منطق الوصف

منطق الوصف ( DL ) هو عائلة من لغات تمثيل المعرفة الرسمية . تتميز العديد من لغات منطق الوصف بقدرة تعبيرية أعلى من منطق القضايا ، ولكنها أقل تعبيرية من منطق الرتبة الأولى . وعلى عكس الأخير، فإن مسائل الاستدلال الأساسية في منطق الوصف قابلة للتقرير (عادةً)، وقد صُممت ونُفذت إجراءات قرار فعالة لهذه المسائل. يوجد منطق وصف عام، ومكاني، وزماني، ومكاني-زماني، وضبابي ، ويتميز كل منطق وصف بتوازن مختلف بين القدرة التعبيرية وتعقيد الاستدلال من خلال دعم مجموعات مختلفة من المُنشئات الرياضية. [ 1 ]

تُستخدم لغات الوصف في الذكاء الاصطناعي لوصف المفاهيم ذات الصلة بمجال تطبيق معين (المعروفة بالمعرفة المصطلحية ) والاستدلال عليها. وتكتسب أهمية خاصة في توفير إطار منطقي للأنطولوجيات والويب الدلالي : إذ تعتمد لغة الويب الأنطولوجية (OWL) وملفاتها التعريفية على لغات الوصف. ويُعدّ مجال المعلوماتية الطبية الحيوية أحد أبرز مجالات تطبيق لغات الوصف ولغة الويب الأنطولوجية، حيث تُسهم في تدوين المعرفة الطبية الحيوية. [ 2 ] كما تُستخدم لغات الوصف ولغة الويب الأنطولوجية في مجالات أخرى، بما في ذلك الدفاع، ونمذجة المناخ، ومخططات المعرفة الصناعية واسعة النطاق. [ 3 ] [ 4 ]

مقدمة

يقوم نموذج التعلم العميق بنمذجة المفاهيم والأدوار والأفراد وعلاقاتهم .

المفهوم الأساسي لنمذجة لغة وصفية هو البديهية - وهي عبارة منطقية تربط الأدوار و/أو المفاهيم. [ 5 ] وهذا فرق جوهري عن نموذج الأطر ، حيث يُعلن إطار المواصفات عن فئة ويُعرّفها تعريفًا كاملًا. [ 5 ]

التسمية

مقارنة المصطلحات بـ FOL و OWL

يستخدم مجتمع منطق الوصف مصطلحات مختلفة عن مجتمع منطق الرتبة الأولى (FOL) للمفاهيم المتكافئة عمليًا؛ ترد بعض الأمثلة أدناه. كما تستخدم لغة الأنطولوجيا على الويب (OWL) مصطلحات مختلفة، موضحة أيضًا في الجدول أدناه.

المرادفات
FOLبُومَةDLأمثلة
ثابتفرديفرديميكي ماوس، والتر إلياس ماوس، باريس، فرنسا، إلخ.
مسند أحاديفصلمفهوم(كونه) شخصًا، مدينة، دولة، إلخ.
المسند الثنائيملكيةدوروالد، يقع في، إلخ.

اتفاقية التسمية

توجد أنواع عديدة من منطق الوصف، وهناك اصطلاح تسمية غير رسمي يصف بشكل عام المعاملات المسموح بها. وتُشفّر القدرة التعبيرية في تسمية المنطق الذي يبدأ بأحد أنواع المنطق الأساسية التالية:

أل{\displaystyle {\mathcal {AL}}}اللغة الوصفية. هذه هي اللغة الأساسية التي تسمح بما يلي:
  • النفي الذري (نفي أسماء المفاهيم التي لا تظهر على الجانب الأيسر من البديهيات)
  • تقاطع المفاهيم
  • قيود عالمية
  • تحديد كمي وجودي محدود
Fل{\displaystyle {\mathcal {FL}}}تسمح لغة الوصف القائمة على الإطار، [ 6 ] بما يلي:
  • تقاطع المفاهيم
  • قيود عالمية
  • تحديد كمي وجودي محدود
  • تقييد الأدوار
هـل{\displaystyle {\mathcal {EL}}}اللغة الوجودية تسمح بما يلي:
  • تقاطع المفاهيم
  • القيود الوجودية (للتحديد الكمي الوجودي الكامل)

متبوعًا بأي من الامتدادات التالية:

F{\displaystyle {\mathcal {F}}}الخصائص الوظيفية، حالة خاصة من تحديد التفرد الكمي .
هـ{\displaystyle {\mathcal {E}}}المؤهلات الوجودية الكاملة (القيود الوجودية التي تتضمن عناصر أخرى غير{\displaystyle \top }).
يو{\displaystyle {\mathcal {U}}}مفهوم الاتحاد.
ج{\displaystyle {\mathcal {C}}}نفي المفاهيم المعقدة.
ح{\displaystyle {\mathcal {H}}}التسلسل الهرمي للأدوار (الخصائص الفرعية rdfs:subPropertyOf:).
R{\displaystyle {\mathcal {R}}}بديهيات محدودة لتضمين الأدوار المعقدة؛ الانعكاسية وعدم الانعكاسية؛ انفصال الأدوار.
يا{\displaystyle {\mathcal {O}}}الأسماء. (فئات مُعَدَّة من قيود قيمة الكائن: owl:oneOf، owl:hasValue).
أنا{\displaystyle {\mathcal {I}}}الخصائص العكسية.
شمال{\displaystyle {\mathcal {N}}}قيود العدد ( owl:cardinality، owl:maxCardinality)، وهي حالة خاصة من التحديد الكمي للعد
سؤال{\displaystyle {\mathcal {Q}}}قيود العدد المؤهلة (متوفرة في OWL 2، قيود العدد التي تحتوي على عناصر حشو أخرى غير{\displaystyle \top }).
(د){\displaystyle ^{\mathcal {(D)}}}استخدام خصائص نوع البيانات أو قيم البيانات أو أنواع البيانات.

