Description Logics & Semantic Web

housescallipygeanInternet and Web Development

Oct 21, 2013 (3 years and 9 months ago)

67 views

Description Logics &
Semantic Web

HY
-
566
ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΓΝΩΣΗΣ ΣΕ
ΕΝΔΟΕΠΙΧΕΙΡΗΣΙΑΚΑ ΔΙΚΤΥΑ ΚΑΙ ΤΟ
ΔΙΑΔΙΚΤΥΟ

Από τους φοιτητές:

Ξανθόπουλο Νίκο

Αρβελάκη Αδάμ

Τι είναι τα
Description Logics


Λογικοί φορμαλισμοί για την αναπαράσταση γνώσης.



Απόγονοι των σημασιολογικών δικτύων

και των
συστημάτων πλαισίων.


Διαφέρουν στο ότι παρέχουν

formal logic
-
based semantics.



Description
-
>
Περιγράφουν το πεδίο εφαρμογής.



Περιγραφή των
domains
με
concepts (
κλάσεις
),
roles(
σχέσεις
).


Terminological & Assertional
φορμαλισμοί.



Γιατί χρησιμοποιούμε
DLs 1
/2


Δημιουργήθηκαν για την αναπαράσταση
γνώσης


Βασίζονται σε τυπική σημασιολογία


Πιθανότατα το καλύτερα κατανοητό
σύνολο φορμαλισμών σε όλο τον τομέα
του
knowledge representation

Γιατί χρησιμοποιούμε
DLs 2
/2


Υπάρχουν έτοιμα αρκετά προγράμματα


Λίγα όμως είναι υψηλής απόδοσης


Έχουν αναπτυχθεί πολλές
DLs


Από πολύ απλές μέχρι πολύ πολύπλοκες
(
DAML+OIL)


Στενή επαφή θεωρίας και πράξης

Η Εξέλιξη Των
Description Logics


Προσπάθεια για εξισορόπηση μεταξύ
εκφραστικότητας και ευχρηστίας
(
reasoning, inference
).



Τέσσερα μεταβατικά στάδια από το
1980 έως σήμερα.


1
ο
Στάδιο


Υλοποίηση των συστημάτων
KL
-
ONE, K
-
REP, BACK
και

LOOM.


Εφάρμοζαν
structural subsumption algorithms
για την
εύρεση υποκλάσεων.


Κανονικοποίηση των περιγραφών των εννοιών και ακόλουθη
αναδρομική σύγκριση των συντακτικών δομών.


Αποτελεσματικοί με
DLs
χαμηλής εκφραστικότητας.


Οι περισσότερες
DLs
έχουν χειρότερη πολυπλοκότητα
από την πολυωνιμική για
inference

(εξαγωγή γνώσης
με βάση την ήδη υπάρχουσα)
.


Περιορισμός στην εκφραστικότητα της
DL
του
Classic.


2
ο
Στάδιο


Εισαγωγή των
tableau algorithms

για το
reasoning.


Κατασκευή του μοντέλου των εννοιών στο
tableau.



Χρήση με
DLs
που διέθεταν

όλους τους
Boolean
τελεστές.



Συστήματα που αναπτύχθηκαν:


KRIS


CRACK


3
ο
Στάδιο


Ανάπτυξη διαδικασιών εξαγωγής
(
inference
)

συμπερασμάτων για
εκφραστικές
DLs
, με χρήση
tableau.



Συστήματα που αναπτύχθηκαν:


FaCT


RACE


DLP

4
ο
Στάδιο



Ενδιαφέρον για την χρήση τους σε:


Οντολογίες
& Semantic Web


Σχεδιασμός, υλοποίηση, συντήρηση και
ενοποίηση οντολογιών.


Επερωτήσεις.


Περιγραφή και εύρεση υπηρεσιών.


Βάσεις Δεδομένων.

Συμπεράσματα


Εκφραστικές
DLs
σε συνδιασμό με
κατάλληλους αλγόριθμους είναι ιδαίτερα
αποτελεσματικές στην περιγραφή των
domains
.


Δεν βρέθηκε ένας αποτελεσματικός
τρόπος για την αποδοτική διαχείριση
της μνήμης των συστημάτων και του
χρόνου εκτέλεσης των αλγορίθμων.


Χρήση τεχνικών βελτιστοποίησης.

