fbpx
Wikipedia

Lógica de descripción

Las lógicas de descripción, también llamadas lógicas descriptivas (DL por description logics) son una familia de lenguajes de representación del conocimiento que pueden ser usados para representar conocimiento terminológico de un dominio de aplicación de una forma estructurada y formalmente bien comprendida. El nombre lógica de descripción se refiere, por un lado, a descripciones de conceptos usadas para describir un dominio y, por otro lado, a la semántica que establece una equivalencia entre las fórmulas de lógicas de descripción y expresiones en lógica de predicados de primer orden. DL se diseñó como una extensión de frames (marcos) y redes semánticas, los cuales no estaban equipados con semántica basada en la lógica. A diferencia de los demás sistemas de representación (redes semánticas y frames), estas lógicas están dotadas con una semántica formal basada en lógica y tienen características muy importantes como son:

  • Un formalismo descriptivo: conceptos, roles, individuos y constructores.
  • Un formalismo terminológico: axiomas terminológicos que introducen descripciones complejas y propiedades de la terminología descriptiva.
  • Un formalismo asertivo: que introduce propiedades de individuos.
  • Son capaces de inferir nuevo conocimiento a partir de conocimiento dado; tienen por tanto, algoritmos de razonamiento que son decidibles.

Los elementos centrales del alfabeto del lenguaje de las lógicas de descripción son:

  • Nombres de concepto (concept name): asignan un nombre a un grupo de objetos.
  • Nombres de rol (role name): asigna un nombre a una relación entre objetos.
  • Nombres de individuos (u objetos): los individuos son instancias de los conceptos y también se pueden relacionar por medio de un rol.
  • Constructores (constructor): relaciona nombres de conceptos y nombres de roles, y también crea conceptos complejos a partir de los atómicos (complex concepts).
  • Definiciones de conceptos complejos: usa los símbolos y para declarar conjunto de igualdades y conjuntos de inclusiones.

El nombre de lógica de descripción es de los años 1980s. Antes de esto se llamaba (cronológicamente): sistemas terminológicos, y lenguajes de conceptos. Las lógicas de descripción de hoy en día se han convertido en una piedra fundamental de la web semántica para su uso en el diseño de ontologías.

El primer sistema basado en DL fue KL-ONE (por Brachman and Schmolze, 1985). Después vinieron algunos otros sistemas de DL. Están LOOM (1987), BACK (1988), KRIS (1991), CLASSIC (1991), FaCT (1998), RACER (2001), CEL (2005), KAON 2 (2005) y JCEL (2010).

El desarrollo de OIL fue inspirado en DL.

Modelando con Lógicas de Descripción

En DLs, existe un distinción entre la llamada TBox (caja terminológica) y la ABox (caja de aserciones). En general, la TBox contiene sentencias describiendo conceptos jerárquicos ( i.e., relaciones entre conceptos) mientras la ABox contiene sentencias "ground" indicando a donde pertenecen los individuos en la jerarquía (i.e., relaciones entre individuos y conceptos). Por ejemplo, la frase:

(1) Cada empleado es una persona

pertenece a la TBox, mientras que la frase:

(2) Bob es un empleado

pertenece a la ABox. Nótese que la distinción entre TBox y ABox no es significante en el mismo sentido que en la lógica de primer orden (la cual subsume la mayoría de las DL). Las dos "clases" de sentencias se tratan de igual forma. Cuando se traduce a lógica de primer orden, un axioma de subsumición como (1) es simplemente un condicional restringido a predicados unarios (conceptos) donde sólo aparecen variables. Una sentencia de esta forma no tiene un tratamiento distinto de las sentencias donde sólo aparecen constantes (valores "ground ") como en (2).

Entonces, ¿por qué hacer esta distinción? La principal razón es que esta separación puede ser útil para describir y formular procedimientos de decisión para varias DL. Por ejemplo, un razonador podría procesar la TBox y la ABox por separado. Ciertos problemas claves de inferencia están ligados a una pero no a la otra ('clasificación' está relacionado con la TBox, 'chequeo de instancia' a la ABox). Además la complejidad de la TBox puede afectar considerablemente el rendimiento de un procedimiento de decisión para cierta DL, independientemente de la ABox. Así resulta útil una forma de hablar de una parte específica de una base de conocimiento (KB). Otro motivo de esta distinción es que tenga sentido desde el punto de vista del que modela la base de conocimiento. Es conveniente poder distinguir entre los conceptos en el mundo (axiomas de clase en la TBox) y las manifestaciones particulares de esos conceptos (aserciones de instancia en la ABox)

Diferencias con OWL

Terminología

Un concepto en la jerga de DL se refiere a una clase en OWL. Un rol en la jerga de DL es una propiedad en OWL.

Nombres

OWL no necesita la Suposición de Nombres Únicos (UNA por Unique Name Assumption).

Razonadores para Lógicas de Descripción

A continuación se detallan los más populares razonadores para manejarse con OWL y con DL:

  • CEL es un razonador basado en LISP, gratuito para uso no comercial.
  • Cerebra Engine el 19 de abril de 2006 en Wayback Machine. es un razonador comercial basado en C++.
  • FaCT++ es un razonador basado en C++, gratuito open-source.
  • KAON2 es un razonador basado en Java, gratuito para uso no comercial.
  • MSPASS es un razonador basado en C, gratuito y open-source.
  • es un razonador basado en Java, gratuito open-source.
  • RacerPro es un razonador basado en LISP comercial, pero con trials gratuitos y licencias de investigación.

