描述逻辑及其推理机制.ppt

1、语义网与描述逻辑,广西师范大学计算机科学与信息工程学院王 驹,目 录,语义网发展的背景描述逻辑当前国内相关工作及现状我们目前的工作,语义网发展的背景,希尔伯特纲领及其副产品信息科学和知识科学的数学工具,希尔伯特纲领及其副产品,所谓的“希尔伯特”纲领既是想建立“元数学”来作为一切数学的数学，但哥德尔证明了它是不可能的。作为该纲领的副产品：各种理论计算机如图灵机、自动机、广义程序语言迅速出现，计算机、电脑工程以高阶的加速度发展。为了给计算机提供各种理论工具和合适的语言，科学家们又孜孜不倦地建立和研究各种关于程序的理论：形式语义学、算法研究、并行程序及并发程序理论、时序逻辑、 -演算、CSP、CCS

2、 等等。,信息科学和知识科学的数学工具,网络信息，网络知识时代的出现，这使得科学家们多少有点 “穷于应付”的感觉。不得不寻找新的、更好的理论工具来研究它们。对信息和知识的刻划当前分量的刻划和性质刻划两大范畴。前者包括机器学习、数据挖掘等领域，它们的优点是实用，在特定领域内精确度高。但信息和知识在更广的范围内是无法量化的。后者随着时间发展打造成型的系列工具是：1.粗糙集理论、2.形式概念分析、3.基于语义网络的本体理念和描述逻辑的信息处理和知识推理方法.它们得到较多的认同。,粗糙集,粗糙集理论及其核心问题：给定一个粗糙集理论框架 ,C=C1,C2,Cn,这里 U是个体域，C 是所有的属性标记集合

3、。在对 U做一个等价类划分后，在上近似集和下近似集的背景下，寻找 :C的核心属性集。在给定目标属性 后，寻找它的决策集。（也是一种核。）,形式概念分析,形式概念分析：给定一个形式背景 , G是个体域，M 是属性符号集。 是解释。它相当于一个较完整的信息系统。其中可自然地定义各种形式概念 .其中 X G, Y M, 满足：X* = Y , Y* = X, 在此理论框架下，概念及概念的分层关系刻划清楚，这个分层结构十分接近于本体理念。在至少两方面，形式概念分析是对粗糙集模型的一种升华： 可看成一个粗糙集的信息模型。而对每一个 , 内涵集Y中的“准内涵”实际上是粗糙集单个模型中 “核”的概念的延伸。

4、”,上述工具的不足之处,在语义网络迅猛发展的今天，以上两个工具在表达力和推理上的弱势明显地凸显出来：无论粗糙集模型或形式概念格模型，它们的属性集合仅只是简单的语法标记：C1,C2,Cn,它们之间的逻辑关系没有得到表达，比如，在描述逻辑中，我们可能有 在粗糙集模型或形式概念格中是没有的。作为全局的语义网络的支持语言，没有量词和一阶公式是不想象的。没有推理机制。因此，我们引入了一阶逻辑的可判定子集描述逻辑。,描述逻辑简介,描述逻辑是一种面向对象的形式化工具，是一阶谓词逻辑的可判定性子集。与其它的知识表示工具相比，它最显著的优点是具有推理机制，能实现知识之间的自动推理，正因为如此，近年来描述逻辑成为

5、人工智能界研究的热点问题。,描述逻辑的语言,描述逻辑的语言简介描述语言AL基于描述逻辑的知识表示系统推理机制,描述逻辑的语言简介,描述逻辑的语言包含三部分初始概念（Primitive concept）角色（Role）构造子（Constructor）所有的概念描述（Concept Description）都是借助初始概念、角色符号并通过概念构造子连接而成的。,描述语言AL,语 法语 义,描述语言AL语法,AL语言含构造子：概念常量、 ,概念交 ，原子否定 ，值限制 ，受限制的存在 限制 。,描述语言AL语法,概念描述根据下面的语法规则构成： 概念描述根据下面的语法规则构成： （初始概念） T |