Πεδία Εφαρμογών


Software Engineering


Configuration


Medicine


Digital Libraries & Web Based
Information Systems

Υλοποιημένες Εφαρμογές


GALEN
-

Clinical information system
.



Home
-

Entertainment configuration
.



ICE
-

Software configuration management system
.



IMACS
-

Support for data archeology.


Information Manifold
-

System for browsing and querying of networked
information sources.


KIT
-
MIHMA
-

Information service in a medical domain.


KIT
-
VM11
-

FLEX
-

Part of the Verbmobil project.


LaSSIE
-

Software information system.


Object DataBase Tools Project
-

Tools to help in the design and use of Object
-
Oriented Databases.


PROSE
-

Configurator for network systems.


SIMS
-

Information mediator.


STARCH
-

Structured Terminologies for Archives.


TAMBIS
-

Transparent Access to Multiple Biological Information Source.


T
-
REX
-

Plan recognition.


Untangle
-

(server)
-

Intelligent web navigation.


Verbmobil
-

Translation system.

Ένα τυπικό
DL
σύστημα

Η δομή της
Description Logic


Υπάρχουν κλάσεις

ή
concepts

(σύνολα αντικειμένων)


Υπάρχουν σχέσεις ή
roles

(δυαδικές σχέσεις μεταξύ
αντικειμένων)


Στην

DL
ALC

(
A
rchitectural

L
anguage

C
ommittee
)
:

Η σημασιολογία της
ALC


Ατομική έννοια (κλάση):
Human


Ατομικός ρόλος (σχέση):
likes


Σύζευξη:
Human


Male


Διάζευξη:
Nice


Rich


Άρνηση:
¬
Nice


Υπαρξιακός περιορισμός:


has
-
child.Human


Καθολικός περιορισμός:

has
-
child.Blond


Αριθμητικός περιορισμός:
(> 7 has
-
child)


Αντίστροφη σχέση:
has
-
child
-


Μεταβατική σχέση:
has
-
child*

TBox, Terminological Box


Το
TBox
περιέχει:


Ορισμούς εννοιών (για την επέκταση της
οντολογίας):


Father = Man




has
-
child.Human


Αξιώματα (για τον περιορισμό του
μοντέλου):




favourite.Brewery




摲楮歳⹂d敲e


(


:
υπαγωγή)

ABox, Assertional Box


Το
ABox
περιέχει:


Ισχυρισμούς για έννοιες:


John : Man



has
-
child.(Male ⊓

Happy)


Ισχυρισμούς για ρόλους:





John, Bill


㨠桡:
-
捨楬c

Satisfiablity

,
ικανοποιησιμότητα 1/2


woman = female


person


mother = female


parent


Οι έννοιες

woman, mother, parent
είναι
ικανοποιήσιμες


Όμως η έννοια
¬woman


mother
δεν
είναι ικανοποιήσιμη

Satisfiablity
, ικανοποιησιμότητα 2/2


¬woman


mother

=


¬(female


person)


female


parent =


(¬female

¬person)

female


parent =


¬person

female


parent =


¬person


female


person





has_child.person


άτοπο


Subsumption,
υπαγωγή


Is a mother always
a woman?


Δηλαδή, η έννοια

woman
υπάγει την
έννοια
mother
;


Προγράμματα
DL
προσφέρουν την
δυνατότητα
δημιουργίας
ιεραρχιών υπαγωγής
(ταξονομιών) όλων
των εννοιών

SHIQ


Ιδιαίτερα εκφραστική γλώσσα.



Στο
reasoning
έχει ως χειρότερη
περίπτωση την εκθετική
πολυπλοκότητα.



FaCT
: Ένας ιδιαίτερα βελτιστοποιημένος
reasoner.

SHIQ


Η εκφραστικότητα της
SHIQ

παρέχει:


Πλήθος περιορισμών


Δυνατότητα για σύνθετα
terminological
αξιώματα.


Επιτρέπει:


Inverse rules hasChild
-
> hasParent


Transitive rules hasAncenstor


Subrules hasParent
-
> hasAncestor


SHIQ


DAML + OIL


Η
DAML + OIL
είναι
syntactic variant of
SHIQ
:


+
nominals


+ datatypes



Σχεδιαστικός στόχος για
να αξιοποιηθούν τα
εργαλεία που
αναπτύχθηκαν για τη
SHIQ.