Otras herramientas relacionadas con DLs incluyen los siguientes:

  • Protégé es un editor de ontologías y frameworks de bases de conocimiento, gratuito open-source. Puede usar razonadores de DL que ofrecen una interfaz DIG para chequeos de consistencia.

La lógica

Las lógicas   (AL por attributive language) constituyen una familia de lógica populares. Cada una agrega letras a su nombre para indicar su poder expresivo. Una lógica popular es la lógica  , la cual utiliza una notación estándar, comúnmente conocida como sintaxis alemana debido a la nacionalidad de sus creadores, que se ha adoptado ampliamente para la discusión teórica sobre DL. Esta notación usa los símbolos:

  •  ” y “ ” para operadores de conjunción y disyunción, reflejando su interpretación del modelo teórico como el conjunto de intersección y unión.
  •  ” y “ ” cuantificadores lógicos estándar, símbolos para restricción de valor y restricción existencial.
  •  ” para el complemento.

Variedad de otros símbolos también pueden usarse para representar operadores adicionales, que serán descritos más adelante.

Los símbolos de relación “ ” y “ ” se usan en axiomas y reflejan su interpretación en el modelo teórico como conjunto de igualdad y conjunto de inclusión.

Sintaxis de  

La sintaxis de estas lógicas soportan la descripción lógica de conceptos, roles (relaciones) e individuos, donde los conceptos y roles pueden ser combinados, usando una variedad de operadores, para formar expresiones más complejas. Los operadores soportados por las lógicas de descripción, normalmente incluyen algunas o todas las conectivas lógicas estándares juntamente con uno o ambos operadores relacionales (cuantificadores universales y existenciales llamados restricciones de valor y restricciones existenciales).

Formalmente una terminología en   está definida por la siguiente formación de reglas:

  • Los axiomas son de la forma:
 

donde C y D son las expresiones de concepto.

  • La expresiones de concepto de la forma:

 

CN es un nombre de concepto (conceptos atómicos) R es una expresión de rol.

El nombre de concepto   (top) representa el concepto más general. El nombre de concepto   (bottom) representa el concepto menos general.

Semántica de  

La Semántica busca explicar la relación que existe entre la sintaxis del lenguaje y los modelos previstos del dominio, dando significado a las expresiones, el cual es dado por el modelo teórico semántico. Este modelo teórico fue propuesto por Tarski, donde los conceptos y roles se refieren a conjuntos de objetos en el dominio de interés y las relaciones entre ellos.

Formalmente el modelo teórico se da por:   el cual consta de un conjunto no vacío   llamado el dominio de   y una función   (la función de interpretación de  ) que asigna a cada concepto un subconjunto de  , cada rol a un subconjunto de   y a cada individuo un elemento de  , de tal manera que:

 
 
 
 
 
 
 


Es decir:

  • Un concepto es interpretado como un conjunto de individuos
  • Los roles son interpretados como conjuntos de pares de individuos.
  • Los conceptos atómicos se interpretan como subconjuntos del dominio de la interpretación.

Mientras que la Semántica de los constructores son entonces especificados por definiciones de conjunto de individuos denotados por cada constructor. Por ejemplo:

  •   es el conjunto de individuos obtenidos por la intersección de conjuntos de individuos denotados por C y D, respectivamente.
  •   es el conjunto de individuos que están en la relación R con los individuos que pertenecen al conjunto denotado por el concepto C.

Extensiones de  

El poder expresivo de una lógica de descripción es la capacidad para representar “conocimiento” acerca del dominio y depende de la riqueza de su lenguaje.

El lenguaje de la lógica   no es muy expresivo. Para comprobarlo basta ver estos ejemplos de “información” básica sobre un dominio sencillo no expresable en  :

  • “Una mujer que tiene exactamente dos hijos” (no es posible expresar restricciones numéricas).
  • “Todo hombre es hijo de una mujer” (no es posible expresar el inverso de un rol).
  • “La madre del padre es la abuela” (no es posible expresar composición de roles).

Es necesario extender el lenguaje de  , pero añadiendo los elementos necesarios de forma que la complejidad computacional no sea intratable, ya que queremos poder razonar con esa lógica y, en particular, disponer de los algoritmos mínimos de satisfactibilidad, subsumición y consistencia. Veamos los constructores más importantes utilizados para extender el lenguaje   y también algunos de los sistemas obtenidos extendiéndola.

  • Restricciones numéricas   :  
  • Restricciones numéricas cualificadas   :  
  • Restricciones Funcionales   :  
  • Nominales   :  
  • Dominios concretos: Un dominio concreto D es un conjunto   (el dominio) más un conjunto pred(D) de los nombres de predicado de D. Cada nombre de predicado P de D se asocia con una aridad n y un predicado n-ario de  .

Ejemplo: el dominio concreto  , tiene como dominio el conjunto   de los números naturales y pred( ) el conjunto de los predicados binarios < ≤ > ≥ .

