幾個值得關注的語義出版研究熱點

[摘 要] 自語義出版的概念正式提出后，工業界和學界對語義出版的關注越來越高，由于語義出版和Web技術密切相關，近幾年Web等領域的發展給語義出版帶來了新動向，也出現了一些對語義出版內涵的再思考。本文對目前主流的語義出版研究和實踐現狀進行梳理總結，發掘了語義出版數據的開放共享、去中心化語義出版實踐、真正的語義出版等研究熱點，希望引起學界對這些研究方向的關注和重視。語義出版數據的開放共享、去中心化實踐是Web技術的開放性及數據科學發展的必然結果，伴隨著這些最新的技術和實踐原則的提出和推進，將進一步引起各界對語義出版研究與實踐的深化以及對什么是真正的語義出版的思考。

[關鍵詞] 語義出版 開放共享 FAIR 可信任 去中心化

[中圖分類號] G237 [文獻標識碼] A [文章編號] 1009-5853 （2018） 02-0016-07

[Abstract] After the definition of semantic publishing put forward in 2009， more and more attentions are paid from industry and academia. Due to the close relation between semantic publishing and web techniques， new trends from the field of web and related domains were brought into the scope of semantic publishing， and some new ideas about the original concept of semantic publishing emerged recently. In this paper， main stream of semantic publishing studies and practices were classified and summarized， and opening， sharing， decentralizing and genuine semantic publishing as the newest hotspots in semantic publishing field were proposed with expectation to bring more attentions to people in this field. It is an inevitable result of the openness of the Web and development of data science that opening， decentralizing as new trends come out in the development of semantic publishing. Together with these newly put forward techniques and principles， this will introduce more and more people to consider the connotation of the genuine semantic publishing in the future and promote more and more study and research in deep.

[Key words] Semantic publishing Opening and sharing FAIR Trusty publishing Decentralization

1 引 言

自肖頓（Shotton）[1][2]首次提出語義出版（semantic publishing）的概念后，語義出版在學術界和工業界的研究和實踐逐漸升溫。語義出版其實可以簡單地總結為任何可以增強出版物語義內涵的技術手段，它是Web技術尤其是語義Web技術、文本分析等技術和出版領域實踐的一次有意義的融合。Web技術中的信息發布、訪問協議以及標記語言等技術為語義出版物提供了開放的訪問存取環境，語義Web技術中的RDF/OWL標準、Linked Data技術及實踐原則為語義出版物提供了規范的表示模型，以自然語言處理為核心的文本分析與挖掘技術則為語義出版流程的自動化提供了支撐。因此，語義出版概念并不是作為一項新的技術被提出，它是各種現有技術在出版領域中廣泛應用后自然而然被歸納總結的結果。具體而言，語義出版通過可視化、動態檢索等手段來增強出版物的語義，對相似內容的出版物進行關聯，共享出版物背后的科學數據，增加豐富的出版物元數據來提高機器的可讀性，進而促進出版物的可發現性。

語義出版模式的流行對現有的基于科學論文層次的科學交流來講意義重大。傳統的科學出版模式將科學研究成果使用自然語言進行表達并集中存儲在數據庫中，實際上科學論文以這種方式呈現其中蘊含的知識被發現的概率并不高，科研人員需要進行繁瑣的出版物檢索、研讀等科研活動才能獲取并總結出所需的科研背景和現狀。而語義出版要求出版物具有豐富的元數據、細粒度的以及高度互聯的內容片段，這可以極大地提高學術交流的效率以及新知識的發現概率[3]，避免或者降低科學假設以及科學實驗的重復進行。本文簡要梳理了目前最新的主流語義出版的研究與實踐，重點分析在開放科學的環境下，語義出版研究與實踐的幾個最新的研究熱點，主要包括：語義出版數據開放共享、語義出版的去中心化實踐以及對什么是真正的語義出版的思考。

2 語義出版發展現狀

語義出版技術在出版業中的應用越來越廣泛[4]，國際諸多大型企業如威科集團[5]、愛思唯爾出版集團[6]、BBC[7][8]等早已將語義出版技術作為其創新戰略和商業實踐的一部分。國內外對語義出版的科學研究與實踐也逐漸增多，已經有語義出版相關的圖書及專著相繼問世，諸如文獻[9][10][11]等。語義出版相關的科學活動也相當活躍，知名的要數最近幾年陸續組織的語義出版國際研討會（Semantic Publishing Workshop，SePublica）[12]，致力于解決語義出版相關的各種原則、技術問題，以及每年舉辦的語義出版挑戰賽（Semantic Publishing Challenges）[13]，主要以從科學文獻中自動抽取知識片段為任務目標。

