Beschreibungslogik (DL) ist eine Familie von formellen Kenntnisse-Darstellungssprachen. Es ist ausdrucksvoller als Satzlogik, aber hat effizientere Entscheidungsprobleme als Prädikat-Logik der ersten Ordnung.

DL wird in der künstlichen Intelligenz für das formelle Denken auf den Konzepten eines Anwendungsgebiets (bekannt als terminologische Kenntnisse) verwendet. Es ist von besonderer Wichtigkeit in der Versorgung eines logischen Formalismus für die Ontologie und das Semantische Web. Die bemerkenswerteste Anwendung außerhalb der Informationswissenschaft ist in bioinformatics, wo DL bei der Kodifizierung von medizinischen Kenntnissen hilft.

Einführung

Description Logic (DL) Musterkonzepte, Rollen und Personen und ihre Beziehungen.

Das grundsätzliche modellierende Konzept eines DL ist das Axiom - eine logische Behauptung, die Rollen und/oder Konzepte verbindet. Das ist ein Schlüsselunterschied zum Rahmenparadigma, wo eine Rahmenspezifizierung erklärt und völlig eine Klasse definiert.

Nomenklatur

Unterschiede zur EULE

Das Namengeben der Tagung

Es gibt viele Varianten der Beschreibungslogik, und es gibt eine informelle Namengeben-Tagung, grob hat das Beschreiben der Maschinenbediener erlaubt. Der expressivity wird im Etikett für eine Logik verschlüsselt, die mit einer der folgenden grundlegenden Logik anfängt:

Gefolgt von einigen der folgenden Erweiterungen:

Ausnahmen

Einige kanonische DLs, die diese Tagung nicht genau passen, sind:

Beispiele

Als ein Beispiel, ist eine zentral wichtige Beschreibungslogik, von der Vergleiche mit anderen Varianten gemacht werden können. ist einfach mit der Ergänzung jedes Konzepts erlaubt, nicht nur Atomkonzepte.

Ein weiteres Beispiel, die Beschreibungslogik ist die Logik plus verlängerte cardinality Beschränkungen und transitiven und umgekehrten Rollen. Die Namengeben-Vereinbarung ist nicht rein systematisch, so dass die Logik genannt werden könnte und Abkürzungen wo möglich gemacht werden, wird statt der Entsprechung verwendet.

Der Protegé-Ontologie-Redakteur Unterstützungen. Drei bioinformatic Hauptfachsprache-Basen, Snomed, Galen, und GEHT, sind expressible in (mit zusätzlichen Rolle-Eigenschaften).

EULE 2 stellt das Ausdrucksvolle dessen zur Verfügung, EULE-DL basiert auf, und für die EULE-LITE ist es.

Geschichte

Beschreibungslogik (DL) wurde sein aktueller Name in den 1980er Jahren gegeben. Davor wurde es (chronologisch) genannt: terminologische Systeme und Konzeptsprachen.

Kenntnisse-Darstellung

Rahmen und semantische Netze haben an formeller (logikbasierter) Semantik Mangel. DL wurde zuerst in Systeme von Knowledge Representation (KR) eingeführt, um diesen Mangel zu überwinden.

Das erste DL-basierte KR System war KL EIN (durch Ronald J. Brachman und Schmolze, 1985). Während der 80er Jahre wurden andere DL-basierte Systeme mit Strukturklassifizierungsalgorithmen einschließlich des KRYPTONS (1983), WEBSTUHL (1987), ZURÜCK (1988), K-REP (1991) und KLASSIKER (1991) entwickelt. Diese Annäherung hat DL mit dem beschränkten Ausdrucksvollen, aber relativ effizient (polynomische Zeit) das Denken gezeigt.

Am Anfang der 90er Jahre hat die Einführung eines neuen Gemäldes das erlaubte effiziente Denken des Paradigmas des Algorithmus auf ausdrucksvollerem DL gestützt. DL-basierte Systeme mit diesen Algorithmen - wie KRIS (1991) - zeigen annehmbare vernünftig urteilende Leistung auf typischen Interferenzproblemen, wenn auch die Grenzfall-Kompliziertheit nicht mehr Polynom ist.

