第二章人工智能逻辑第二部分.pptx

第二章 人工智能逻辑第二部分;描 述 逻 辑 Description Logics;主要内容;1 什么是描述逻辑(DL)？;特点;描述逻辑的应用 ;2 为什么用描述逻辑？;在众多知识表示的形式化方法中，描述逻辑在十多 年来受到人们的特别关注，主要原因在于以下三点 : ◆ 它们有清晰的模型-理论机制; ◆ 它们很适合于通过概念分类学来表示应用领域； ◆ 它们提供了很用的推理服务。 它们可以被认为是从基于框架的表示形式化向着 精确的语义特征方向发展。此外，描述逻辑将分类 学中表示和推理（专业推理）与在分类学中项的事 实或实例的表示和推理（断言推理）区别开来。 ;3 描述逻辑的研究进展 ◆ 描述逻辑的基础研究 研究描述逻辑的构造算子、表示和推理的基本问题， 如可满足性、包含检测、一致性、可判定性等。 一般都在最基本的ALC的基础上在扩展一些构造算子， 如数量约束、逆关系、特征函数、关系的复合等。 TBox和Abox上的推理问题、包含检测算法等。 Schmidt-Schaub 和 Smolka首先建立了基于描述逻辑 ALC的Tableau算法，该算法能在多项式时间内判断描述 逻辑ALC概念的可满足性问题。;◆ 描述逻辑的扩展研究 A.Artale和E.Franconi (1998)提出了一个知识表示系统， 用时间约束的方法将状态、动作和规划的表示统一起来。 为了能让描述逻辑处理模态词，F.Baader将模态操作 引入描述逻辑，证明了该描述逻辑公式的可满足性问题 是可判定的。 Wolter等对具有模态算子的描述逻辑进行了深入系统 的调查分析，并证明在恒定的领域假设下多种认知和时序 描述逻辑是可判定的。 另外如时序扩展(Artale, Wolter)、模糊扩展(Straccia)等。;◆ 描述逻辑的应用研究 描述逻辑在许多领域中被作为知识表示的工具，如 信息系统（Catarci,1993） 数据库（Borgida,1995; Bergamaschi 1992; Sheth, 1993） 软件工程(Devambu, 1991) 网络智能访问（Levy， 1996； Blanco，1994） 规划（Seida, 1992）等 Horrocks对表达能力较强的描述逻辑进行了研究， 并建立了一些逻辑框架和系统，如FaCT，SHIQ等。他 和Dieter Fensel等人将描述逻辑、语义网和DAML结合 起来，提出了DAML+OIL，其中以描述??辑作为核心的 表示和推理基础。并在XML及其RDF上面进行了扩展， 用描述逻辑来研究语义网络和本体论。;4 描述逻辑的体系结构;◆ 概念 ——解释为一个领域的子集 例子：所有在校学习的人员的集合构成“学生”概念 又如：孩子，已婚的，哺乳动物等概念 {x | Student(x) } ，{x | Married(x) }; 知 识 库;2）TBox语言 是描述领域结构的公理的集合;◆ 概念 ——表示实体(一元谓词，类) 例子：学生，已婚的 {x | Student(x) } ，{x | Married(x) } Bird ? Animal, Man ? Human;◆ 概念断言 ——表示一个对象是否属于某个概念 a:C 例如：Tom是个学生，表示为 Tom : Student 或者 Student(Tom) John : Man ? ? has-child.Female;一个解释I满足： a : C iff aI ∈ CI a,b:R iff aI, bI ∈ RI 一个解释I满足ABox A iff 它满足A中的每个公理记为： I ? A 一个解释I满足知识库 ?= T, A iff 它满足T和A 记为： I ? ?;4）语法和语义;一般地，描述逻辑依据提供的构造算子，在简单的 概念和关系上构造出复杂的概念和关系。 通常DL至少包含以下算子： ◆ 合取(? )，吸取(? )，非(? ) ◆ 量词约束：存在量词( ? )，全称量词(?) 最基本的DL称之为ALC 例如，ALC中概念Happy-father定义为： Man ? ? has-child.Male ? ? has-child.Female ? ?has-child.(Doctor ? Lawyer);构造算子;在DL中添加算子;6 描述逻辑中的推理;1)一致性检测(Consistency);2) 概念可满足性(Satisfiablity);◆在知识库中检测： C ? D？ 即检测 CI ? DI 是否在所有的解释中成立？;C ? D