6、 （全概念） （空概念） （初始否定） C D | （概念交） （值限制） R. （受限制的存在限制）,描述语言AL语义,描述逻辑的语义 ，其中 是一个非空集合，称为解释域； 是一个解释函数，它将概念 对应到 的子集 ，将角色 对应到 上的一个二元关系 。,描述语言AL语义,对于其他概念描述的语义可以递归的定义如下：,一个描述逻辑知识表示系统都包含两部分：知识库和推理机制。描述逻辑知识库包含两部分：术语公理集(Tbox)和 断言集(Abox)。,基于描述逻辑的知识表示系统,推理机制,传统的描述逻辑推理主要包括：概念之间的包含关系(Subsumption)和实例检测(Instance Check

7、ing)。定义 1 我们说概念 当且仅当对任意的模型 都有 成立。 定义 2 我们说个体 是概念 的一个实例，即 有 成立 ，当且仅当对任意的模型 都 。,新的推理机制,新的推理机制非标准推理非标准推理主要包括：最小公共包含概念（The Least Common Subsumer）、最具体概念（The Most Specific Concept）、匹配问题（Matching）和概念的重写（Rewriting）等等。,当前国内相关工作及现状,陆汝钤院士提出的知件理论及诸多工程领域的应用。如：常识知识系统 PANGu 。张松懋研究员关于（Ontology Alignment, Informatio

8、n Fusion) 的理论研究及各种本体库的构建。金芝研究员本体理论及工程的研究，知识工程方面的研究，软件需求框架的研究。曹存根研究员长期从事NKI的研究和建设，经过长期的努力，“积土成山，风雨兴焉”。 尚云副研究员量子计算方面的理论研究。,我们的工作,我们之前的工作我们现今的工作,我们之前的工作,WANG Ju , JIANG YunCheng & SHEN YuMing Satisfiablity and reasoning mechanism of terminological cycles in description logic , Science in China Series F

9、: Information Sciences循环ALCN-Tbox具有模型的条件 曹发生 余泉 王驹 蒋运承 计算机学报描述逻辑FL-循环术语集的语义及推理 蒋运承 王驹 等 计算机学报建立了各种针对特定领域的诸多实用型的描述逻辑系统，如：格值描述逻辑系统 L- ALCN、基于粗集粒度聚合的描述逻辑系统、软集合理念支持的描述逻辑系统等等。已发表杂志论文及会议论文数十篇。,我们现今的工作, and Conservative Extensions Conservative Extensions in the Light weight Description Logic Carsten Lutz a

10、nd Frank Wolter Diagram Did I Damage my Ontology Silvio Ghilardi Carsten Lutz and Frank Wolter, and Conservative Extensions,假设存在两个TBOX的例子: 1, 2 1 ： 2 ： 在系统中，不难判断 1 2是 1的保守扩充，但在系统中，由于逻辑符号的扩充（引入了,R.C）这种结论却不成立。理由是存在这样的断言： 使得 并且,定义一个Tbox ,它仅仅是一些永真的断言，并且它的Sig( )=A,B,r,s.对于每个n0.我们定义一个Tbox 它具有一些额外的概念名称 X0,

11、Xn-1和 。 我们定义 如下：那么 的最小结果是 ,这里 显然， 的大小是在 和 的规格中双重幂。, and Conservative Extensions,Algorithm for deciding (non)-conservative extensions in ,Diagram,对于每一个节点 在（, 1）-tree T=（W,L）.我们定义一个Diagram的概念。关于(T, )的Diag(T, )如果 是T的叶子,那么diag(T, )=L（ ）假设不是叶子节点，并且对于所有在T中的后继，Diag(T, )已经被定义，那么diag(T, ) 显然， diag(T, )仅仅依赖于在T下通过生成的子树。,初步结果,完成了对轻量级的系统 。、 的保守扩充的验证算法研究。初步完成了含“循环定义”的 系统的算法研究。对Lutz、Wolter 等人的若干近年来的主打论文提出了很多质疑，其中包括理论上的错误。在思辨和批判中产生了一些新的思路，为做出更好的工作建立了基础。开始考虑在给定的条件下，对一些针对特殊领域的，实用型的描述逻辑寻求 NP 或 P 算法。,谢 谢！,