الاستثناءات

بعض المكتبات الرقمية الأساسية التي لا تتوافق تمامًا مع هذا الاصطلاح هي:

S{\displaystyle {\mathcal {S}}}اختصار لـألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}مع الأدوار المتعدية.
Fل-{\displaystyle {\mathcal {FL^{-}}}}لغة فرعية منFل{\displaystyle {\mathcal {FL}}}والتي يتم الحصول عليها عن طريق منع تقييد الأدوار. وهذا يعادلأل{\displaystyle {\mathcal {AL}}}بدون نفي ذري.
Fلo{\displaystyle {\mathcal {FL}}_{o}}لغة فرعية منFل-{\displaystyle {\mathcal {FL^{-}}}}، والذي يتم الحصول عليه عن طريق منع التحديد الكمي الوجودي المحدود.
هـل++{\displaystyle {\mathcal {EL^{++}}}}اسم مستعار لـهـلRيا{\displaystyle {\mathcal {ELRO}}}[ 7 ]

أمثلة

على سبيل المثال،ألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}يُعد منطق الوصف ذا أهمية مركزية، ويمكن من خلاله إجراء مقارنات مع الأنواع الأخرى.ألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}هو ببساطةأل{\displaystyle {\mathcal {AL}}}مع السماح بأي مفهوم مكمل، وليس فقط المفاهيم الذرية.ألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}يتم استخدامه بدلاً من المكافئأليوهـ{\displaystyle {\mathcal {ALUE}}}.

مثال آخر، منطق الوصفSحأناسؤال{\displaystyle {\mathcal {SHIQ}}}هذا هو المنطقألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}بالإضافة إلى قيود العددية الموسعة، والأدوار المتعدية والمعكوسة. لا تُعدّ اصطلاحات التسمية منهجية تمامًا، لذا فإن المنطقألجياأناشمال{\displaystyle {\mathcal {ALCOIN}}}قد يُشار إليه باسمألجشمالأنايا{\displaystyle {\mathcal {ALCNIO}}}كما يتم استخدام اختصارات أخرى حيثما أمكن.

يدعم محرر علم الوجود ProtégéSحياأناشمال(د){\displaystyle {\mathcal {SHOIN}}^{\mathcal {(D)}}}تُعدّ ثلاث قواعد بيانات رئيسية لمصطلحات المعلوماتية الطبية الحيوية، وهي SNOMED CT وGALEN وGO، قابلة للتعبير عنها فيهـل{\displaystyle {\mathcal {EL}}}(مع خصائص دور إضافية).

يوفر OWL 2 القدرة التعبيرية لـ SRياأناسؤال(د){\displaystyle {\mathcal {SROIQ}}^{\mathcal {(D)}}}، يعتمد OWL-DL علىSحياأناشمال(د){\displaystyle {\mathcal {SHOIN}}^{\mathcal {(D)}}}وبالنسبة لبرنامج OWL-Lite فهوSحأناF(د){\displaystyle {\mathcal {SHIF}}^{\mathcal {(D)}}}.

تاريخ

أُطلق على منطق الوصف اسمه الحالي في ثمانينيات القرن العشرين. وقبل ذلك كان يُطلق عليه (بحسب التسلسل الزمني): الأنظمة المصطلحية ، ولغات المفاهيم .

تمثيل المعرفة

تفتقر الأطر والشبكات الدلالية إلى الدلالات الرسمية (القائمة على المنطق). [ 8 ] وقد تم إدخال لغة النمذجة الديناميكية (DL) لأول مرة في أنظمة تمثيل المعرفة (KR) للتغلب على هذا القصور. [ 8 ]

كان نظام KL-ONE (من تطوير رونالد ج. براخمان وشمولز، 1985) أول نظام لتمثيل المعرفة قائم على التعلم العميق . وخلال ثمانينيات القرن الماضي، طُوّرت أنظمة أخرى قائمة على التعلم العميق باستخدام خوارزميات التضمين الهيكلي [ 8 ] ، بما في ذلك KRYPTON (1983)، وLOOM (1987)، وBACK (1988)، وK-REP (1991)، وCLASSIC (1991). تميّز هذا النهج باستخدام التعلم العميق بقدرة تعبيرية محدودة، ولكنه فعّال نسبيًا في الاستدلال (زمن متعدد الحدود). [ 8 ]

في أوائل التسعينيات، أتاح إدخال نموذج خوارزمي جديد قائم على الجداول إمكانية الاستدلال الفعال على لغات وصفية أكثر تعبيرًا. [ 8 ] تُظهر الأنظمة القائمة على اللغات الوصفية والتي تستخدم هذه الخوارزميات - مثل KRIS (1991) - أداءً مقبولًا في الاستدلال على مسائل الاستدلال النموذجية، على الرغم من أن تعقيد الحالة الأسوأ لم يعد متعدد الحدود. [ 8 ]

منذ منتصف التسعينيات، تم تطوير برامج استدلال ذات أداء عملي جيد على لغات وصفية معبرة للغاية ذات تعقيد عالٍ في أسوأ الحالات. [ 8 ] ومن الأمثلة على ذلك برنامج FaCT، [ 9 ] وبرنامج RACER (2001)، وبرنامج CEL (2005)، وبرنامج KAON 2 (2005).