Las lógicas de descripción mucho más expresivas también emplean constructores de roles, dado que los roles se interpretan como relaciones binarias; esto implica definir constructores cuya Semántica es la de las operaciones sobre relaciones. Donde: si R y S son descripciones de rol (atómico) también lo son:

  • Unión de roles:  
  • Intersección de roles:  
  • Complemento de rol:  
  • Composición de roles:  
  • Rol inverso   :  
  • Rol transitivo:  

La terminología también permite incluir jerarquía de roles   donde los axiomas son de la forma:

 

La semántica para las expresivas lógicas de descripción expuestas anteriormente se da; de la siguiente manera:

Axiomas Semántica Ejemplo
     
     
     
     
     
     
     
     
Axiomas Semántica Ejemplo
     
     
     
     
     

Inferencias

Las lógicas de descripción son algo más que lenguajes para formalizar conceptos, deben representar la ontología de un dominio de aplicación y permitir razonar sobre él. Para ello se introducen nuevos elementos en el lenguaje y la semántica necesaria para formalizar las propiedades de los individuos del dominio y de las relaciones entre conceptos y roles, son las llamadas bases de conocimiento.


Base de conocimiento

La base de conocimiento está formada por dos componentes: el TBox y el ABox.

El TBox contempla toda la terminología, o sea, el vocabulario de un dominio de aplicación en función de:

  • Conceptos: denotan clases o conjunto de individuos.
  • Roles: denotan relaciones binarias entre los individuos.
  • Un conjunto de descripciones complejas sobre este vocabulario (restringidos, por su puesto, por el lenguaje de descripción).

El ABox contiene aserciones acerca de individuos nombrados en términos de vocabulario.

Una base de conocimiento (TBox y ABox) es equivalente a un conjunto de axiomas de la LPO (Lógica de primer orden), y por tanto se puede definir un cálculo o sistema de inferencia que permite derivar “conocimiento” implícito a partir del “explícito” de la base de conocimiento.


Razonamiento con conceptos (TBox)

Supongamos que tenemos un lenguaje descriptivo para un dominio, por ejemplo  , y que se ha definido una TBox(axiomas terminológicos) para modelar un dominio. Si se define un nuevo concepto es importante saber si es consistente o contradictorio con el TBox. Esta propiedad se conoce como el concepto satisfacible (o respectivamente insatisfacible) con respecto al TBox. También puede ser necesario saber si un concepto es más general que otro, si son equivalentes o si son disjuntos. La formalización de estas propiedades es la siguiente:

Supongamos que   es un TBox, C y D conceptos:

  • C es satisfactible con respecto a   si existe un modelo   tal que  .
  • C es subsumido por D con respecto a   si para todo modelo   de  , tenemos que  . Esto se escribe  .

Razonando con individuos (ABox)

Una vez definida una TBox, al definir el ABox, las propiedades más importantes que habrá que verificar son las de la consistencia del Abox y el TBox , y la derivación de una instanciación a partir del ABox. Veamos formalmente estos conceptos:

Supongamos que   es un TBox, A es un ABox, C un concepto y o un nombre de individuo:

  • A es consistente con respecto a   si existe una interpretación que es modelo de   y de A.
  • o:C se deriva de   y A si todo modelo   de   cumple  . esto es  .

Sistema

Esta es otra notación muy utilizada por algunos sistemas de lógicas de descripción. La importancia de esta lógica, radica en que es la que actualmente se está implementando para las ontologías dependiendo de las necesidades del programador. El sistema   se da de la siguiente manera:

  es   + roles transitivos + inclusión roles.   es   + nominales. Se demuestra también que   es   extendida con restricciones cualificadas.   es   + nominales + dominios concretos ( ).

Aunque extender una lógica con dominios concretos la dota de una expresividad muy valorada para representar ontologías, fácilmente puede llevar a la indecidibilidad. Veremos, sin embargo, que   es decidible y es base para el lenguaje de ontología actualmente más aceptado.


Complejidad computacional del sistema  

Las lógicas de descripción fueron pensadas como sistemas formales para representar conocimiento, y esto significa ir más allá de almacenar terminologías y descripciones. En particular, significa poder derivar hechos implícitos a partir de los dados. Por este motivo la implementación de procesos de inferencia debe tener en cuenta la posibilidad de usar algoritmos de inferencia óptimos. En el estudio de tales algoritmos el punto de partida es conocer su complejidad computacional (por ejemplo la complejidad EXPTIME y PSPACE).

Encontrar algoritmos de decisión para los problemas de inferencia como satisfactibilidad, subsumición y consistencia en ABoxes para lógicas de descripción expresivas y con la menor complejidad posible, de forma que la implementación computacional sea afrontable, la cual es todo un reto.