Von der Mitte der 90er Jahre wurden logische Geiste mit der guten praktischen Leistung auf sehr ausdrucksvollem DL mit der hohen Grenzfall-Kompliziertheit geschaffen. Beispiele von dieser Periode schließen FaCT, RENNER (2001), MOBIL (2005) und KAON 2 (2005) ein.

DL logische Geiste, wie FaCT, FaCT ++, RENNER, LDP und Kügelchen, führen die analytische Gemälde-Methode durch. KAON2 wird durch Algorithmen durchgeführt, die einen SHIQ (D) Kenntnisse-Basis zu einem abtrennenden datalog Programm reduzieren.

Semantisches Web

Die Ontologie-Sprachen von DARPA Agent Markup Language (DAML) und Ontology Inference Layer (OIL) für das semantische Web können als angesehen werden

syntaktische Varianten von DL. Insbesondere die formelle Semantik und das Denken in ÖL verwenden den DL. Der DAML+OIL DL wurde als eine Vorlage zu entwickelt - und hat den Startpunkt - das Konsortium des World Wide Web (W3C) Webontologie-Arbeitsgruppe gebildet. 2004 hat die Webontologie-Arbeitsgruppe seine Arbeit vollendet, indem sie die EULE-Empfehlung ausgegeben hat. Das Design der EULE basiert auf der Familie von DL mit der EULE DL und EULE Lite, der auf und beziehungsweise gestützt ist.

Die W3C EULE-Arbeitsgruppe hat Arbeit 2007 an einer Verbesserung - und Erweiterung auf - EULE begonnen. 2009 wurde das durch die Ausgabe der OWL2 Empfehlung vollendet. OWL2 basiert auf der Beschreibungslogik. Praktische Erfahrung hat demonstriert, dass EULE DL an mehreren für komplizierte Mustergebiete notwendigen Hauptmerkmalen Mangel gehabt hat.

Das Modellieren

In DL wird ein Unterschied zwischen dem so genannten TBox (terminologischer Kasten) und dem ABox (assertional Kasten) gemacht. Im Allgemeinen enthält der TBox Sätze, die Konzepthierarchien beschreiben (d. h., Beziehungen zwischen Konzepten), während der ABox das Boden-Satz-Angeben enthält, wo in der Hierarchie die Personen (d. h., Beziehungen zwischen Personen und Konzepten) gehören. Zum Beispiel, die Behauptung:

(1) Jeder Angestellte ist eine Person

gehört im TBox, während die Behauptung:

(2) Bob ist ein Angestellter

gehört im ABox.

Bemerken Sie, dass die TBox/ABox Unterscheidung in demselben Sinn nicht bedeutend ist, dass die zwei "Arten" von Sätzen verschieden in der Logik der ersten Ordnung nicht behandelt werden (der den grössten Teil von DL unterordnet). Wenn übersetzt, in die Logik der ersten Ordnung ist ein Klassifizierungsaxiom wie (1) einfach eine bedingte Beschränkung zu unären Prädikaten (Konzepte) mit nur Variablen, die darin erscheinen. Klar wird ein Satz dieser Form nicht privilegiert oder über Sätze speziell, in denen nur Konstanten ("niedergelegte" Werte) wie (2) erscheinen.

Also warum wurde die Unterscheidung eingeführt? Der primäre Grund besteht darin, dass die Trennung nützlich sein kann, wenn sie beschreibt und Entscheidungsverfahren für verschiedenen DL formuliert. Zum Beispiel könnte ein logischer Geist den TBox und ABox getrennt teilweise bearbeiten, weil bestimmte Schlüsselinterferenzprobleme an eines gebunden werden, aber nicht ander der ein (ist 'Klassifikation' mit dem TBox, 'Beispiel-Überprüfung' zum ABox verbunden). Ein anderes Beispiel ist, dass die Kompliziertheit des TBox die Leistung eines gegebenen Entscheidungsverfahrens für einen bestimmten DL unabhängig vom ABox außerordentlich betreffen kann. So ist es nützlich, eine Weise zu haben, über diesen spezifischen Teil der Kenntnisse-Basis zu sprechen.