تُطبّق برامج الاستدلال المنطقي، مثل FaCT وFaCT++ [ 9 ] و RACER وDLP وPellet [ 10 ] ، طريقة الجداول التحليلية . أما KAON2، فيتم تنفيذه بواسطة خوارزميات تُختزل قاعدة معارف SHIQ(D) إلى برنامج منطقي منفصل .

الويب الدلالي

يمكن اعتبار لغتي ترميز وكيل داربا (DAML) وطبقة استدلال الأنطولوجيا (OIL) للويب الدلالي بمثابة متغيرات نحوية للغة وصفية ( DL ) . [ 11 ] وعلى وجه الخصوص، تستخدم الدلالات الرسمية والاستدلال في OILSحأناسؤال{\displaystyle {\mathcal {SHIQ}}}[ 12 ] طُوِّرت لغة وصف البيانات DAML +OIL كمساهمة إلى [ 13 ] - وشكّلت نقطة انطلاق - فريق عمل علم الوجود على الويب التابع لاتحاد شبكة الويب العالمية (W3C). [ 14 ] في عام 2004، أنجز فريق عمل علم الوجود على الويب عمله بإصدار توصية OWL [ 15 ] . يعتمد تصميم OWL علىSح{\displaystyle {\mathcal {SH}}}عائلة من DL [ 16 ] مع OWL DL وOWL Lite المستندة إلىSحياأناشمال(د){\displaystyle {\mathcal {SHOIN}}^{\mathcal {(D)}}}وSحأناF(د){\displaystyle {\mathcal {SHIF}}^{\mathcal {(D)}}}على التوالي. [ 16 ]

بدأ فريق عمل OWL التابع لاتحاد شبكة الويب العالمية (W3C) العمل في عام 2007 على تحسين لغة OWL وتوسيع نطاقها. [ 17 ] وفي عام 2009، اكتمل هذا العمل بإصدار توصية OWL2 . [ 18 ] وتعتمد OWL2 على منطق الوصف.SRياأناسؤال(د){\displaystyle {\mathcal {SROIQ}}^{\mathcal {(D)}}}[ 19 ] أظهرت التجربة العملية أن لغة OWL DL تفتقر إلى العديد من الميزات الرئيسية اللازمة لنمذجة المجالات المعقدة. [ 5 ]

النمذجة

مقارنة بين TBox و Abox

في لغة وصف البيانات، يُفرَّق بين ما يُسمى بصندوق المصطلحات ( TBox ) وصندوق التأكيدات ( ABox ). عمومًا، يحتوي صندوق المصطلحات على جمل تصف التسلسل الهرمي للمفاهيم (أي العلاقات بين المفاهيم )، بينما يحتوي صندوق التأكيدات على جمل أساسية تُحدد موقع الأفراد في هذا التسلسل الهرمي (أي العلاقات بين الأفراد والمفاهيم). على سبيل المثال، العبارة:

ينتمي إلى صندوق TBox، بينما البيان:

مكانه في صندوق ABox.

تجدر الإشارة إلى أن التمييز بين TBox وABox ليس ذا أهمية جوهرية، تمامًا كما أن هذين النوعين من الجمل لا يُعاملان بشكل مختلف في منطق الرتبة الأولى (الذي يشمل معظم منطق الدلالة). عند ترجمة بديهية التضمين ( 1 ) إلى منطق الرتبة الأولى، فإنها ببساطة قيد شرطي على المسندات الأحادية (المفاهيم) التي لا تحتوي إلا على متغيرات. من الواضح أن جملة من هذا الشكل لا تتمتع بأي امتياز أو خصوصية مقارنةً بالجمل التي تحتوي على ثوابت فقط ("قيم أساسية") مثل ( 2 ).

الدافع وراء امتلاك Tbox و Abox

فلماذا تم إدخال هذا التمييز؟ السبب الرئيسي هو أن هذا الفصل قد يكون مفيدًا عند وصف وصياغة إجراءات اتخاذ القرار لمختلف لغات التعلم العميق. على سبيل المثال، قد يعالج نظام الاستدلال صندوقي TBox وABox بشكل منفصل، ويعود ذلك جزئيًا إلى أن بعض مشاكل الاستدلال الرئيسية مرتبطة بأحدهما دون الآخر (يرتبط "التصنيف" بصندوق TBox، بينما يرتبط "التحقق من الحالة" بصندوق ABox). مثال آخر هو أن تعقيد صندوق TBox قد يؤثر بشكل كبير على أداء إجراء اتخاذ قرار معين للغة تعلم عميق محددة، بغض النظر عن صندوق ABox. لذا، من المفيد وجود طريقة للتحدث عن هذا الجزء المحدد من قاعدة المعرفة .