La búsqueda de estos procedimientos de decisión ha sido uno de los objetivos fundamentales en el desarrollo de las lógicas de descripción. Una de las maneras de obtenerlos es estudiando la conexión de las lógicas de descripción con otras lógicas conocidas. Es el caso de la decidibilidad en   y en todas sus extensiones que se obtienen añadiendo constructores que en la LPO se pueden expresar con dos variables. Sin embargo, la complejidad del procedimiento de decisión obtenido de esta manera es normalmente mayor del que realmente se necesita; por ejemplo el problema de satisfactibilidad para la LPO con dos variables es NEXPTIME (que es una complejidad muy grande, aunque todavía es decidible) mientras que en   es PSPACE-hard (es una complejidad menor). Otra manera de estudiar la complejidad es usando la conexión con las lógicas modales proposicionales.

En la siguiente tabla se presentara las principales extensiones de  , especificando las nuevas propiedades expresables en la extensión y los límites para la complejidad computacional.

DL Propiedad expresable en la lógica Complejidad
  lógica de descripción básica PSPACE
  + restricciones numéricas no calificadas   PSPACE
 reg + expresiones regulares sobre roles (reg) EXPTIME
 reg + inverso de roles   EXPTIME
 reg + restricciones funcionales sobre roles atómicos   EXPTIME
 reg + restricciones numéricas calificadas   EXPTIME
 reg + un alfabeto para los objetos del dominio   EXPTIME
    + roles transitivos + inclusión roles EXPTIME
  + restricciones numéricas no calificadas   EXPTIME
    + nominales NEXPTIME
    + dominios concretos EXPTIME

Este un libro relaciona 16 clases de complejidad algorítmica respecto a espacio y tiempo. Y resuelve algunas igualdades.

Véase también


Bibliografía


Enlaces externos

  • http://dl.kr.org/
  • Curso Introduction to Description Logics
  • Navigator on Description Logic Complexity