Der sekundäre Grund besteht darin, dass die Unterscheidung Sinn von der Perspektive des Modellierers der Basis der Kenntnisse haben kann. Es ist plausibel, zwischen unserer Vorstellung von Begriffen/Konzepten in der Welt (Klassenaxiome im TBox) und besonderen Manifestationen jener Begriffe/Konzepte (Beispiel-Behauptungen im ABox) zu unterscheiden. Im obengenannten Beispiel: Wenn die Hierarchie innerhalb einer Gesellschaft dasselbe in jedem Zweig ist, aber die Anweisung Angestellten ist in jeder Abteilung verschieden (weil es andere Leute gibt, die dort arbeiten), hat diese Unterscheidung Sinn, den TBox für verschiedene Zweige wiederzuverwenden.

Es gibt zwei Eigenschaften der Beschreibungslogik, die durch die meisten anderen Datenbeschreibungsformalismen nicht geteilt werden: DL macht Unique Name Assumption (UNA) oder Closed World Assumption (CWA) nicht. UNA nicht zu haben, bedeutet, dass zwei Konzepten mit verschiedenen Namen durch eine Schlussfolgerung erlaubt werden kann, gezeigt zu werden, gleichwertig zu sein. CWA, oder ziemlich habend Open World Assumption (OWA) nicht zu haben, bedeutet, dass die Unwissenheit einer Tatsache Kenntnisse der Ablehnung einer Tatsache nicht sofort einbezieht.

Formelle Beschreibung

Wie erste Ordnungslogik (FOL) definiert eine Syntax, welche Sammlungen von Symbolen gesetzliche Ausdrücke in Description Logic (DL) sind, und Semantik Bedeutung bestimmt. Verschieden von FOL kann ein DL mehrere weithin bekannte syntaktische Varianten haben.

Syntax

Die Syntax eines Mitgliedes der Beschreibungslogikfamilie wird durch seine rekursive Definition charakterisiert, in der die Konstrukteure können die verwendet werden, um sich zu formen, Konzeptbegriffe werden festgesetzt. Einige Konstrukteure sind mit logischen Konstrukteuren in der Logik der ersten Ordnung (FOL) wie Kreuzung oder Verbindung von Konzepten, Vereinigung oder Trennung von Konzepten, Ablehnung oder Ergänzung von Konzepten, universaler Beschränkung und existenzieller Beschränkung verbunden. Andere Konstrukteure haben keinen entsprechenden Aufbau in FOL einschließlich Beschränkungen von Rollen zum Beispiel, Gegenteil, transitivity und Funktionalität.

Notation

Lassen Sie C und D Konzepte, a und b sein, Personen und R sein, eine Rolle sein.

Die Beschreibungslogik ALC

Die archetypische DL Attributive Konzeptsprache mit Ergänzungen wurde von Manfred Schmidt-Schauß und Gert Smolka 1991 eingeführt, und ist die Basis von vielen ausdrucksvolleren DL. Die folgenden Definitionen folgen der Behandlung in Baader und al.

Lassen Sie, und seien Sie (beziehungsweise) Sätze von Konzeptnamen (auch bekannt als Atomkonzepte), Rolle-Namen und individuellen Namen (auch bekannt als Personen, Nominalwerte oder Gegenstände). Dann ist das bestellte dreifache die Unterschrift.

Konzepte

Der Satz von Konzepten ist der kleinste solcher Satz dass:

• Der folgende ist Konzepte:

• (Spitze ist ein Konzept)

• (Boden ist ein Konzept)
• Jeder (sind alle Atomkonzepte Konzepte)
• Wenn und Konzepte sind und dann der folgende Konzepte ist:

• (die Kreuzung von zwei Konzepten ist ein Konzept)

• (die Vereinigung von zwei Konzepten ist ein Konzept)

• (die Ergänzung eines Konzepts ist ein Konzept)

• (die universale Beschränkung eines Konzepts durch eine Rolle ist ein Konzept)

• (die existenzielle Beschränkung eines Konzepts durch eine Rolle ist ein Konzept)

Terminologische Axiome

Eine Gesamtkonzept-Einschließung (GCI) hat die Form, wo und Konzepte sind. Schreiben Sie wenn und. Ein TBox ist jeder begrenzte Satz von GCIs.

