SMART Systems (Vorlesung: KI & XPS)

Beim vorigen Mal: Semantische Netze, Frames, XML, RDF(S), XMLS

Inhalt heute: KL-ONE, Einführung in Beschreibungslogiken

Lernziele: Kritik an Sem.Netzen, Frames und auch XML verstehen Motivation der Entwicklung der Repräsentationssprache

KL-ONE kennen Syntax und Semantik von Beschreibungslogiken

verstehen

Ralf Möller, Univ. of Applied Sciences, FH-Wedel

Acknowledgments

Diese Vorlesung enthält graphisches Material von B. Nebel, Univ. Freiburg: Bilder Semantische Netze und

Frames I. Horrocks (Univ. Manchester): DL-Einführungsfolien U. Sattler (RWTH Aachen): DL-Einführungsfolien H.J. Schek (ETH Zürich): KL-ONE-Bilder

Semantische Netze: Kritik

Was ist die Bedeutung eines Knotens: Begriff, hypothetisches oder existierendes Individuum?

Was ist die Bedeutung einer Kante: Werteeinschränkung, Default-Wert, aktueller Wert, . . . ?

Was bedeutet die ISA-Kante?Was ist die Semantik semantischer Netze?Aufsatz: "What's in a link?" [Woods 75]

Frames: Kritik

Ein Eigenschaftswert (Slot-Wert) kann ein Default-Wert sein

(im Sinne eines Prototypen) strikt notwendig sein

(notwendige Bedingungen) zusammen mit anderen

hinreichend sein(hinreichende Bedingungen)

strikt oder nicht-strikt vererbtwerden

Bedeutung unklar

Sem.Netze und Frames: Zusammenfassung

Beruhen auf ähnlichen Ideen: Objektzentrierte Organisation Hierarchie und Vererbung

Die interessanten Fragen in diesem Kontext sind Effizienz der Verarbeitung Strikte oder nicht-strikte Vererbung Falls strikt, können Eigenschaften auch definierend

sein?

Strukturierte Vererbungsnetze: Motivation

Was war unschön an allgemeinen semantischen Netzen? Die Semantik der nicht-ISA Kanten war unklar.

Was fehlt Frame-Systemen? Begriffe sind atomar und unstrukturiert.

Strukturierte Vererbungsnetze [Brachman 77]

Strukturierte Vererbungsnetze: Zentrale Ideen

Strukturierte Beschreibungen entsprechen der relationalen Struktur von Objekten aufgebaut mit Hilfe einer geringen Anzahl von

wohldefinierten OperatorenUnterscheidung zwischen begrifflichem

(terminologischem) und objektbezogenem (assertionalem) Wissen (TBox/ABox)

Automatische Bestimmung von Unterbegriffs- und Oberbegriffsbeziehung (Klassifikation)

Terminologisches Wissen: Informelles Bsp. (1)

Ein Mensch ist eine Art: TierEine Frau ist: ein Mensch und WeiblichEin Mann ist: ein Mensch und MännlichEine Mutter ist: eine Frau mit mindestens

einem Kind, das ein Mensch istEin Vater ist: ein Mann mit mindestens einem

Kind, das ein Mensch ist

Terminologisches Wissen: Informelles Bsp. (2)

Ein Elternteil ist: eine Mutter oder ein VaterEine Großmutter ist: eine Frau, mit

mindestens einem Kind, das ein Elternteil istEine Mutter-ohne-Tochter ist: eine Mutter mit

nur männlichen KindernMännlich ist: das Gegenteil von Weiblich Was kann alles geschlossen werden?

Ist eine Mutter-ohne-Tocher auch ein Elternteil?Implizite ISA-Beziehungen!

Assertorisches Wissen: Informelles Bsp.

ELIZABETH ist eine FrauCHARLES ist ein VaterELIZABETH hat das Kind CHARLESDIANA ist eine Mutter-ohne-TochterDIANA hat das Kind WILLIAMWas kann alles geschlossen werden?

Ist WILLIAM männlich? Ist ELIZABETH eine Großmutter?

KL-ONE (1)

[Brachman, 77, 79, 85]Erste Implementierungen Anfang 1980Vorrangig: Terminologisches Wissen (TBox)Graphische Notation:

Ein KL-ONE-Modell ist ein Netz mit Knoten und Kanten

2 Arten von Knoten: Konzepte Rollen

KL-ONE (2)

KL-ONE: Konzepte (1)

KL-ONE: Konzepte (2)

KL-ONE: Rollen (1)

KL-ONE: Rollen – Beispiel (1)

KL-ONE: Rollen (2)

KL-ONE: Rollen – Beispiel (2)

KL-ONE: Rollen (3)

KL-ONE: Rollen – Beispiel (3)

KL-ONE: Inferenzprobleme

Gegeben ein KL-ONE-Netz (eine TBox)Fragen:

Kann es zu einem bestimmten Konzept einer TBox über- haupt Individuen (Objekte) geben? (Konsistenztest)

Was sind die speziellsten Konzepte in der TBox, die zu einem gegebenen Konzept in der ISA-Beziehung stehen? (Klassifikation, Bestimmung der "Parents")

Was sind die allgemeinsten Konzepte in der TBox, zu denen ein gegebenes Konzept in der ISA-Beziehung steht? (Klassifikation, Bestimmung der "Children")

KL-ONE: KritikGraphische Darstellung erscheint zwar intuitivAber: Verschiedene Interpretationen und

Diskussionen über die Bedeutung waren die RegelMathematische Beschreibung der Bedeutung der

Repräsentationskonstrukte immer noch nicht klar (insb. Individuenkonzepte, die wir hier nicht behandeln)

Wichtig für maschinelle Verarbeitung: Inferenzalgorithmen: Terminierung, Vollständigkeit, Korrektheit Berechenbarkeit, Komplexität (asymptotisch)

Beschreibungslogiken (Description Logics, DLs)

Familien von formalen, logischen Beschreibungssprachen

SyntaxSemantikPragmatik

Architektur eines DL-Systems

DL – Einführung (1)

DL – Einführung (2)

Zusammenfassung, Kernpunkte

Kritik an Sem.Netzen und Frame-SystemenKL-ONE: Motivation, Generelle Ideen und

ProblemeFormale Repräsentationstechniken:

Beschreibungslogiken Konstrukte zur Beschreibung von Konzepten und

Rollen Mengentheoretische Semantik

Was kommt beim nächsten Mal?

Beschreibungslogiken zweiter Teil