  •   Datos: Q387196

lógica, descripción, lógicas, descripción, también, llamadas, lógicas, descriptivas, description, logics, familia, lenguajes, representación, conocimiento, pueden, usados, para, representar, conocimiento, terminológico, dominio, aplicación, forma, estructurada. Las logicas de descripcion tambien llamadas logicas descriptivas DL por description logics son una familia de lenguajes de representacion del conocimiento que pueden ser usados para representar conocimiento terminologico de un dominio de aplicacion de una forma estructurada y formalmente bien comprendida El nombre logica de descripcion se refiere por un lado a descripciones de conceptos usadas para describir un dominio y por otro lado a la semantica que establece una equivalencia entre las formulas de logicas de descripcion y expresiones en logica de predicados de primer orden DL se diseno como una extension de frames marcos y redes semanticas los cuales no estaban equipados con semantica basada en la logica A diferencia de los demas sistemas de representacion redes semanticas y frames estas logicas estan dotadas con una semantica formal basada en logica y tienen caracteristicas muy importantes como son Un formalismo descriptivo conceptos roles individuos y constructores Un formalismo terminologico axiomas terminologicos que introducen descripciones complejas y propiedades de la terminologia descriptiva Un formalismo asertivo que introduce propiedades de individuos Son capaces de inferir nuevo conocimiento a partir de conocimiento dado tienen por tanto algoritmos de razonamiento que son decidibles Los elementos centrales del alfabeto del lenguaje de las logicas de descripcion son Nombres de concepto concept name asignan un nombre a un grupo de objetos Nombres de rol role name asigna un nombre a una relacion entre objetos Nombres de individuos u objetos los individuos son instancias de los conceptos y tambien se pueden relacionar por medio de un rol Constructores constructor relaciona nombres de conceptos y nombres de roles y tambien crea conceptos complejos a partir de los atomicos complex concepts Definiciones de conceptos complejos usa los simbolos displaystyle doteq y displaystyle sqsubseteq para declarar conjunto de igualdades y conjuntos de inclusiones El nombre de logica de descripcion es de los anos 1980s Antes de esto se llamaba cronologicamente sistemas terminologicos y lenguajes de conceptos Las logicas de descripcion de hoy en dia se han convertido en una piedra fundamental de la web semantica para su uso en el diseno de ontologias El primer sistema basado en DL fue KL ONE por Brachman and Schmolze 1985 Despues vinieron algunos otros sistemas de DL Estan LOOM 1987 BACK 1988 KRIS 1991 CLASSIC 1991 FaCT 1998 RACER 2001 CEL 2005 KAON 2 2005 y JCEL 2010 El desarrollo de OIL fue inspirado en DL Indice 1 Modelando con Logicas de Descripcion 2 Diferencias con OWL 2 1 Terminologia 2 2 Nombres 3 Razonadores para Logicas de Descripcion 4 La logica A L C displaystyle mathcal ALC 4 1 Sintaxis de A L C displaystyle mathcal ALC 4 2 Semantica de A L C displaystyle mathcal ALC 4 3 Extensiones de A L C displaystyle mathcal ALC 5 Inferencias 6 Base de conocimiento 6 1 Razonamiento con conceptos TBox 6 2 Razonando con individuos ABox 7 Sistema S H displaystyle mathcal SH 7 1 Complejidad computacional del sistema S H displaystyle mathcal SH 8 Vease tambien 9 Bibliografia 10 Enlaces externosModelando con Logicas de Descripcion EditarEn DLs existe un distincion entre la llamada TBox caja terminologica y la ABox caja de aserciones En general la TBox contiene sentencias describiendo conceptos jerarquicos i e relaciones entre conceptos mientras la ABox contiene sentencias ground indicando a donde pertenecen los individuos en la jerarquia i e relaciones entre individuos y conceptos Por ejemplo la frase 1 Cada empleado es una personapertenece a la TBox mientras que la frase 2 Bob es un empleadopertenece a la ABox Notese que la distincion entre TBox y ABox no es significante en el mismo sentido que en la logica de primer orden la cual subsume la mayoria de las DL Las dos clases de sentencias se tratan de igual forma Cuando se traduce a logica de primer orden un axioma de subsumicion como 1 es simplemente un condicional restringido a predicados unarios conceptos donde solo aparecen variables Una sentencia de esta forma no tiene un tratamiento distinto de las sentencias donde solo aparecen constantes valores ground como en 2 Entonces por que hacer esta distincion La principal razon es que esta separacion puede ser util para describir y formular procedimientos de decision para varias DL Por ejemplo un razonador podria procesar la TBox y la ABox por separado Ciertos problemas claves de inferencia estan ligados a una pero no a la otra clasificacion esta relacionado con la TBox chequeo de instancia a la ABox Ademas la complejidad de la TBox puede afectar considerablemente el rendimiento de un procedimiento de decision para cierta DL independientemente de la ABox Asi resulta util una forma de hablar de una parte especifica de una base de conocimiento KB Otro motivo de esta distincion es que tenga sentido desde el punto de vista del que modela la base de conocimiento Es conveniente poder distinguir entre los conceptos en el mundo axiomas de clase en la TBox y las manifestaciones particulares de esos conceptos aserciones de instancia en la ABox Diferencias con OWL EditarTerminologia Editar Un concepto en la jerga de DL se refiere a una clase en OWL Un rol en la jerga de DL es una propiedad en OWL Nombres Editar OWL no necesita la Suposicion de Nombres Unicos UNA por Unique Name Assumption Razonadores para Logicas de Descripcion EditarA continuacion se detallan los mas populares razonadores para manejarse con OWL y con DL CEL es un razonador basado en LISP gratuito para uso no comercial Cerebra Engine Archivado el 19 de abril de 2006 en Wayback Machine es un razonador comercial basado en C FaCT es un razonador basado en C gratuito open source KAON2 es un razonador basado en Java gratuito para uso no comercial MSPASS