السبب الثاني هو أن هذا التمييز قد يكون منطقيًا من وجهة نظر مصمم قاعدة المعرفة. فمن المعقول التمييز بين تصورنا للمصطلحات/المفاهيم في العالم (بديهيات الفئات في صندوق المصطلحات) والتجليات المحددة لتلك المصطلحات/المفاهيم (تأكيدات الحالات في صندوق التأكيدات). في المثال السابق: عندما يكون التسلسل الهرمي داخل الشركة متماثلًا في جميع الفروع، ولكن تختلف مهام الموظفين في كل قسم (لوجود أشخاص آخرين يعملون هناك)، فمن المنطقي إعادة استخدام صندوق المصطلحات للفروع المختلفة التي لا تستخدم صندوق التأكيدات نفسه.

هناك سمتان في منطق الوصف لا تشترك فيهما معظم أساليب وصف البيانات الأخرى: لا يفترض منطق الوصف الاسم الفريد (UNA) ولا افتراض العالم المغلق (CWA). عدم وجود افتراض الاسم الفريد يعني أنه يمكن الاستدلال على تكافؤ مفهومين يحملان اسمين مختلفين. أما عدم وجود افتراض العالم المفتوح، أو بالأحرى وجود افتراض العالم المفتوح ، فيعني أن عدم معرفة حقيقة ما لا يستلزم بالضرورة معرفة نفيها.

الوصف الرسمي

على غرار منطق الرتبة الأولى ، يحدد التركيب النحوي مجموعات الرموز التي تُعدّ تعبيرات قانونية في منطق الوصف، بينما تحدد الدلالات المعنى. وعلى عكس منطق الرتبة الأولى، قد يحتوي منطق الوصف على عدة متغيرات تركيبية معروفة. [ 11 ]

بناء الجملة

تتميز بنية أحد أفراد عائلة منطق الوصف بتعريفها التكراري، حيث تُذكر فيه المُنشئات التي يمكن استخدامها لتكوين مصطلحات المفاهيم. ترتبط بعض هذه المُنشئات بالمُنشئات المنطقية في منطق الرتبة الأولى ، مثل تقاطع أو اقتران المفاهيم، واتحاد أو فصل المفاهيم، ونفي أو مُكمل المفاهيم، والتقييد الكلي ، والتقييد الوجودي . بينما لا يوجد مُنشئات أخرى لها بنية مُقابلة في منطق الرتبة الأولى، بما في ذلك القيود المفروضة على الأدوار، مثل المعكوس، والتعدي، والوظيفية.

الترميز

لنفترض أن C و D مفاهيم، و a و b أفراد، و R دور.

إذا كانت a مرتبطة بـ b من خلال R، فإن b تسمى خليفة a من خلال R.

الترميز التقليدي
رمزوصفمثاليقرأ
{\displaystyle \top }⊤ هو مفهوم خاص مع كل فرد كمثال{\displaystyle \top }قمة
{\displaystyle \bot }مفهوم فارغ{\displaystyle \bot }قاع
{\displaystyle \sqcap }تقاطع أو ترابط المفاهيمجد{\displaystyle C\sqcap D}ج و د
{\displaystyle \sqcup }اتحاد أو انفصال المفاهيمجد{\displaystyle C\sqcup D}ج أو د
¬{\displaystyle \neg }نفي أو تكملة المفاهيم¬ج{\displaystyle \neg C}ليس ج
{\displaystyle \forall }تقييد عالميR.ج{\displaystyle \forall RC}جميع خلفاء R موجودون في C
{\displaystyle \exists }القيود الوجوديةR.ج{\displaystyle \exists RC}يوجد خليفة R في لغة C
{\displaystyle \sqsubseteq }مفهوم الإدماججد{\displaystyle C\sqsubseteq D}جميع C هي D
{\displaystyle \equiv }تكافؤ المفاهيمجد{\displaystyle C\equiv D}ج مكافئ لـ د
=˙{\displaystyle {\dot {=}}}تعريف المفهومج=˙د{\displaystyle C\mathrel {\dot {=}} D}يُعرَّف C بأنه يساوي D
:{\displaystyle :} تأكيد المفهومأ:ج{\displaystyle a:C}أ هو ج
:{\displaystyle :} تأكيد الدور(أ،ب):R{\displaystyle (a,b):R}أ مرتبط بـ ب بواسطة R

منطق الوصف ALC

لغة المفاهيم الوصفية النموذجية مع المكملات ( )ألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}تم تقديم هذا المصطلح من قبل مانفريد شميدت-شاوس وجيرت سمولكا في عام 1991، وهو أساس للعديد من لغات وصف اللغة الأكثر تعبيرًا. [ 8 ] تتبع التعريفات التالية المعالجة الواردة في Baader et al. [ 8 ]

يتركشمالج{\displaystyle N_{C}}،شمالR{\displaystyle N_{R}}وشماليا{\displaystyle N_{O}} لتكن (على التوالي) مجموعات من أسماء المفاهيم (المعروفة أيضًا بالمفاهيم الذريةوأسماء الأدوار ، وأسماء الأفراد (المعروفة أيضًا بالأفراد أو الأسماء أو الأشياء ). ثم الثلاثية المرتبة (شمالج{\displaystyle N_{C}}،شمالR{\displaystyle N_{R}}،شماليا{\displaystyle N_{O}}) هو التوقيع .