Axiome von Assertional

• Eine Konzeptbehauptung ist eine Behauptung der Form, wo und C ein Konzept ist.
• Eine Rolle-Behauptung ist eine Behauptung der Form, wo und R eine Rolle ist.

Ein ABox ist ein begrenzter Satz von assertional Axiomen.

Kenntnisse-Basis

Eine Kenntnisse-Basis (KB) ist ein befohlenes Paar für TBox und ABox.

Semantik

Die Semantik der Beschreibungslogik wird durch die Interpretation von Konzepten als Sätze von Personen und Rollen als Sätze von befohlenen Paaren von Personen definiert. Jene Personen werden normalerweise von einem gegebenen Gebiet angenommen. Die Semantik nicht Atomkonzepte und Rollen wird dann in Bezug auf Atomkonzepte und Rollen definiert. Das wird durch das Verwenden einer rekursiven der Syntax ähnlichen Definition getan.

Die Beschreibungslogik ALC

Die folgenden Definitionen folgen der Behandlung in Baader und al.

Eine terminologische Interpretation über eine Unterschrift besteht aus

• ein nichtleerer Satz hat das Gebiet genannt
• eine Interpretationsfunktion, die kartografisch darstellt:
• jede Person zu einem Element
• jedes Konzept zu einer Teilmenge von
• jeder Rolle-Name zu einer Teilmenge von

solch dass

• (Vereinigung hat Trennung vor)

• (Kreuzung bedeutet Verbindung)

• (Ergänzung bedeutet Ablehnung)

Definieren Sie (lesen Sie mich Modelle) wie folgt

TBox

• wenn und nur wenn

• wenn und nur wenn für jeden

ABox

wenn und nur wenn wenn und nur wenn wenn und nur wenn für jeden

Kenntnisse-Basis

Lassen Sie, eine Kenntnisse-Basis zu sein.

• wenn und nur wenn und

Schlussfolgerung

Entscheidungsprobleme

Zusätzlich zur Fähigkeit, Konzepte formell zu beschreiben, würde man auch gern die Beschreibung von einer Reihe von Konzepten verwenden, um Fragen über die Konzepte und beschriebenen Beispiele zu stellen. Die allgemeinsten Entscheidungsprobleme sind grundlegende Fragen "Datenbankabfrage wie" wie Beispiel-Überprüfung (ist ein besonderes Beispiel (Mitglied eines A-Kastens) ein Mitglied eines gegebenen Konzepts) und Beziehungsüberprüfung (tut eine Beziehung/Rolle halten zwischen zwei Beispielen, mit anderen Worten tut haben Eigentum b), und mehr globale Datenbankfragen wie Klassifizierung (ist ein Konzept eine Teilmenge eines anderen Konzepts), und Konzeptkonsistenz (ist dort kein Widerspruch unter den Definitionen oder der Kette von Definitionen). Mehr Maschinenbediener man schließt in eine Logik und das mehr komplizierte den T-Kasten ein (Zyklen habend, Nichtatomkonzepten erlaubend, einander einzuschließen), gewöhnlich höher die rechenbetonte Kompliziertheit, sind für jedes dieser Probleme (sieh Navigator auf der Beschreibungslogikkompliziertheit für Beispiele).

Beziehung mit anderer Logik

Die erste Ordnungslogik

Viele Beschreibungslogikmodelle (DLs) sind entscheidbare Bruchstücke der ersten Ordnungslogik (FOL). Einige DLs schließen jetzt Operationen ein (zum Beispiel, transitiver Verschluss von Rollen), die effiziente Schlussfolgerung erlauben, aber in FOL nicht ausgedrückt werden können.