和中文“出版”一詞的內涵有一些差異，英文“Publishing”一詞具有“發布”的意思，其含義更為廣泛。同時，由于語義出版更多是一項實踐活動，目前的研究成果除了在科學文獻中體現外，更多是在各種數據集、語義出版工具和平臺中體現。另外，有時國內的一些研究成果并不以“語義出版”來命名，因此，實際上現在對語義出版的研究及實踐已經較為廣泛。從國外對語義出版的研究內容來看，凡是涉及數據、信息、文獻、知識等內容的細粒度組織與發布都是語義出版的范疇。語義出版物，除了傳統的科學論文這一主流的載體形態之外，還包括各種相關的科學數據、個人學術主頁等形式。排除語義出版相關的介紹性的研究之后，可將目前的語義出版研究與實踐大致分為如下幾個方面。

（1）語義出版元數據及本體等標準設計。用于對出版物進行標準化的組織，便于不同出版物之間的互聯與共享。最知名的比如SPAR語義出版系列本體[14]，包含了語義出版流程本體、出版狀態本體、出版角色本體、引文本體等涵蓋出版諸多流程的本體集合。其他諸如Linked Science Core Vocabulary、BIBO、納米出版物模型、微型出版物等[15]。

（2）語義出版數據集開發及發布。開發語義出版物或相關的語義出版數據（Semantic Publishing Data）并發布，供用戶使用。比如Semantic Lancet項目數據集[16]、Linked Open Data中的出版物數據集[17]、CEUR-WS數據集[18]、科研數據集[19]、OpenCitations數據集[20]，以及SciKG數據集[21]等。這些數據集一般是科研項目、期刊文獻、會議論文、作者信息、引文數據等各種粒度的出版物信息關聯數據，一般都提供SPARQL訪問端、在線瀏覽、批量下載等訪問形式。

（3）語義出版物相關技術、工具及開發。圍繞語義出版物的形式及結構，采用各種技術手段，如實體鏈接技術、數據庫映射技術、結構化與標準化技術、發布技術、眾包標注平臺設計等，來識別出版物中的結構信息[22]，進行文本轉換、切分、識別、抽取、結構化等操作[23]，以生成各種語義出版物。文獻[24]中總結了數據抽取、數據轉換、數據存儲、數據可視化、數據質量工具。具體的過程，如文獻[25]，提出了一個從科學文獻中抽取知識的平臺，完成了句子修辭結構分類和文本摘要抽取的方法。語義出版工具有Spotlight、Utopia Documents、CiTalO等。

（4）語義出版物的應用與消費。語義出版物傾向于采用細粒度的數據組織方式，使得計算機更容易理解，某種程度上對人來說可能就不那么友好。因此，語義出版的應用方面主要解決發布的語義出版物如何使用的問題。比如對語義出版物進行可視化[26]、設計語義出版物的瀏覽器[27]等，以及采用語義出版技術手段進行在線教育[28]、使用已有納米出版物（Nanopublications）進行疾病實驗數據探索[29]、將語義出版技術應用于非遺數字資源[30]等。

3 語義出版技術研究熱點

上一節總結的關于語義出版的標準、數據、技術、應用幾個研究與實踐維度，是目前語義出版研究的主流，尤其是技術環節，目前已有大量的技術、工具、平臺在開發并應用，大部分語義出版研究實踐都屬此類，這也充分顯示語義出版的實踐特性，其主要目的是加速語義出版物的自動化流程，增加語義出版物的發布效率。在這些主流的語義出版研究實踐中，伴隨著語義出版實踐的深化，語義出版數據的開放共享、語義出版的去中心化探索與實踐，以及什么是真正意義上的語義出版逐漸受到學者的關注和重視，成為當前語義出版技術的研究熱點。