المفاهيم

مجموعةألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}المفاهيم هي أصغر مجموعة بحيث:

  • المفاهيم التالية هي :
    • {\displaystyle \top }( القمة مفهوم )
    • {\displaystyle \bot }( الأسفل مفهوم )
    • كلأشمالج{\displaystyle A\in N_{C}}(جميع المفاهيم الذرية هي مفاهيم )
  • لوج{\displaystyle C}ود{\displaystyle D}هي مفاهيم وRشمالR{\displaystyle R\in N_{R}}ثم المفاهيم التالية :
    • جد{\displaystyle C\sqcap D}(تقاطع مفهومين هو مفهوم )
    • جد{\displaystyle C\sqcup D}(اتحاد مفهومين هو مفهوم )
    • ¬ج{\displaystyle \neg C}(مكمل المفهوم هو مفهوم )
    • R.ج{\displaystyle \forall RC}(التقييد الشامل لمفهوم ما بواسطة دور ما هو مفهوم )
    • R.ج{\displaystyle \exists RC}(إن التقييد الوجودي لمفهوم ما بواسطة دور ما هو مفهوم )
البديهيات المصطلحية

يتخذ مفهوم الإدراج العام (GCI) الشكل التالي:جد{\displaystyle C\sqsubseteq D}أينج{\displaystyle C}ود{\displaystyle D}هي مفاهيم . اكتبجد{\displaystyle C\equiv D}متىجد{\displaystyle C\sqsubseteq D}ودج{\displaystyle D\sqsubseteq C}. صندوق TBox هو أي مجموعة محدودة من GCIs.

البديهيات التأكيدية

  • التأكيد على المفهوم هو بيان على شكلأ:ج{\displaystyle a:C}أين أشماليا{\displaystyle a\in N_{O}}و C هو مفهوم .
  • يُعدّ تأكيد الدور بيانًا على شكل(أ،ب):R{\displaystyle (a,b):R}أينأ،بشماليا{\displaystyle a,b\in N_{O}} و R هو دور .

صندوق التأكيدات هو مجموعة محدودة من البديهيات التأكيدية.

قاعدة المعرفة

قاعدة المعرفة (KB) هي زوج مرتب(تي،أ){\displaystyle ({\mathcal {T}},{\mathcal {A}})}لـ TBoxتي{\displaystyle {\mathcal {T}}}و ABoxأ{\displaystyle {\mathcal {A}}}.

علم الدلالة

تُعرَّف دلالات منطق الوصف بتفسير المفاهيم كمجموعات من الأفراد ، والأدوار كمجموعات من أزواج مرتبة من الأفراد. وعادةً ما يُفترض أن هؤلاء الأفراد ينتمون إلى مجال مُحدد. ثم تُعرَّف دلالات المفاهيم والأدوار غير الذرية بدلالة المفاهيم والأدوار الذرية. ويتم ذلك باستخدام تعريف تكراري مشابه للصياغة.

منطق الوصف ALC

تتبع التعريفات التالية المعالجة الواردة في Baader et al. [ 8 ]

تفسير مصطلحيأنا=(Δأنا،أنا){\displaystyle {\mathcal {I}}=(\Delta ^{\mathcal {I}},\cdot ^{\mathcal {I}})}فوق التوقيع(شمالج،شمالR،شماليا){\displaystyle (N_{C},N_{R},N_{O})}يتكون من

  • مجموعة غير فارغةΔأنا{\displaystyle \Delta ^{\mathcal {I}}}يُطلق عليه اسم النطاق
  • وظيفة تفسيريةأنا{\displaystyle \cdot ^{\mathcal {I}}}تلك الخرائط:
    • كل فردأ{\displaystyle a}إلى عنصرأأناΔأنا{\displaystyle a^{\mathcal {I}}\in \Delta ^{\mathcal {I}}}
    • كل مفهوم لمجموعة فرعية منΔأنا{\displaystyle \Delta ^{\mathcal {I}}}
    • كل اسم دور لمجموعة فرعية منΔأنا×Δأنا{\displaystyle \Delta ^{\mathcal {I}}\times \Delta ^{\mathcal {I}}}

بحيث

  • أنا=Δأنا{\displaystyle \top ^{\mathcal {I}}=\Delta ^{\mathcal {I}}}
  • أنا={\displaystyle \bot ^{\mathcal {I}}=\emptyset }
  • (جد)أنا=جأنادأنا{\displaystyle (C\sqcup D)^{\mathcal {I}}=C^{\mathcal {I}}\cup D^{\mathcal {I}}}( الاتحاد يعني الانفصال )
  • (جد)أنا=جأنادأنا{\displaystyle (C\sqcap D)^{\mathcal {I}}=C^{\mathcal {I}}\cap D^{\mathcal {I}}}( التقاطع يعني الالتقاء )
  • (¬ج)أنا=Δأناجأنا{\displaystyle (\neg C)^{\mathcal {I}}=\Delta ^{\mathcal {I}}\setminus C^{\mathcal {I}}}( المكمل يعني النفي )
  • (R.ج)أنا={xΔأنا|لكلy،(x،y)Rأنايشير إلىyجأنا}{\displaystyle (\forall R.C)^{\mathcal {I}}=\{x\in \Delta ^{\mathcal {I}}\mid {\text{for}}\;{\text{every}}\;y,(x,y)\in R^{\mathcal {I}}\;{\text{implies}}\;y\in C^{\mathcal {I}}\}}
  • (R.ج)أنا={xΔأنا|هناكموجودy،(x،y)Rأناوyجأنا}{\displaystyle (\exists R.C)^{\mathcal {I}}=\{x\in \Delta ^{\mathcal {I}}\mid {\text{there}}\;{\text{exists}}\;y,(x,y)\in R^{\mathcal {I}}\;{\text{and}}\;y\in C^{\mathcal {I}}\}}