es un razonador basado en C gratuito y open source Pellet es un razonador basado en Java gratuito open source RacerPro es un razonador basado en LISP comercial pero con trials gratuitos y licencias de investigacion Otras herramientas relacionadas con DLs incluyen los siguientes Protege es un editor de ontologias y frameworks de bases de conocimiento gratuito open source Puede usar razonadores de DL que ofrecen una interfaz DIG para chequeos de consistencia La logica A L C displaystyle mathcal ALC EditarLas logicas A L displaystyle mathcal AL AL por attributive language constituyen una familia de logica populares Cada una agrega letras a su nombre para indicar su poder expresivo Una logica popular es la logica A L C displaystyle mathcal ALC la cual utiliza una notacion estandar comunmente conocida como sintaxis alemana debido a la nacionalidad de sus creadores que se ha adoptado ampliamente para la discusion teorica sobre DL Esta notacion usa los simbolos displaystyle sqcap y displaystyle sqcup para operadores de conjuncion y disyuncion reflejando su interpretacion del modelo teorico como el conjunto de interseccion y union displaystyle forall y displaystyle exists cuantificadores logicos estandar simbolos para restriccion de valor y restriccion existencial displaystyle lnot para el complemento Variedad de otros simbolos tambien pueden usarse para representar operadores adicionales que seran descritos mas adelante Los simbolos de relacion displaystyle doteq y displaystyle sqsubseteq se usan en axiomas y reflejan su interpretacion en el modelo teorico como conjunto de igualdad y conjunto de inclusion Sintaxis de A L C displaystyle mathcal ALC Editar La sintaxis de estas logicas soportan la descripcion logica de conceptos roles relaciones e individuos donde los conceptos y roles pueden ser combinados usando una variedad de operadores para formar expresiones mas complejas Los operadores soportados por las logicas de descripcion normalmente incluyen algunas o todas las conectivas logicas estandares juntamente con uno o ambos operadores relacionales cuantificadores universales y existenciales llamados restricciones de valor y restricciones existenciales Formalmente una terminologia en A L C displaystyle mathcal ALC esta definida por la siguiente formacion de reglas Los axiomas son de la forma C D C D displaystyle C doteq D mid C sqsubseteq D donde C y D son las expresiones de concepto La expresiones de concepto de la forma C N C C D C D R C R C displaystyle CN mid top mid bot mid lnot C mid C sqcap D mid C sqcup D mid exists R C mid forall R C CN es un nombre de concepto conceptos atomicos R es una expresion de rol El nombre de concepto displaystyle top top representa el concepto mas general El nombre de concepto displaystyle bot bottom representa el concepto menos general Semantica de A L C displaystyle mathcal ALC Editar La Semantica busca explicar la relacion que existe entre la sintaxis del lenguaje y los modelos previstos del dominio dando significado a las expresiones el cual es dado por el modelo teorico semantico Este modelo teorico fue propuesto por Tarski donde los conceptos y roles se refieren a conjuntos de objetos en el dominio de interes y las relaciones entre ellos Formalmente el modelo teorico se da por I D I I displaystyle mathcal I Delta mathcal I cdot mathcal I el cual consta de un conjunto no vacio D I displaystyle Delta mathcal I llamado el dominio de I displaystyle mathcal I y una funcion I displaystyle cdot mathcal I la funcion de interpretacion de I displaystyle mathcal I que asigna a cada concepto un subconjunto de D I displaystyle Delta mathcal I cada rol a un subconjunto de D I D I displaystyle Delta mathcal I times Delta mathcal I y a cada individuo un elemento de D I displaystyle Delta mathcal I de tal manera que I D I displaystyle top mathcal I Delta mathcal I I displaystyle bot mathcal I emptyset C I D I C I displaystyle lnot C mathcal I Delta mathcal I backslash C mathcal I C D I C I D I displaystyle C sqcap D mathcal I C mathcal I cap D mathcal I C D I C I D I displaystyle C sqcup D mathcal I C mathcal I cup D mathcal I R C I d D I e D I d e R I e C I displaystyle exists R C mathcal I d in Delta mathcal I mid exists e in Delta mathcal I d e in R mathcal I land e in C mathcal I R C I d D I e D I d e R I e C I displaystyle forall R C mathcal I d in Delta mathcal I mid forall e in Delta mathcal I d e in R mathcal I to e in C mathcal I Es decir Un concepto es interpretado como un conjunto de individuos Los roles son interpretados como conjuntos de pares de individuos Los conceptos atomicos se interpretan como subconjuntos del dominio de la interpretacion Mientras que la Semantica de los constructores son entonces especificados por definiciones de conjunto de individuos denotados por cada constructor Por ejemplo C D displaystyle C sqcap D es el conjunto de individuos obtenidos por la interseccion de conjuntos de individuos denotados por C y D respectivamente R C displaystyle forall R C es el conjunto de individuos que estan en la relacion R con los individuos que pertenecen al conjunto denotado por el concepto C Extensiones de A L C displaystyle mathcal ALC Editar El poder expresivo de una logica de descripcion es la capacidad para representar conocimiento acerca del dominio y depende de la riqueza de su lenguaje El lenguaje de la logica A L C displaystyle mathcal ALC no es muy expresivo Para comprobarlo basta ver estos ejemplos de informacion basica sobre un dominio sencillo no expresable en A L C displaystyle mathcal ALC Una mujer que tiene exactamente dos hijos no es posible expresar restricciones numericas Todo hombre es hijo de una mujer no es posible expresar el inverso de un rol La madre del padre es la abuela no es posible expresar composicion de roles Es necesario extender el lenguaje de A L C displaystyle mathcal ALC pero anadiendo los elementos necesarios de forma que la complejidad computacional no sea intratable ya que queremos poder razonar con esa logica y en particular disponer de los algoritmos minimos de satisfactibilidad