ThS37 090 logic mô tả và ứng dụng trong cơ sở dữ liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC LOGIC MÔ TẢ VÀ ỨNG DỤNG TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU NGÀNH: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MÃ SỐ: ĐẶNG VĂN HUỆ Người hướng dẫn khoa học: TS TRẦN ĐÌNH KHANG HÀ NỘI 2006 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 LỜI CAM ĐOAN Các kết nghiên cứu luận văn, vấn đề mang tính phổ biến mà tác giả đề cập tới dạng định nghĩa khái niệm hoàn toàn mới, vấn đề tham khảo trích dẫn cụ thể Các hình, minh hoạ, ví dụ kết tác giả thực Nội dung đề tài chưa công bố công trình nghiên cứu khác Tác giả xin chịu hoàn toàn trách nhiệm nội dung luận văn Tác giả Đặng Văn Huệ Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 LỜI CÁM ƠN Dưới dẫn dắt thầy, cô giáo trường Đại học Bách khoa Hà Nội đến em hoàn thành luận văn tốt nghiệp Em xin chân thành cám ơn thầy, cô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội nói chung Khoa Công nghệ Thông tin nói riêng tận tình bảo, hướng dẫn cho em năm qua Em xin bày tỏ lòng biết đến thầy giáo Trần Đình Khang, người trực tiếp hướng dẫn em làm luận văn Nếu truyền đạt kiến thức quý báu hướng dẫn tận tình thầy giáo chắn luận văn em khó hoàn thành Tôi xin chân thành cám ơn bạn bè động viên, giúp đỡ thời gian học tập Trường, trình hoàn thành luận văn Mặc dù cố gắng, song chắn luận văn không tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thông cảm ý kiến đóng góp tận tình thầy, cô giáo bạn quan tâm tới lĩnh vực luận văn Hà Nội, ngày 31 tháng 10 năm 2006 Tác giả Đặng Văn Huệ Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -3- MỤC LỤC Nội dung Trang LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC .3 DANH SÁCH CÁC BẢNG DANH SÁCH CÁC HÌNH .6 LỜI GIỚI THIỆU Chương LOGIC MÔ TẢ 10 1.1 GIỚI THIỆU 10 1.2 NGÔN NGỮ THUỘC TÍNH AL 11 1.2.1 Ngôn ngữ mô tả AL 11 1.2.2 Ngữ nghĩa khái niệm AL .12 1.2.3 Họ ngôn ngữ logic mô tả AL 13 1.2.4 Ngôn ngữ mô tả tập logic vị từ bậc .15 1.3 HỆ CƠ SỞ TRI THỨC .15 1.3.1 Kiến trúc hệ logic mô tả 15 1.3.2 Bộ thuật ngữ (TBox) 16 1.3.2.1 Tiên đề thuật ngữ 16 1.3.2.2 Định nghĩa khái niệm 17 1.3.2.3 Mở rộng thuật ngữ 20 1.3.2.4 Đệ quy 22 1.3.2.5 Thuật ngữ với tiên đề bao hàm 22 1.3.3 Bộ khẳng định (ABox) 23 1.3.4 Cá thể 25 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -4- 1.3.5 Suy luận 26 1.3.5.1 Lập luận khái niệm 26 1.3.5.2 Loại trừ TBox 28 1.3.5.3 Lập luận ABox 29 1.3.5.4 Ngữ nghĩa “đóng”, ngữ nghĩa “mở” 30 1.4 CÁC THUẬT TOÁN SUY LUẬN 33 1.4.1 Thuật toán bao hàm cấu trúc 33 1.4.2 Thuật toán tableau 35 1.5 MỞ RỘNG NGÔN NGỮ MÔ TẢ .41 1.5.1 Các constructor vai trò 41 1.5.2 Biểu diễn giới hạn số .42 1.6 NGÔN NGỮ DATALOG 42 1.6.1 Các khái niệm thành phần Datalog 43 1.6.2 Cú pháp chương trình Datalog 44 1.7 TỔNG KẾT CHƯƠNG 46 Chương SƠ LƯỢC VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU 48 2.1 MÔ HÌNH THỰC THỂ - QUAN HỆ 48 2.2 MÔ HÌNH HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG 52 2.3 TỔNG KẾT CHƯƠNG 56 Chương CHUYỂN ĐỔI CƠ SỞ DỮ LIỆU THÀNH CƠ SỞ TRI THỨC CỦA LOGIC MÔ TẢ 57 3.1 MÔ HÌNH