3.1 語義出版數據開放共享

開放是互聯網的固有特性，產生于互聯網技術環境下的語義出版物，作為一種細粒度的知識載體形態，應該適應這種開放的趨勢。在語義出版領域，2017年的一個重大事件是開放引文數據倡議（Initiative for Open Citations，I4OC）[31]的提出，最初的動機正是開放共享的需求驅動的。科學論文的作者提供了論文的引文鏈接數據，當作者需要使用引文數據時，理應免費獲取這些引文數據，而這些數據卻被隱藏在各大出版商手中，不被論文的作者所使用。I4OC倡導引文數據應該被免費合法的共享出來，建議各大出版商應該把各自數據庫中的引文數據開放。引文數據的開放與共享，使得對科學的計量與評價更為便利與準確，避免了直接從數據庫檢索獲取引文數據的環節，以及由此帶來的查詢不全面不準確、成本過高且耗時的問題，從而提高科學計量指標的準確度[32]。

目前I4OC已經獲得了諸多出版商的響應和支持，在https：//i4oc.org/上可以找到目前最新的支持引文數據開放的出版商。當談到I4OC時，不得不提的是上節提到的OpenCitations數據集[33]，I4OC倡議就是基于這樣一個數據集的發布而出現的。OpenCitations是一個使用SPAR本體[34]描述的引文數據集，將使用Crossref和ORCID標引的文獻數據開放，該數據集于2011年在牛津大學創建，數據抓取自PubMed 中心的開放獲取數據，可以通過HTTP直接訪問，也提供了SPARQL服務端以及批量下載的數據。

數據驅動的開放科學環境下，已經出現了大量的開放獲取期刊、各種預印本服務以及科學數據共享政策。實際上在語義出版領域開放共享實踐也并不少見，除了提及的OpenCitations數據集外，語義出版在網絡自出版等分布式信息發布中的應用也逐漸多起來。在學術界，很多學者一般都有自己的主頁來維護自己的科研成果和項目信息，相對于傳統的科學文獻數據庫，這種自出版方式可以極快地將自己最新發表的科研成果、研究進展、項目進度等發布出來，而不用等待很長的時間來讓常規的檢索服務來索引，極大地促進了科學交流的效率。這類似于目前流行的預印本服務，其目的都是讓學術交流回歸本源，促進更廣泛的學術合作，只不過語義出版物本身的結構化特征使其更便于知識的發現。也有學者[35]對自己的學術主頁進行了語義化，包括自己個人信息、發表的出版物等內容，甚至提供語義檢索的接口。總的來說，學術界中的科學數據包括語義出版數據的開放共享是大趨勢，數據開放越來越多地受到人們的關注甚至呼吁，出版商面臨這種趨勢需要權衡其現有利益，開放什么樣的數據，數據共享到什么程度等都需要再思考。

3.2 語義出版的去中心化實踐

在去中心化的環境中并不存在一個具有明確角色的中心節點，所有的節點地位保持平衡。提姆·伯納斯·李（Tim Berners-Lee）等認為去中心化需要遵循幾個原則：數據存儲獨立于服務提供商、具有交互性、可訪問性，以及自由表達和處理網絡信任的能力[36]。結合語義出版的發展歷史，以及作為一種細粒度結構化的科學成果形式，語義出版物天然符合上述的一些原則，但不是全部。

3.2.1 遵循FAIR原則

在2014年，來自學術界、工業界以及出版界等多個領域的機構人員在荷蘭萊頓舉辦了一次研討會，并設計了一項關于科學數據管理與發布的一組指導原則FAIR（Findable， Accessible， Interoperable， Reusable），這是科學數據管理的最新進展[37]。其中可發現（Findable）是指數據資源需要被賦予一個可識別的標識，具有豐富的元數據并且可以被索引或被搜索到；可訪問（Accessible）是指通過標準的訪問協議，使用數據的標識符就可以檢索到數據資源，并且數據資源的元數據也可以訪問，即使數據資源不存在了；可交互（Interoperable）是指數據資源使用形式化的、共享的、廣泛采納的語言來表述知識；可重用（Reusable）是指數據資源需要使用準確的屬性來描述，包含清晰的數據使用許可以及具體的數據來源信息，同時也需要滿足特定領域的規范。FAIR中每一項原則都具有更細粒度的原則解釋。可以看出FAIR原則和提姆·伯納斯·李等學者提出的去中心化原則存在很大的重疊，FAIR原則是目前包括語義出版數據在內的數據發布過程中廣泛采用的實踐原則。