يُعرِّفأنا{\displaystyle {\mathcal {I}}\models }(اقرأ في I holds ) كما يلي

صندوق تي بوكس
  • أناجد{\displaystyle {\mathcal {I}}\models C\sqsubseteq D}إذا وفقط إذاجأنادأنا{\displaystyle C^{\mathcal {I}}\subseteq D^{\mathcal {I}}}
  • أناتي{\displaystyle {\mathcal {I}}\models {\mathcal {T}}}إذا وفقط إذاأناΦ{\displaystyle {\mathcal {I}}\models \Phi }لكلΦتي{\displaystyle \Phi \in {\mathcal {T}}}
صندوق ABox
  • أناأ:ج{\displaystyle {\mathcal {I}}\models a:C}إذا وفقط إذاأأناجأنا{\displaystyle a^{\mathcal {I}}\in C^{\mathcal {I}}}
  • أنا(أ،ب):R{\displaystyle {\mathcal {I}}\models (a,b):R}إذا وفقط إذا(أأنا،بأنا)Rأنا{\displaystyle (a^{\mathcal {I}},b^{\mathcal {I}})\in R^{\mathcal {I}}}
  • أناأ{\displaystyle {\mathcal {I}}\models {\mathcal {A}}}إذا وفقط إذاأناϕ{\displaystyle {\mathcal {I}}\models \phi }لكلϕأ{\displaystyle \phi \in {\mathcal {A}}}
قاعدة المعرفة

يتركك=(تي،أ){\displaystyle {\mathcal {K}}=({\mathcal {T}},{\mathcal {A}})}كن قاعدة معرفية.

  • أناك{\displaystyle {\mathcal {I}}\models {\mathcal {K}}}إذا وفقط إذاأناتي{\displaystyle {\mathcal {I}}\models {\mathcal {T}}}وأناأ{\displaystyle {\mathcal {I}}\models {\mathcal {A}}}

الاستدلال

مشاكل اتخاذ القرار

بالإضافة إلى القدرة على وصف المفاهيم بشكل رسمي، يُفضّل أيضًا استخدام وصف مجموعة من المفاهيم لطرح أسئلة حول هذه المفاهيم والحالات الموصوفة. أكثر مشاكل اتخاذ القرار شيوعًا هي أسئلة أساسية شبيهة باستعلامات قواعد البيانات، مثل التحقق من الحالة (هل حالة معينة (عضو في صندوق ABox) عضو في مفهوم معين؟) والتحقق من العلاقة (هل توجد علاقة/دور بين حالتين، بمعنى آخر، هل يمتلك أ الخاصية ب ؟). وهناك أيضًا أسئلة أكثر شمولية تتعلق بقواعد البيانات، مثل التضمين (هل مفهوم ما مجموعة فرعية من مفهوم آخر؟) واتساق المفهوم (هل يوجد تناقض بين التعريفات أو سلسلة التعريفات؟). كلما زاد عدد المعاملات المُدرجة في المنطق، وازداد تعقيد صندوق TBox (وجود حلقات، السماح للمفاهيم غير الذرية بتضمين بعضها البعض)، عادةً ما يرتفع التعقيد الحسابي لكل من هذه المشاكل (انظر مستكشف تعقيد منطق الوصف للاطلاع على أمثلة).

العلاقة مع المنطق الآخر

منطق الرتبة الأولى

تُعدّ العديد من لغات المنطق القابلة للتقرير أجزاءً قابلة للتقرير من منطق الرتبة الأولى [ 8 ] ، وعادةً ما تكون أجزاءً من منطق المتغيرين أو المنطق المحمي . إضافةً إلى ذلك، تتميز بعض لغات المنطق القابلة للتقرير بخصائص لا يغطيها منطق الرتبة الأولى؛ ويشمل ذلك المجالات الملموسة (مثل الأعداد الصحيحة أو السلاسل النصية، والتي يمكن استخدامها كنطاقات لأدوار مثل hasAge أو hasName ) أو عاملًا على الأدوار للإغلاق المتعدي لهذا الدور. [ 8 ]

منطق الوصف الضبابي

تجمع منطق الوصف الضبابي بين المنطق الضبابي ومنطق الوصف. ولأن العديد من المفاهيم اللازمة للأنظمة الذكية تفتقر إلى حدود واضحة أو معايير عضوية محددة بدقة، فإن المنطق الضبابي ضروري للتعامل مع مفاهيم الغموض وعدم الدقة. وهذا يحفز تعميم منطق الوصف ليشمل التعامل مع المفاهيم غير الدقيقة والغامضة.

يرتبط منطق الوصف بالمنطق الموجه (ML)، ولكنه تطور بشكل مستقل عنه. [ 8 ] العديد من لغات الوصف، وليس كلها، هي صيغ نحوية مختلفة من المنطق الموجه. [ 8 ]

بشكل عام، يتوافق الكائن مع عالم ممكن ، ويتوافق المفهوم مع قضية مشروطة، ويتوافق المقياس المحدد بالدور مع عامل مشروط مع هذا الدور كعلاقة إمكانية الوصول الخاصة به.