subsumicion y consistencia Veamos los constructores mas importantes utilizados para extender el lenguaje A L C displaystyle mathcal ALC y tambien algunos de los sistemas obtenidos extendiendola Restricciones numericas N displaystyle mathcal N n R n R displaystyle geq n R mid leq n R Restricciones numericas cualificadas Q displaystyle mathcal Q n R C n R C displaystyle geq n R C mid leq n R C Restricciones Funcionales F displaystyle mathcal F 1 R displaystyle leq 1 R Nominales O displaystyle mathcal O a 1 a n displaystyle a 1 ldots a n Dominios concretos Un dominio concreto D es un conjunto D D displaystyle Delta D el dominio mas un conjunto pred D de los nombres de predicado de D Cada nombre de predicado P de D se asocia con una aridad n y un predicado n ario de D D displaystyle Delta D Ejemplo el dominio concreto N displaystyle mathbb N tiene como dominio el conjunto N displaystyle mathbb N de los numeros naturales y pred N displaystyle mathbb N el conjunto de los predicados binarios lt gt Las logicas de descripcion mucho mas expresivas tambien emplean constructores de roles dado que los roles se interpretan como relaciones binarias esto implica definir constructores cuya Semantica es la de las operaciones sobre relaciones Donde si R y S son descripciones de rol atomico tambien lo son Union de roles R S displaystyle R sqcup S Interseccion de roles R S displaystyle R sqcap S Complemento de rol R displaystyle lnot R Composicion de roles R S displaystyle R circ S Rol inverso I displaystyle mathcal I R displaystyle R Rol transitivo R displaystyle R La terminologia tambien permite incluir jerarquia de roles H displaystyle mathcal H donde los axiomas son de la forma R S R S displaystyle R doteq S mid R sqsubseteq S La semantica para las expresivas logicas de descripcion expuestas anteriormente se da de la siguiente manera Axiomas Semantica Ejemplo n R displaystyle geq n R x y R I x y n displaystyle x mid y mid R mathcal I x y geq n 2 t i e n e H i j o displaystyle geq 2 tieneHijo n R displaystyle leq n R x y R I x y n displaystyle x mid y mid R mathcal I x y leq n 2 t i e n e H i j o displaystyle leq 2 tieneHijo n R C displaystyle geq n R C x y R I x y C I y n displaystyle x mid y mid R mathcal I x y land C mathcal I y geq n 3 t i e n e H i j o H o m b r e displaystyle geq 3 tieneHijo Hombre n R C displaystyle leq n R C x y R I x y C I y n displaystyle x mid y mid R mathcal I x y land C mathcal I y leq n 3 t i e n e H i j o M u j e r displaystyle leq 3 tieneHijo Mujer a 1 a n displaystyle a 1 ldots a n a 1 I a n I displaystyle a 1 mathcal I ldots a n mathcal I M a r i a J o h n displaystyle Maria John R S displaystyle R sqcup S R I S I displaystyle R mathcal I cup S mathcal I t i e n e H i j o t i e n e H i j a displaystyle tieneHijo sqcup tieneHija R S displaystyle R sqcap S R I S I displaystyle R mathcal I cap S mathcal I t i e n e H i j o t i e n e H i j a displaystyle tieneHijo sqcap tieneHija R displaystyle lnot R D I D I R I displaystyle Delta mathcal I times Delta mathcal I mid R mathcal I t i e n e A m i g o displaystyle lnot tieneAmigo Axiomas Semantica EjemploR S displaystyle R circ S a c D I D I b a b R I b c S I displaystyle a c in Delta mathcal I times Delta mathcal I mid exists b a b in R mathcal I land b c in S mathcal I t i e n e H i j o t i e n e A m i g o displaystyle tieneHijo circ tieneAmigo R displaystyle R b a D I D I a b R I displaystyle b a in Delta mathcal I times Delta mathcal I mid a b in R mathcal I t i e n e P a d r e displaystyle tienePadre R displaystyle R i 1 R I i displaystyle bigcup i geq 1 R mathcal I i a n c e s t r o displaystyle ancestro R S displaystyle R doteq S R I S I displaystyle R mathcal I S mathcal I t i e n e H i j o t i e n e P a d r e displaystyle tieneHijo doteq tienePadre R S displaystyle R sqsubseteq S R I S I displaystyle R mathcal I subseteq S mathcal I a n c e s t r o a n c e s t r o displaystyle ancestro sqsubseteq ancestro Inferencias EditarLas logicas de descripcion son algo mas que lenguajes para formalizar conceptos deben representar la ontologia de un dominio de aplicacion y permitir razonar sobre el Para ello se introducen nuevos elementos en el lenguaje y la semantica necesaria para formalizar las propiedades de los individuos del dominio y de las relaciones entre conceptos y roles son las llamadas bases de conocimiento Base de conocimiento EditarLa base de conocimiento esta formada por dos componentes el TBox y el ABox El TBox contempla toda la terminologia o sea el vocabulario de un dominio de aplicacion en funcion de Conceptos denotan clases o conjunto de individuos Roles denotan relaciones binarias entre los individuos Un conjunto de descripciones complejas sobre este vocabulario restringidos por su puesto por el lenguaje de descripcion El ABox contiene aserciones acerca de individuos nombrados en terminos de vocabulario Una base de conocimiento TBox y ABox es equivalente a un conjunto de axiomas de la LPO Logica de primer orden y por tanto se puede definir un calculo o sistema de inferencia que permite derivar conocimiento implicito a partir del explicito de la base de conocimiento Razonamiento con conceptos TBox Editar Supongamos que tenemos un lenguaje descriptivo para un dominio por ejemplo A L C displaystyle mathcal ALC y que se ha definido una TBox axiomas terminologicos para modelar un dominio Si se define un nuevo concepto es importante saber si es consistente o contradictorio con el TBox Esta propiedad se conoce como el concepto satisfacible o respectivamente insatisfacible con respecto al TBox Tambien puede ser necesario saber si un concepto es mas general que otro si son equivalentes o si son disjuntos La formalizacion de estas propiedades es la siguiente Supongamos que T displaystyle mathcal T es un TBox C y D conceptos C es satisfactible con respecto a T displaystyle mathcal T si existe un modelo I displaystyle mathcal I tal que T C I displaystyle mathcal T C mathcal I neq emptyset C es subsumido por D con respecto a T displaystyle mathcal T si para todo modelo I displaystyle mathcal I de T displaystyle