FIAR作為一個頂層指導原則，它沒有規定具體的技術實現細節。因此，使用FAIR原則對語義出版物進行組織管理以及設計在被各界所認可的同時，也需要通過各種技術手段予以實現。諸如馬克·威爾金森（Mark D. Wilkinson ）等學者[38]認為交互性是FAIR原則中最難實現的，他們采用W3C的關聯數據平臺、RDF映射語言、三元組模式片段等技術方案來實現遵循FAIR原則的學術出版實踐的底層基礎架構，并重點解決出版物交互性原則的設計問題。

3.2.2 語義出版物的可信任性

在去中心化的過程中，可信任性是作為一個需要遵循的原則或一個需要解決的技術問題，這類似于傳統電子出版過程中需要解決惡意復制粘貼、剽竊盜版等問題一樣。語義出版物的發布，尤其是網絡自出版以及納米出版物等形式的發布，經過網絡傳播可能會出現很多版本，為了增強出版物的可信度，需要確認所檢索或瀏覽到的語義出版物內容是權威可信的。比如，納米出版物中的Provenance要素就是為這一目的而設計的，以此表明其所呈現的語義數據的來源，包括該納米出版物由誰在何時創建、其斷言（Assertion）由誰聲明、可訪問的網絡地址、DOI信息等都需要提供以用來保證該納米出版物信息的真實可靠。然而，納米出版物采用的RDF的數據組織模式是基于開放世界假設的，這使得任何機構或個人都可以生成自己的納米出版物信息，而這些信息目前不需要審核就可以發布，同時也可以對現有的納米出版物進行更改后再發布，這就使得納米出版物的內容存在“不可信任”的風險。這一點不同于目前主流的出版方式，我們可以通過權威的數據庫來獲取沒有經過篡改的文獻。

因此，伴隨著數據開放共享以及去中心化的趨勢，語義出版物的這種可信任性越來越需要得到保證。基于不可信任的數據基礎之上的科學結論是值得懷疑的，不可信任的數據驅動的科學交流是有極大危害的。可信任的語義出版物是伴隨著互聯網語義數據的增長亟待解決的問題。在語義Web領域中，其實信任（Trust）早已經是其技術棧的一個維度，因此關于Web上的信任機制的技術方案、信息安全領域的認證加密以及區塊鏈[39]等技術都可以被用來設計具有可信任特性的語義出版物。文獻[40]實現了一個可信任的URI技術，將URI表征為帶有數字資源HASH值的形式來驗證該URI對應的資源是否被更改，并將其應用在納米出版物的設計過程中，以此保證納米出版物的可信任性。比較有名的語義出版工具Dokieli就是一個去中心化的寫作與語義標注網絡平臺[41]，其使用HTML標簽來創作以及發布網絡文檔，使用Schema.org、Web Annotation等元數據及術語來結構化社交用戶的標注信息，可以在不同用戶之間進行分享以及論文評議。

實際上，可信任性也可視為語義出版物質量的一個維度，傳統的科學研究出版過程需要同行評議、編輯審校等環節來保證出版物內容和形式上的準確，語義出版物的發布可以看作這一形式的發展和演變，當然語義出版物的發布有其特殊性，它同樣需要解決其內容和形式的正確性問題。目前主流的語義出版實踐都十分關注語義出版物的質量問題，比如語義出版挑戰賽的任務評估就是通過語義出版數據抽取質量來衡量的[42]，通過挑戰的方式引入競爭，來提高語義數據的質量，進而促進科學數據價值鏈的形成[43]。

3.3 真正的語義出版

目前大多數的語義出版實踐仍是傳統出版物的事后語義增強，比如對文獻進行語義標注、語義分割、語義映射以及語義關聯等操作，這仍將會在相當長的一段時間內是語義出版的主流。最近幾年的語義出版挑戰[44]也都是關于如何從科學文獻、引文等數據中抽取信息的任務，以及這些實體之間的鏈接問題，比如2017年語義出版挑戰的任務是關于如何從論文表格以及全文中抽取信息、如何關聯這些信息等[45]。