Krause Beschreibungslogik

Krause Beschreibungslogik verbindet Fuzzy-Logik mit DLs. Da viele Konzepte, die für intelligente Systeme erforderlich sind, an gut definierten Grenzen oder genau definierten Kriterien der Mitgliedschaft Mangel haben, ist Fuzzy-Logik erforderlich, um sich mit Begriffen der Zweideutigkeit und Ungenauigkeit zu befassen. Das bietet eine Motivation für eine Generalisation der Beschreibungslogik dazu an, sich mit ungenauen und vagen Konzepten zu befassen.

Modale Logik

Beschreibungslogik ist mit — aber entwickelt unabhängig von — modale Logik (ML) verbunden. Viele - aber nicht alle - DL sind syntaktische Varianten von ML.

Beispiele

Zeitliche Beschreibungslogik

Zeitliche Beschreibungslogik vertritt - und erlaubt, über vernünftig zu urteilen - zeitabhängige Konzepte und viele verschiedene Annäherungen an dieses Problem bestehen. Zum Beispiel könnte eine Beschreibungslogik mit einer modalen zeitlichen Logik wie Geradlinige zeitliche Logik verbunden werden.

Siehe auch

• Formelle Konzeptanalyse
• Gitter (Ordnung)
• Semantischer parameterization
• Semantischer logischer Geist
• SWRL

Referenzen

• F. Baader, D. Calvanese, D. L. McGuinness, D. Nardi, P. F. Patel-Schneider: Das Beschreibungslogikhandbuch: Theorie, Durchführung, Anwendungen. Universität von Cambridge Presse, Cambridge, das Vereinigte Königreich, 2003. Internationale Standardbuchnummer 0-521-78176-0
• Ian Horrocks, Ulrike Sattler: Ontologie, die im SHOQ (D) Beschreibungslogik, in Verhandlungen der Siebzehnten Internationalen Gemeinsamen Konferenz für die Künstliche Intelligenz, 2001 Vernünftig urteilt.
• D. Fensel, F. van Harmelen, ich. Horrocks, D. McGuinness und P. F. Patel-Schneider: ÖL: Eine Ontologie-Infrastruktur für das Semantische Web. IEEE Intelligente Systeme, 16 (2):38-45, 2001.
• Ian Horrocks und Peter F. Patel-Schneider: Die Generation von DAML+OIL. In Verhandlungen der 2001-Beschreibungslogikwerkstatt (DL 2001), Band 49 von CEUR, Seiten 30-35, 2001.
• Ian Horrocks, Peter F. Patel-Schneider und Frank van Harmelen: Von SHIQ und RDF zur EULE: Das Bilden einer Webontologie-Sprache. Zeitschrift der Websemantik, 1 (1):7-26, 2003.
• Bernardo Cuenca Grau, Ian Horrocks, Boris Motik, Bijan Parsia, Peter Patel-Schneider und Ulrike Sattler: EULE 2: Der nächste Schritt für die EULE. Zeitschrift der Websemantik, 6 (4):309-322, November 2008.
• Franz Baader, Ian Horrocks und Ulrike Sattler: Beschreibungslogik des Kapitels 3. In Frank van Harmelen, Vladimir Lifschitz, und Bruce Porter, Redakteuren, Handbuch der Kenntnisse-Darstellung. Elsevier, 2007.
• Alessandro Artale und Enrico Franconi: Zeitliche Beschreibungslogik. Im Handbuch des Zeitlichen Denkens in der Künstlichen Intelligenz, 2005.
• Webontologie (WebONT) Arbeitsgruppe-Urkunde. W3C, 2003
• Konsortium-Probleme des World Wide Web RDF und EULE-Empfehlungen. Presseinformation. W3C, 2004.
• EULE-Arbeitsgruppe-Urkunde. W3C, 2007.
• EULE 2 Verbindet das Web von Kenntnissen mit dem Web von Daten. Presseinformation. W3C, 2009.