تتوافق العمليات على الأدوار (مثل التركيب، والانعكاس، وما إلى ذلك) مع العمليات المشروطة المستخدمة في المنطق الديناميكي . [ 20 ]

أمثلة

المتغيرات النحوية
DLML
ألج{\displaystyle {\mathcal {ALC}}}ك [ 8 ]
SR{\displaystyle {\mathcal {SR}}}PDL [ 20 ]
FSR{\displaystyle {\mathcal {FSR}}}DPDL (PDL الحتمي) [ 20 ]
تيSل، أو SRأنا{\displaystyle {\mathcal {TSL}}{\text{, or }}{\mathcal {SRI}}}كونفرس- بي دي إل [ 20 ]
FSل، أو FSRأنا{\displaystyle {\mathcal {FSL}}{\text{, or }}{\mathcal {FSRI}}}Converse- DPDL (PDL الحتمي) [ 20 ]

منطق الوصف الزمني

يمثل منطق الوصف الزمني المفاهيم المعتمدة على الزمن، ويتيح الاستدلال بشأنها، وتوجد العديد من المناهج المختلفة لحل هذه المشكلة. [ 21 ] على سبيل المثال، يمكن دمج منطق الوصف مع منطق زمني مشروط، مثل المنطق الزمني الخطي .

انظر أيضاً

مراجع

  1. سيكوس، ليزلي ف. (2017). منطق الوصف في الاستدلال متعدد الوسائط . تشام: دار نشر سبرينغر الدولية. doi : 10.1007/978-3-319-54066-5 . ISBN 978-3-319-54066-5. S2CID 3180114 . 
  2. ريكتور، آلان ل. (2019). "ما وراء غروبر: "الأنطولوجيات" في المعلوماتية الطبية الحيوية المعاصرة". الذكاء الاصطناعي في الطب . 98 : 101-113 . doi : 10.1016/j.artmed.2019.07.003 . PMID 31345429 . 
  3. "حالات استخدام لغة OWL لعلم الوجود على الويب ومتطلباتها" . W3C. 10-02-2004 . تم الاطلاع عليه في 16 سبتمبر 2025 .
  4. هوجان، إيدان (2021). "مخططات المعرفة". مجلة ACM Computing Surveys . 54 (4). arXiv : 2003.02320 . doi : 10.1145/3447772 .
  5. 1 2 3 غراو، بي سي؛ هوروكس، آي ؛ موتيك، بي؛ بارسيا، بي؛ باتيل-شنايدر، بي إف؛ ساتلر، يو. (2008). "OWL 2: الخطوة التالية لـ OWL" (ملف PDF) . دلالات الويب: العلوم والخدمات والوكلاء على شبكة الويب العالمية . 6 (4): 309-322 . doi : 10.1016/j.websem.2008.05.001 .
  6. ليفيسك، هيكتور جبراخمان، رونالد ج. (1987). "التعبيرية وسهولة المعالجة في تمثيل المعرفة والاستدلال". الذكاء الحسابي . 3 (3): 78-93 . doi : 10.1111/j.1467-8640.1987.tb00176.x . S2CID 30031046 . 
  7. ماير، فريدريك؛ موثاراجو، راغافا؛ هيتزلر، باسكال (2010). "الاستدلال الموزع باستخدام لغة EL++ وتقنية MapReduce" . منشورات كلية علوم وهندسة الحاسوب . تقرير فني، مركز Kno.e.sis، جامعة رايت ستيت، دايتون، أوهايو . تاريخ الاسترجاع: 24 أغسطس 2016 .
  8. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 فرانز بادر، إيان هوروكس، وأولريك ساتلر، الفصل 3 : منطق الوصف . في: فرانك فان هارميلين، فلاديمير ليفشيتز، وبروس بورتر (محررون)، دليل تمثيل المعرفة . إلسيفير، 2007.
  9. 1 2 تساركوف، د.؛ هوروكس، إ. (2006). "مُستَخرِج منطق الوصف FaCT++: وصف النظام" (ملف PDF) . الاستدلال الآلي . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. المجلد 4130. الصفحات 292-297 . CiteSeerX 10.1.1.65.2672 . doi : 10.1007/11814771_26 . ISBN    978-3-540-37187-8.
  10. سيرين، إي.؛ بارسيا، ب.؛ غراو، ب.س.؛ كاليانبور، أ.؛ كاتز، ي. (2007). "بيليت: مُستدل عملي بلغة OWL-DL" (ملف PDF) . دلالات الويب: العلوم والخدمات والوكلاء على شبكة الويب العالمية . 5 (2): 51-53 . doi : 10.1016/j.websem.2007.03.004 . S2CID 101226. مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 27-06-2007. 
  11. 1 2 إيان هوروكس وأولريك ساتلر الاستدلال الأنطولوجي في منطق وصف SHOQ(D) ، في وقائع المؤتمر الدولي المشترك السابع عشر حول الذكاء الاصطناعي ، 2001.
  12. فينسل، د.؛ فان هارميلين، ف.؛ هوروكس، إ.؛ ماكغينيس، د.ل.؛ باتيل-شنايدر، ب.ف. (2001). "OIL: بنية تحتية أنطولوجية للويب الدلالي". أنظمة IEEE الذكية . 16 (2): 38-45 . Bibcode : 2001IISys..16b..38F . CiteSeerX 10.1.1.307.9456 . doi : 10.1109/5254.920598 . 
  13. إيان هوروكس وبيتر إف. باتيل-شنايدر. توليد DAML+OIL . في وقائع ورشة عمل منطق الوصف لعام 2001 (DL 2001) ، المجلد 49 من CEUR < http://ceur-ws.org/ >، الصفحات 30-35، 2001.
  14. ميثاق مجموعة عمل علم الوجود على الويب، 2003
  15. بيان صحفي صادر عن اتحاد شبكة الويب العالمية، 2004
  16. هوروكس، آي .؛ باتيل-شنايدر، بيتر؛ فان هارميلين، فرانك (2003). "من SHIQ وRDF إلى OWL : نشأة لغة أنطولوجيا الويب" (ملف PDF) . دلالات الويب: العلوم والخدمات والوكلاء على شبكة الويب العالمية . 1 : 7-26 . CiteSeerX 10.1.1.2.7039 . doi : 10.1016/j.websem.2003.07.001 . S2CID 8277015 .  
  17. ميثاق مجموعة عمل OWL، 2007
  18. هيتزلر، باسكال ؛ كروتزش، ماركوس ؛ بارسيا، بيجان ؛ باتيل-شنايدر، بيتر فرودولف، سيباستيان (27 أكتوبر 2009). "مقدمة في لغة OWL 2 لعلم الوجود على الويب" . لغة OWL 2 لعلم الوجود على الويب . اتحاد شبكة الويب العالمية . تاريخ الاسترجاع: 14 ديسمبر 2010 .
  19. باسكال هيتزلر ؛ ماركوس كروتزش؛ سيباستيان رودولف (25 أغسطس 2009). أسس تقنيات الويب الدلالي . دار نشر CRCPress. رقم ISBN 978-1-4200-9050-5.
  20. 1 2 3 4 5 شيلد، كلاوس. "نظرية التطابق للمنطق المصطلحي: تقرير أولي" (ملف PDF) . تقرير KIT رقم 91. KIT-BACK . تاريخ الاسترجاع: 25 أكتوبر 2012 .
  21. أليساندرو أرتالي وإنريكو فرانكوني "منطق الوصف الزمني". في "دليل الاستدلال الزمني في الذكاء الاصطناعي"، 2005.