真正的語義出版則是在出版物創作階段就進行各種語義分析與處理，對知識進行語義表達，以語義化的方式對創作的內容進行編輯，文獻[46]給出了一個這樣的語義出版流程，包括傳統出版過程中的語義化預處理、語義內容加工和語義內容審核，以及形成語義出版物之后的自動語義分析。托拜厄斯·庫恩（Tobias Kuhn）[47]將這種觸及出版內部流程的，直接對知識進行語義表達的語義出版方式稱為真正的語義出版（Genuine Semantic Publishing），并給出了具體的實現來證明真正的語義出版的可行性，同時指出肖頓[48]最初給出的語義出版定義的局限性：一方面語義出版物必須和原始的文獻同時提供的要求約束性太強，另一方面原始的定義給出的語義實現方法太過于膚淺。真正的語義出版應該更符合人們的直覺，它不要求語義出版物必須伴隨著原始的文獻一起提供，它可以獨立存在，同時認為經過語義表達的內容應該作為語義出版物的首要創建和發布的對象。這樣的語義出版物需要覆蓋科學研究最主要的聲明及發現，并且由其作者創建以保證其權威性，即可信任性，同時可以脫離原始的文獻（如果存在的話）而獨立存在，并保證其輕量級和細粒度來滿足實際的實踐需求。與此觀點類似，荷蘭皇家藝術與科學院士弗蘭克·哈姆倫（Frank van Harmelen）[49]也認為我們不僅僅要進行目前主流的通過信息抽取、語義增強的方式來開展語義出版，還應該支持從源頭就開始進行語義出版物的生產。

實際上，參照這種對語義出版內涵的直觀理解，目前對于語義出版的研究中已經有一些具有所謂的真正的語義出版的意味。諸如納米出版物就是對原始論文中核心斷言的語義陳述，可以獨立發布；微型出版物[50]則聚焦于論文的論證網絡，也可以獨立發布，只是和納米出版物具有不同的粒度和處理視角；以及SPAR本體、各種文檔結構化的元數據和文檔交互工具等，都已經在為這種深度的真正的語義出版做鋪墊。只不過目前主流的語義出版實踐掩蓋了這些所謂的真正的語義出版形態而已。

目前普及這種真正的語義出版還有難度，一方面它需要對現有出版流程的各個環節進行重新審視和改進，要求作者、編輯人員掌握知識的語義表達的各種手段，當然很多工具可以開發出來輔助語義出版物的生產，但真正的語義出版物的內容創作類似于傳統出版物的創作，是需要作者親自參與進來的，這一點目前看來似乎不可能被計算機所取代。另一方面語義出版物的出現是為了加速學術交流，促進知識發現，使得知識越來越容易被機器所“理解”，這就帶來一個問題，對于已經習慣于閱讀敘事型的文字和圖像符號的人類而言，閱讀這種語義出版物就比較困難。因此，真正的語義出版作為一個研究前沿，仍需要繼續探索。

4 結 論

本文從目前語義出版的研究與實踐中提煉出語義出版的若干研究熱點：語義出版數據的開放共享、語義出版的去中心化實踐以及真正的語義出版，分析了各自的內涵及出現的必然性，以及這幾個方面對語義出版研究以及學術交流的價值。當然這幾個維度是相互交疊的，也的確是整個語義出版研究與實踐需要解決和面對的問題和趨勢。在開放科學的大環境下，出版數據的開放共享趨勢很明顯，伴隨著開放共享，去中心化也逐漸走入人們的視野，該過程需要逐步推進，少不了出版商利益的權衡。語義出版數據的生產與發布需要遵循一定的原則，FAIR作為最新的數據組織管理原則已引起學者的廣泛關注。由于FAIR原則沒有規定具體的實現細節，可預見未來對其內涵的解讀仍將繼續深化，遵循FAIR原則的數據組織管理實踐也必將跟進。語義出版物及開發流程在這一原則指導下，也將向更為規范化的方向發展。

從實踐上看，語義出版物更多的是一種結構化的知識組織形態，最常見的比如納米出版物，蘊含了科學成果的斷言信息，已被視為科學交流的未來形態[51]。一方面，考慮到人類對敘事型文本、圖像等的閱讀習慣，也許目前主流的對出版物進行語義增強的方式對用戶來說仍是最好的形態。我們也看到已有很多相關的增強用戶交互功能的“可執行”文檔，如基于Python語言的Jupyter Notebook代碼平臺[52]，可以編輯敘事文字，也可以插入可執行的代碼，可以加載后臺數據，進行實時的數據結果驗證，現已經被廣泛應用。另一方面，如果對于語義出版物的編輯、可視化、呈現載體的設計等技術有新的突破，使得細粒度的語義出版物更容易被人們撰寫、生產和理解，那么也許不久的將來真正的語義出版物將成為常態，語義出版物不再作為傳統科學出版物的衍生品，而是獨立發布，即真正的語義出版。

注 釋

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（收稿日期：2017-12-06）