Fabian M. Suchanek Knowledge Representation 70
We want to be able to represent any possible bit of knowledge  about the world in a computer. No easy feat: Goal: Make computers understand 2 —   industry experts from Google, Microsoft, Facebook, Amazon, IBM  Knowledge representation is a difficult skill to learn on the job. [...] The importance of knowledge representation in diverse industry settings [...] should reinforce the idea that knowledge representation should be a fundamental part of a computer science curriculum as  fundamental as data structures and algorithms. Here, we look at the knowledge representation formalism that has evolved as a standard in the domain.
Overview 3 •   Entities •   Classes •   Relations •   The gory details •   Reification •   Canonicalization •   The Open World Assumption •   Reality
An  entity  (also: resource) is any particular object of the world or imagination, be it abstract or concrete. Entity 4 (The exact definition of “entity” is a philosophical conundrum. Don’t worry about it for this course.)  >digression
Digression: Entities 5 Is this an entity? How many entities are there? Or this?
Digression: Entities 6 Is this an entity? How many entities are there? Or this? Isn’t everything just atoms? >digression
Over time, all parts of a ship are replaced at some point of time. Then, is it still the same ship? see: Theseus’s ship on Wikipedia Digression: Identity 7
New York Times Over time, all parts of a ship are replaced at some point of time. Then, is it still the same ship? Digression: Identity 8 Humans replace their cells every 7 years. see: Theseus’s ship on Wikipedia
A KB usually contains only a finite set of entities that are of interest, and it assumes them to be atomic and identifiable. An  identifier  for an entity is a string of characters that represents the entity uniquely in a KB. Def: Identifiers 9 Examples for identifiers: •  unique names, as in YAGO or DBpedia:      Elvis_Presley_(singer) •  abstract identifiers, as in Wikidata or Freebase:       /m/02jq1 We sometimes say “entity” when we mean the identifier. We sometimes use images for the identifiers. Try it out!
An  label  for an entity is a human-readable string that names the entity. Labels that refer to the same entity are called  synonyms . Entities that have a label are called  named entities . Def: Labels 10 identifier (for a named entity, Elvis Presley) labels (all synonymous) [Elvis on Wikidata]
A label that refers to several entities is called  ambiguous . Def: Ambiguity 11 Example: “Paris” is an ambiguous label, as it can refer to several cities, a greek hero, or people with that name. Paris        reads        about         Paris         in       Paris. Try it out! Identifier: Paris_Hilton Paris_(Greek_myth) Paris_(city) Labels: “Paris Hilton” “Paris Whitney Hilton” Paris ... “Paris the Hero” Paris “Alexander” ... Paris “City of Light” “Parigi” ... >literals
literal  is a fixed value that takes the form of a string of characters. (It is an entity that is identical to its identifier — in all KBs.) Def: Literals 12 "1935-01-08" "Hello world" "42" This is the number 42, and any KB will use the identifier "42" to refer to this entity.
Overview 13 •   Entities •   Classes •   Relations •   The gory details •   Reification •   Canonicalization •   The Open World Assumption •   Reality
class  (also:  concept ) is a set of similar entities. Each entity is an  instance of (also: has the type of, belongs to) the class. Classes: - Actors - Cars - Cities - Rivers - Universities - Theories - ... Class 14 (The exact definition of “class” is a philosophical conundrum, too. See later in this lecture.) Instances Class “Actors”
Classes: Example in YAGO 15 [Alizée by Ronny Martin Junnilainen] [Alizée in YAGO 3]
class  is a subclass of another class, if all instances of the first class are also instances of the second class. taxonomy  is a hierarchy of classes. Def: Subclass, Taxonomy 16 type subclass subclass subclass subclass subclass subclass [Palaiseau in YAGO 4] >examples
If we can say... • “a/an X”, “every X” • “Xs” (plural) • “This is X” • “X is a Y” • “Every X is a Y” then... X is a class X is a class X is an instance of some class X is an instance of Y X is a subclass of Y Taxonomy: Cheat Sheet 17 >examples
Try it out: city, Elvis, Coli bacteria, Ford, time Taxonomy: Cheat Sheet 18 If we can say... • “a/an X”, “every X” • “Xs” (plural) • “This is X” • “X is a Y” • “Every X is a Y” then... X is a class X is a class X is an instance of some class X is an instance of Y X is a subclass of Y >examples
Taxonomy: Examples 19 iPhone -> smartphone finger -> hand apple -> orange flower -> plant Paris -> city fruit -> food France -> Europe Paris -> France city -> country
Taxonomy: Examples 20 iPhone -> smartphone finger -> hand apple -> orange flower -> plant Paris -> city fruit -> food France -> Europe Paris -> France city -> country subclass partof sibling subclass type subclass locatedIn locatedIn domain and range of “locatedIn” >examples
Consider a taxonomy of the animal kingdom. How do we deal with “male” and “female”? 21 maleAnimal femaleAnimal cat animal subclassOf? subclassOf? subclassOf? subclassOf? Taxonomy: Examples
Consider a taxonomy of the animal kingdom. How do we deal with “male” and “female”? 22 Taxonomy: Examples maleAnimal femaleAnimal cat animal femaleCat
Overview 23 •   Entities •   Classes •   Relations •   The gory details •   Reification •   Canonicalization •   The Open World Assumption •   Reality
A relation is like a table. Intuition: Relations 24 Person City Year Atkinson Consett 1955 Monroe Los Angeles 1926 ... Relation “born”:
relation  (also: predicate, relationship, property) over classes is a subset of their cartesian product. The classes are called the  domains  of the relation. The number of classes is called the  arity  of the relation. Def:Relation 25 >digression (tough)
A relation is  any  subset of the cartesian product. It does not have to correspond to a real-world relation. Its name is arbitrary. Digression: Semantics 26
The semantics/denotation of a symbol is the “meaning” of the symbol, i.e., the real world entity or tuples. Digression: Semantics 27 Syntax Semantics
But these are again symbols. What is their semantics? Digression: Semantics 28
Digression: Semantics 29