للمزيد من القراءة

المفكرون

توجد بعض برامج الاستدلال الدلالي التي تتعامل مع لغتي OWL وDL. وهذه بعض من أشهرها:

  • CEL هو برنامج استدلال مفتوح المصدر قائم على لغة LISP (رخصة Apache 2.0).
  • كان محرك Cerebra عبارة عن برنامج استدلال تجاري قائم على لغة C++، وقد استحوذت عليه شركة webMethods في عام 2006.
  • FaCT++ هو برنامج استدلال مجاني مفتوح المصدر قائم على لغة C++.
  • KAON2 هو برنامج استدلال مجاني (للاستخدام غير التجاري) قائم على لغة جافا، يوفر دعمًا سريعًا للاستدلال لعلم الوجود OWL.
  • MSPASS هو برنامج استدلال C مجاني ومفتوح المصدر للعديد من نماذج التعلم العميق.
  • Pellet هو برنامج استدلال تجاري قائم على لغة جافا، مرخص بترخيص مزدوج (AGPL وترخيص خاص).
  • كان RacerPro من Racer Systems برنامجًا تجاريًا (تتوفر نسخ تجريبية مجانية وتراخيص بحثية) يعتمد على لغة Lisp، واليوم توجد نسخة مفتوحة المصدر من RACER من المطورين الأصليين في جامعة لوبيك باستخدام ترخيص BSD 3، بالإضافة إلى نسخة تجارية لا تزال تحمل اسم RacerPro من شركة Franz Inc.
  • Sim-DL هو برنامج استدلال مجاني مفتوح المصدر مبني على لغة جافا، مصمم للغة ALCHQ. كما يوفر وظيفة قياس التشابه بين المفاهيم. وللوصول إلى هذه الوظيفة، يمكن استخدام إضافة لبرنامج Protégé.
  • HermiT هو برنامج استدلال مفتوح المصدر يعتمد على حساب "الجدول الفائق". وقد تم تطويره بواسطة جامعة أكسفورد .
  • Owlready2 هي حزمة برمجية لبرمجة النصوص الموجهة نحو الأنطولوجيا في بايثون . تتيح تحميل أنطولوجيات OWL 2.0 ككائنات بايثون، وتعديلها، وحفظها، وإجراء عمليات الاستدلال باستخدام HermiT (المضمنة). توفر Owlready2 وصولاً شفافاً إلى أنطولوجيات OWL (على عكس واجهات برمجة التطبيقات التقليدية القائمة على جافا).
  • OWLAPY . OWLAPY هو إطار عمل مفتوح المصدر مكتوب بلغة بايثون لإنشاء ومعالجة وتحليل أنطولوجيات OWL. يتضمن مُحلِّلًا هيكليًا مدمجًا للاستدلال الفعال والخفيف، بالإضافة إلى أغلفة لبرامج الاستدلال المعروفة المبنية على جافا مثل HermiT وPellet وJFact وOpenllet.

المحررون

واجهات