HOÁ LƯỢC ĐỒ THỰC THỂ - QUAN HỆ BẰNG LOGIC MÔ TẢ 57 3.2 MỞ RỘNG KHẢ NĂNG BIỂU DIỄN CỦA NGÔN NGỮ MÔ HÌNH HOÁ 63 3.2.1 Tổng quát hoá thực thể 63 3.2.2 Lọc tính chất thuộc cấu trúc IS-A 64 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -5- 3.3 BIỂU DIỄN MÔ HÌNH DỮ LIỆU HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG BẰNG LOGIC MÔ TẢ .64 3.4 CHUYỂN DỮ LIỆU TỪ CƠ SỞ DỮ LIỆU VÀO ABOX CỦA LOGIC MÔ TẢ .66 3.5 TỔNG KẾT CHƯƠNG 72 Chương TRUY VẤN 73 4.1 NGUYÊN TỬ TRUY VẤN, ĐỐI TƯỢNG, CÁ THỂ VÀ BIẾN 73 4.1.1 Nguyên tử truy vấn khái niệm 73 4.1.2 Nguyên tử truy vấn vai trò .74 4.2 TRUY VẤN PHỨC HỢP 75 4.3 HỖ TRỢ MÔ TẢ - ĐỊNH NGHĨA VÀ THUẬT TOÁN 76 4.4 TỔNG KẾT CHƯƠNG 78 KẾT LUẬN .79 CÁC THUẬT NGỮ 80 TÀI LIỆU THAM KHẢO .82 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -6- DANH SÁCH CÁC BẢNG 1.1 Cú pháp ngôn ngữ AL trang 12 1.2 Ngữ nghĩa logic mô tả trang 13 3.1 Bảng thực thể Professor trang 67 3.2 Bảng thực thể Student trang 68 3.3 Bảng thực thể Course trang 68 3.4 Bảng thực thể AdvCourse trang 69 3.5 Bảng quan hệ Teaching trang 69 3.6 Bảng thực thể GradStudent trang 69 3.7 Bảng quan hệ Enrolling trang 69 DANH SÁCH CÁC HÌNH 1.1 Kiến trúc hệ logic mô tả trang 16 1.2 TBox với khái niệm quan hệ gia đình trang 18 1.3 Khai triển TBox quan hệ gia đình Hình 1.2 trang 20 1.4 Bộ khẳng định (ABox) trang 23 1.5 ABox Aoe câu truyện Oedipus trang 30 1.6 Luật biến đổi thuật toán tableau giải toán thoả trang 37 1.7 Ví dụ chứng minh Mother v Parent trang 39 2.1 Lược đồ ER trang 49 2.2 Môt mô hình hướng đối tượng trang 52 3.1 TBox chuyển đổi từ lược đồ ER Hình 2.1 trang 59 3.2 Cơ sở tri thức ALCQI tương ứng với lược đồ Hình 2.2 trang 65 3.3 Thủ tục chuyển liệu từ bảng vào ABox trang 67 3.3 ABox nhận từ việc chuyển đổi liệu thực thể trang 71 4.1 Thủ tục hỗ trợ mô tả Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 trang 76 -7- LỜI GIỚI THIỆU Nghiên cứu lĩnh vực biểu diễn tri thức suy diễn thường tập trung vào phương pháp có khả mô tả “thế giới” mức cao Trong năm gần đây, người ta thường nhắc tới “logic mô tả” (Description logic) phương pháp biểu diễn tri thức hiệu Trong ứng dụng cụ thể có sử dụng logic mô tả, tri thức miền ứng dụng đặc tả khái niệm mối quan hệ Lĩnh vực ứng dụng logic mô tả đa dạng, từ ngày đầu, logic mô tả xem ngôn ngữ với mục đích biểu diễn tri thức suy diễn, phù hợp cho nhiều ứng dụng Tuy nhiên ứng dụng mang tính thương mại đến chưa thực phổ biến Các ứng dụng logic mô tả kể đến công nghệ phần mềm, thiết lập cấu hình, y học, hệ thống thư viện điện tử, hệ thống thông tin web ngữ nghĩa, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, quản trị sở liệu Mối quan hệ logic mô tả sở liệu khăng khít Thực tế, nhu cầu xây dựng hệ thống mà vừa có khả biểu diễn tri thức logic mô tả quản trị sở liệu cần thiết Các hệ quản trị sở liệu giải vấn đề toàn vẹn liệu quản trị số lượng lớn liệu, hệ biểu diễn sở tri thức logic mô tả quản lý tri thức nội hàm Hơn nữa, logic mô tả cung cấp khung chuẩn mà xem gần gũi với ngôn ngữ dùng để mô hình hoá liệu, mô hình thực thể - quan hệ Logic mô tả tương đương với công cụ lập luận Chẳng