描述邏輯(DL)基礎知識

2022-04-08 04:06:19 字數 2575 閱讀 8332

logic

邏輯理論實際上是乙個規範性(normative)的理論,而不是乙個描述性的(descriptive)理論。

即,它並不是用來描述人類究竟是採用何種的形式來推理的,而是來研究人類應該如何有效的進行推理的。

經典邏輯:

命題邏輯proposition logic

一階謂詞邏輯first-order predicate logics / fol

高階邏輯higher order logics

概率邏輯probability logics

什麼是知識表示?

1. 研究如何用形式化的符號系統來表達特定的知識的乙個學術分支。

2. 人工智慧的乙個分支

3. 還研究如何在計算機系統上實現推理過程

description logic 描述邏輯

什麼是描述邏輯(dl)?

一種基於物件的知識表示的形式化。

建立在概念和關係(role)之上。

概念:物件的集合

關係:物件之間的二元關係

是一階邏輯fol的乙個可判定的子集

特點:1. 具有很強的表達能力

2. 是可判定的,總能保證推理演算法終止

------

備受關注的原因:

1. 清晰的模型-理論機制

2. 適合於通過概念分類學來表示應用領域

3. 提供了有用的推理服務

dl的體系結構:

1. 表示概念和關係(role)的構造集

2. tbox(terminology box):描述領域結構的公理集,包含概念定義及公理

##可以理解為對類別的定義

3. abox(assertional box):具體個體的公理集,包含概念斷言和關係斷言

##可以理解為對個體的定義,以及具體的個體間的關係

4. tbox和abox上的推理機制:乙個基於dl的知識庫就是k=tbox+abox,簡寫為 kb(t,a) ##kb即knowledge base

dl的基本元素:概念和關係

概念:乙個領域的子集。如學生、孩子、哺乳動物等概念

,關係(role):屬性,二元關係。如朋友,夫妻

,乙個例子:圖1:

圖1tbox:描述領域結構的公理的集合

1. 引入概念的名稱,表示類(一元謂詞)

2. 宣告包含關係的公理(屬性,二元謂詞)

(如圖1)

乙個解釋i滿足tbox t iff 它滿足t中的每個公理(i entails t )

## 這裡蘊含符號打不出來,使用 entails 代替

## 邏輯符號表可參見:

abox:斷言部分,是描述具體清晰的公理的結合

1. 概念斷言:表示乙個物件是否屬於某個概念

a:c or c(a)

例如:student(tom) 表示tom是乙個學生,也可以用tom:student表示

2. 關係斷言:表示兩個物件是否滿足一定的關係

:r or r(a,b)

例如:haschild(john,mary) 表示john有個孩子叫mary

乙個解釋i滿足abox a iff 它滿足a中的每個公理,記為 i entails a

## i 被稱作乙個解釋(interpretation),實質上就是乙個模型。

乙個解釋i滿足知識庫∑= iff 它滿足t和a,記為 i entails ∑

語法和語義

(如圖2)

圖2dl中的構造運算元

一般的,dl根據提供的構造運算元,在簡單的概念和關係上構造出複雜的概念和關係

dl通常包括以下運算元:合取、析取、非、存在量詞、全稱量詞

最基本的dl稱為alc

例如,alc中概念happy-father定義為:

(如圖3)

圖3dl中的其他運算元(如圖4)

圖4dl的演變:

實際應用中,不僅要描述概念,還要增強角色的能力。(這裡角色 和 屬性 是乙個概念)

具有傳遞性的角色常用於構造復合物件。

s:在alc的基礎上允許部分屬性具有傳遞性

h:納入屬性包含公理(如「父子關係」包含於「家長孩子關係」),形成屬性(role)分層

i:若s中的屬性的逆勢封閉的,即存在「逆屬性」運算元

在shi的基礎上再新增數量限制、函式線約束或定性數量限定,就有了shin, shif, shiq

dl中的推理

一致性consistency

c關於tbox t是consistent ?

--- 即檢測是否有t的模型(解釋)i使得c不等於空集。

知識庫kb是consistent?

--- 即檢測是否有的模型(解釋)i。

可滿足性 satisfiability

檢驗乙個概念的可滿足性,實際就是看是否有解釋使得這個概念成立。

例如:male ∩ female

即檢測是否存在這樣的個體既是男的,又是女的。若存在,則可滿足,若不存在,不可滿足

## see detail in:

## start from ppt-23

包含檢測 subsumption

例項檢測 instance checking

tableaux演算法

可判定性

計算複雜性

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