化學(xué)術(shù)內(nèi)容的按需重組與服務(wù)奠定了基礎(chǔ)，在知識生產(chǎn)、利潤提升和產(chǎn)業(yè)服務(wù)方面將起到積極作用。

值得注意的是，理論研究層面的語義出版還存在以下問題，值得進(jìn)一步深化和探索:

一是語義出版的理論基礎(chǔ)。語義出版存在于動(dòng)態(tài)發(fā)展之中，它的內(nèi)涵和外延在語義網(wǎng)技術(shù)和相關(guān)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的革新中不斷更新，這使得語義出版的理論基礎(chǔ)莫衷一是。首先，語義出版與增強(qiáng)出版(enhancement/attachment publishing)、數(shù)據(jù)出版、按需出版、可視化出版和互動(dòng)出版等出版形態(tài)存在著交織錯(cuò)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，相關(guān)的概念界定和區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)并不明晰，因此，有必要清晰界定語義出版的概念和特征。此外，語義出版的本質(zhì)屬性是基于知識的組織與服務(wù)，后續(xù)研究應(yīng)加強(qiáng)語義出版在知識組織、知識服務(wù)范疇的理論拓展。同時(shí)，作為新型科學(xué)出版形式，語義出版與開放信息環(huán)境下科學(xué)交流系統(tǒng)的交互作用愈加明顯，需要進(jìn)一步探析面向科學(xué)交流的語義出版屬性表征。

二是語義出版的方法效能。大數(shù)據(jù)環(huán)境下，語義出版實(shí)現(xiàn)方法的相關(guān)研究成果較為豐碩，主要涉及語義技術(shù)與工具、數(shù)字出版物描述規(guī)則、發(fā)布格式及互操作標(biāo)準(zhǔn)等方面，但以推動(dòng)語義出版實(shí)質(zhì)性發(fā)展的方法研究較少。語義出版是面向全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新的出版方式，其實(shí)現(xiàn)方法需要從現(xiàn)有語義出版實(shí)踐中總結(jié)和凝練，并提出新方法需求，也要考慮當(dāng)下出版環(huán)境的方法適用性，因而有必要加強(qiáng)基于我國語義出版實(shí)證的實(shí)現(xiàn)方法研究，如語義出版建設(shè)主體對實(shí)現(xiàn)方法的認(rèn)知度和采納度分析、語義出版實(shí)現(xiàn)方法的可用性和兼容性檢驗(yàn)、面向社會(huì)參與的語義出版實(shí)現(xiàn)方法模型框架設(shè)計(jì)、基于語義出版流程與傳統(tǒng)出版流程的方法對比等。

三是語義出版的服務(wù)體系。當(dāng)下語義出版的表現(xiàn)形式多樣，但缺乏用戶行為分析和用戶需求調(diào)研，語義出版在知識服務(wù)視角下的服務(wù)體系還需進(jìn)一步研究和探討。因此，有必要在掌握用戶需求和用戶行為規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究以細(xì)粒度知識單元為基準(zhǔn)的語義出版服務(wù)產(chǎn)品，設(shè)計(jì)規(guī)劃海量學(xué)術(shù)資源的組織、關(guān)聯(lián)、聚合和評價(jià)服務(wù)的發(fā)布形式，形成針對性應(yīng)用場景和系統(tǒng)化服務(wù)框架，從而為科研用戶在不同科研生命周期和需求場景提供精準(zhǔn)、恰當(dāng)?shù)恼Z義出版知識服務(wù)。

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