mathcal T tenemos que C I D I displaystyle C mathcal I subseteq D mathcal I Esto se escribe T C D displaystyle mathcal T models C sqsubseteq D Razonando con individuos ABox Editar Una vez definida una TBox al definir el ABox las propiedades mas importantes que habra que verificar son las de la consistencia del Abox y el TBox y la derivacion de una instanciacion a partir del ABox Veamos formalmente estos conceptos Supongamos que T displaystyle mathcal T es un TBox A es un ABox C un concepto y o un nombre de individuo A es consistente con respecto a T displaystyle mathcal T si existe una interpretacion que es modelo de T displaystyle mathcal T y de A o C se deriva de T displaystyle mathcal T y A si todo modelo I displaystyle mathcal I de T displaystyle mathcal T cumple o I C I displaystyle o mathcal I in C mathcal I esto es T A o C displaystyle mathcal T A models o C Sistema S H displaystyle mathcal SH EditarEsta es otra notacion muy utilizada por algunos sistemas de logicas de descripcion La importancia de esta logica radica en que es la que actualmente se esta implementando para las ontologias dependiendo de las necesidades del programador El sistema S H displaystyle mathcal SH se da de la siguiente manera S H I Q displaystyle mathcal SHIQ es A L C Q I displaystyle mathcal ALCQI roles transitivos inclusion roles S H O I Q displaystyle mathcal SHOIQ es S H I Q displaystyle mathcal SHIQ nominales Se demuestra tambien que S H O I Q displaystyle mathcal SHOIQ es S H O I N displaystyle mathcal SHOIN extendida con restricciones cualificadas S H O I N D displaystyle mathcal SHOIN D es A L C I N displaystyle mathcal ALCIN nominales dominios concretos D displaystyle mathcal D Aunque extender una logica con dominios concretos la dota de una expresividad muy valorada para representar ontologias facilmente puede llevar a la indecidibilidad Veremos sin embargo que S H O I N D displaystyle mathcal SHOIN D es decidible y es base para el lenguaje de ontologia actualmente mas aceptado Complejidad computacional del sistema S H displaystyle mathcal SH Editar Las logicas de descripcion fueron pensadas como sistemas formales para representar conocimiento y esto significa ir mas alla de almacenar terminologias y descripciones En particular significa poder derivar hechos implicitos a partir de los dados Por este motivo la implementacion de procesos de inferencia debe tener en cuenta la posibilidad de usar algoritmos de inferencia optimos En el estudio de tales algoritmos el punto de partida es conocer su complejidad computacional por ejemplo la complejidad EXPTIME y PSPACE Encontrar algoritmos de decision para los problemas de inferencia como satisfactibilidad subsumicion y consistencia en ABoxes para logicas de descripcion expresivas y con la menor complejidad posible de forma que la implementacion computacional sea afrontable la cual es todo un reto La busqueda de estos procedimientos de decision ha sido uno de los objetivos fundamentales en el desarrollo de las logicas de descripcion Una de las maneras de obtenerlos es estudiando la conexion de las logicas de descripcion con otras logicas conocidas Es el caso de la decidibilidad en A L C displaystyle mathcal ALC y en todas sus extensiones que se obtienen anadiendo constructores que en la LPO se pueden expresar con dos variables Sin embargo la complejidad del procedimiento de decision obtenido de esta manera es normalmente mayor del que realmente se necesita por ejemplo el problema de satisfactibilidad para la LPO con dos variables es NEXPTIME que es una complejidad muy grande aunque todavia es decidible mientras que en A L C displaystyle mathcal ALC es PSPACE hard es una complejidad menor Otra manera de estudiar la complejidad es usando la conexion con las logicas modales proposicionales En la siguiente tabla se presentara las principales extensiones de A L C displaystyle mathcal ALC especificando las nuevas propiedades expresables en la extension y los limites para la complejidad computacional DL Propiedad expresable en la logica ComplejidadA L C displaystyle mathcal ALC logica de descripcion basica PSPACEA L C N displaystyle mathcal ALCN restricciones numericas no calificadas N displaystyle mathcal N PSPACEA L C displaystyle mathcal ALC reg expresiones regulares sobre roles reg EXPTIMEA L C I displaystyle mathcal ALCI reg inverso de roles I displaystyle mathcal I EXPTIMEA L C F I displaystyle mathcal ALCFI reg restricciones funcionales sobre roles atomicos F displaystyle mathcal F EXPTIMEA L C Q I displaystyle mathcal ALCQI reg restricciones numericas calificadas Q displaystyle mathcal Q EXPTIMEA L C Q O displaystyle mathcal ALCQO reg un alfabeto para los objetos del dominio O displaystyle mathcal O EXPTIMES H I Q displaystyle mathcal SHIQ A L C Q I displaystyle mathcal ALCQI roles transitivos inclusion roles EXPTIMES H O I N displaystyle mathcal SHOIN restricciones numericas no calificadas N displaystyle mathcal N EXPTIMES H O I Q displaystyle mathcal SHOIQ S H I Q displaystyle mathcal SHIQ nominales NEXPTIMES H O I N D displaystyle mathcal SHOIN D S H O I N displaystyle mathcal SHOIN dominios concretos EXPTIMEhttps web archive org web 20080927155748 http www trafford com 07 1729 Este un libro relaciona 16 clases de complejidad algoritmica respecto a espacio y tiempo Y resuelve algunas igualdades Vease tambien EditarWeb semantica Ontologia Informatica DAML OIL OWL RACER system KAONBibliografia EditarF Baader D Calvanese D L McGuiness D Nardi P F Patel Schneider The Description Logic Handbook Theory Implementation Applications Cambridge University Press Cambridge UK 2003 ISBN 0 521 78176 0Enlaces externos Editarhttp dl kr org Curso Introduction to Description Logics Navigator on Description Logic Complexity Datos Q387196Obtenido de https es wikipedia org w index php title Logica de descripcion amp oldid 131589585, wikipedia, wiki, leyendo, leer, libro, biblioteca,

español

, española, descargar, gratis, descargar gratis, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, imagen, música, canción, película, libro, juego, juegos