FaCT


Fa
st
C
lassification of
T
erminologies


Αποτέλεσμα ερευνητικής δουλειάς του
Ian Horrocks,
στη βελτιστοποίηση
tableaux subsumption algorithms.


Περιέχει
reasoners
για


SHF


SHIQ


FaCT


Γραμμένο σε
Common Lisp.


Μπορεί να εκτελεστεί στις περισσότερες
εμπορικές και δωρεάν
Lisps
, όπως
Allegro, Liquid, Lispworks.


Διαθέσιμος εκτελέσιμος κώδικας για
Linux &

Windows
.


Client


Server
αρχιτεκτονική βασισμένη
σε
CORBA.

TourisT


Τι είναι:


Ένα πληροφορικό σύστημα προσβάσιμο
μέσω
WEB
.


Παίζει το ρόλο του τουριστικούω
συμβούλου δίνοντας πληροφορίες για
αξιοθέατα.


Τα δεδομένα σχετικά με τον τύπο των
ερωτήσεων έγιναν στο
Manchester &
Chester Tourist Information Centers.


TourisT


Είδη ερωτήσεων:


Απλές κατηγορίες αξιοθέατων. π.χ
art
galleries


Αφηρημένες κατηγορίες. π.χ Ένα μέρος για
τα παιδιά.


Ασαφείς ερωτήσεις. π.χ Πείτε μου τα
κυρίως αξιοθέατα.


Σύνθετες περιγραφικές ερωτήσεις. π.χ Ένα
μέρος που να είναι ...



TourisT


Ένας τουριστικός σύμβουλος θα:


Έδινε άμεσα μια απάντηση εαν προσδιόριζε
ακριβώς τι θέλει ο πελάτης.


Μια γενική απάντηση που θα ειδικεύονταν
με βάση τη συζήτηση.


Πολλά
www systems
:


Παρέχουν απλές αλφαβητικές λίστες.


Λίγες κατηγορίες που δεν συνδιάζονται.

TourisT


Σχεδιαστικοί στόχοι:


Πολλαπλά
entry points
στην πληροφορία.


Δυνατότητα επιλογής του βάθους της
λεπτομέρειας.


Γενικές απαντήσεις.


Query
με βάση παράδειγμα.


TourisT


Χρησιμοποιήθηκε η
DL GRAIL
.


Compositionality.


Δημιουργία σύνθετων δομών από απλές.


Classification.


Αυτόματη ταξινόμηση των αξιοθέατων.


Coherency.


Διατήρηση της ορθότητας της οντολογίας μετά τις νέες
εισόδους.


Genericity.


Διαφορετικά περιγραφόμενοι όροι που καταλήγουν να είναι
ένας.



Βασική διαφορά από άλλες
DLs
:


Η δυνατότητα συσχε΄τισης εννοιών υπό όρους.





To Semantic Web
σχηματικά

Τα κυριότερα εργαλεία του
Semantic Web


Τελευταία εξέλιξη:
DAML+OIL


Προέρχεται από τις γλώσσες
DAML
και
OIL

OIL


Δημοφιλής γλώσσα οντολογιών


Σχετίζεται με την
SHIQ DL


Προέρχεται από:


Description Logics


Frame
-
based
συστήματα


XML, RDF
σύνταξη


Παρόμοια και η
DAML

DAML+OIL


Δεν έχει την ίδια βάση (
frames)
που έχει
η
OIL
αλλά βασίζεται σε γενικά
αξιώματα παρά σε κλάσεις


Διατηρείται η σημασιολογία αν και
αλλάζει η περιγραφή

Υπάρχει
editor
για
DAML+OIL
οντολογίες


OilEd


Περιέχει συστήματα εξαγωγής
συμπερασμάτων (
FaCT)


Η οντολογία μετατρέπεται σε
SHIQ DL


Επικοινωνεί με το
FaCT
μέσω
CORBA


Αναφέρει ασυνέπειες και υπονοούμενες
υπαγωγές

Μελλοντική Έρευνα


Αυξημένη εκφραστική δυνατότητα.



Απόδοση ιδιαίτερα με μεγάλες
οντολογίες ή συλλογές οντολογιών.



Εργαλεία για διαχείριση.



Τέλος Παρουσίασης

Ευχαριστούμε