Weiterführende Literatur

• Markus Krötzsch, František Simančík, Ian Horrocks: Eine Beschreibungslogikzündvorrichtung. CoRR abs/1201.4089. 2012. (PDF) Eine allererste Einführung für Leser ohne einen Hintergrund der formalen Logik.
• Sebastian Rudolph: Fundamente der Beschreibungslogik. Im Denken des Webs: Semantic Technologies für das Web von Daten, 7. Internationalem Sommerkurs, Band 6848 von Vortrag-Zeichen in der Informatik, Seiten 76-136. Springer, 2011. (springerlink) Einleitender Text mit einem Fokus auf dem Modellieren und der formellen Semantik. Es gibt auch Gleiten.
• Franz Baader: Beschreibungslogik. Im Denken des Webs: Semantic Technologies für Informationssysteme, 5. Internationaler Sommerkurs, Band 5689 von Vortrag-Zeichen in der Informatik, Seiten 1-39. Springer, 2009. (springerlink) Einleitender Text mit einem Fokus auf dem Denken und Sprachdesign und einer verlängerten historischen Übersicht.
• Enrico Franconi: Einführung in die Beschreibungslogik. Kurs-Materialien. Fakultät der Informatik, Freie Universität von Bolzano, Italien, 2002. Vortrag-Gleiten und viele Literaturzeigestöcke, etwas datiert.
• Ian Horrocks: Ontologie und das Semantische Web. Kommunikationen des ACM, 51 (12):58-67, Dezember 2008. Eine allgemeine Übersicht der Kenntnisse-Darstellung in Semantischen Webtechnologien.

Links

• Beschreibungslogik, die offizielle Webseite der Gemeinschaft
• Navigator auf der Beschreibungslogikkompliziertheit an der Universität Manchesters
• Eine Liste von DL logischen Geisten an der Universität Manchesters

Werkzeuge

Logische Geiste

Es gibt einige logische Geiste, die sich mit EULE und Beschreibungslogik befassen. Das sind einige der populärsten:

• MOBIL ist ein freier (für den nichtkommerziellen Gebrauch) Lispeln-basierter logischer Geist
• Großhirn-Motor war ein kommerzieller C ++-based logischer Geist, erworben 2006 durch webMethods.
• FaCT ++ ist eine freie offene Quelle C ++-based logischer Geist.
• KAON2 ist ein freier (frei für den Nichthandelsbrauch) javanischer logischer Geist.
• MSPASS ist eine freie offene Quelle C logischer Geist für zahlreiche Beschreibungslogikmodelle.
• Kügelchen ist ein doppellizenzierter (AGPL und Eigentums-) kommerzieller, javanischer logischer Geist.
• RacerPro von Renner-Systemen ist ein kommerzieller (kostenlose Proben, und Forschungslizenzen sind verfügbar) Lispeln-basierter logischer Geist.
• Sim-DL ist eine freie offene Quelle javanischer logischer Geist für die Sprache ALCHQ. Es stellt auch eine Ähnlichkeitsmaß-Funktionalität zwischen Konzepten zur Verfügung. Um auf diese Funktionalität zuzugreifen, kann ein Steck-Protegé verwendet werden.
• HermiT ist ein offener logischer auf der Hypergemälde-Rechnung gestützter Quellgeist. Es wird von der Universität Oxfords entwickelt.

Redakteure

• Protegé ist ein freier, offener Quellontologie-Redakteur und mit den Kenntnissengrundfachwerk, das DL logische Geiste verwenden kann, welches Angebot a Schnittstelle als backends für Konsistenzprüfungen GRABEN.
• HERABSTOßEN ist ein offener an der Universität Marylands ursprünglich entwickelter Quellontologie-Redakteur.

Schnittstellen

• GRABEN SIE Durchführung. GRABEN SIE ist eine XML-Schnittstelle zu DL Systemen, die von DL Implementation Group empfohlen sind. GRABEN SIE 2.0 ist eine andauernde Anstrengung um einen neuen GRABEN Schnittstelle-Standard.
• EULE-API ist eine offene Quelle javanische Schnittstelle zur W3C Webontologie-Sprach-EULE, die von der Universität Manchesters entwickelt ist