hạn, việc sử dụng tính quán khái niệm ta xác nhận thực thể có thể thời điểm thiết kế Một yếu tố tăng cường cho hệ quản trị sở liệu logic mô tả ngôn ngữ truy vấn Bằng việc biểu diễn truy vấn sở liệu logic Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -8- mô tả người ta có khả phân loại chúng, xử lý kết thực tối ưu hoá truy vấn Hơn nữa, logic mô tả dùng để biểu diễn ràng buộc câu trả lời nội hàm Trong thời gian qua em có điều kiện tiếp xúc, nghiên cứu logic mô tả Từ nghiên cứu này, nên luận văn em trình bày theo hướng nêu lên vấn đề logic mô tả, sơ lược mô hình sở liệu phổ biến, mối quan hệ sở liệu logic mô tả Do vậy, nội dung luận văn trình bày sau: • Chương Logic mô tả: Đây chương giới thiệu nội dung logic mô tả khái lược logic mô tả, ngôn ngữ logic mô tả, kiến trúc hệ sở tri thức dựa logic mô tả, toán định Đồng thời giới thiệu ngôn ngữ lập trình logic Datalog • Chương Sơ lược sở liệu: Trong chương em xin đề cập cách khái lược hai mô hình sở liệu mô hình liệu thực thể - quan hệ mô hình liệu hướng đối tượng • Chương Chuyển đổi sở liệu thành sở tri thức logic mô tả: Chương giới thiệu phương pháp để biến đổi lược đồ mô hình liệu thực thể - liên kết mô hình hướng đối tượng thành thuật ngữ (TBox) logic mô tả, đồng thời thảo luận việc chuyển đổi liệu sở liệu vào khẳng định (ABox) logic mô tả Chương Truy vấn: Chương thảo luận truy vấn sở tri thức, từ thành phần truy vấn truy vấn nguyên tử khái niệm, truy vấn nguyên tử vai trò đến truy vấn phức hợp biểu thức hội thành phần khái niệm vai trò sở Đồng thời đưa thuật toán nhằm Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -9- chuyển đổi câu truy vấn xây dựng theo cách thể ngôn ngữ lập trình logic Datalog sang biểu diễn mô tả khái niệm logic mô tả Trên phần trình bày luận văn Trên thực tế nhiều vấn đề mở lý thuyết logic mô tả ứng dụng Em hy vọng có điều kiện để tiếp tục sâu vào việc nghiên cứu ứng dụng logic mô tả thời gian tới Cuối cùng, em xin gửi lời cám ơn tới thầy giáo hướng dẫn Tiến sỹ Trần Đình Khang dìu dắt, hỗ trợ giúp đỡ em hoàn thành đề tài Phần trình bày em chắn nhiều thiếu sót, em mong góp ý thày để hoàn thiện tốt đề tài Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -69- Student: StudentID StudentName StudentAge StudentSex StudentAddress S001 Student 1981 Nam Hà Nội S002 Student 1979 Nam Nam Định S003 Student 1973 Nữ Hà Nội S004 Student 1975 Nữ Hà Nội S005 Student 1979 Nam Thái Bình S006 Student 1979 Nữ Bắc Giang Bảng 3.2: Bảng thực thể Student Course: CourseID CourseName CourseStart CourseLong C01 Course a 15/8/2006 C02 Course b 27/8/2006 C03 Course c 8/9/2006 C04 Course d 20/9/2006 C05 Course e 1/10/2006 C06 Course f 22/10/2006 Bảng 3.3: Bảng thực thể Course AdvCourse: AdvCourseID C04 C05 Bảng 3.4: Bảng thực thể AdvCourse Teaching: TaughtBy TeachOf P001 C02 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -70- P002 C04 P003 C01 P004 C05 P005 C03 Bảng 3.5: Bảng quan hệ Teaching GradStudent: GradStudent Degree S002 Degree A S006 Degree A Bảng 3.6: Bảng thực thể GradStudent Enrolling: EnrollIn EnrollOf S001 C01 S001 C02 S001 C03 S001 C06 S002 C01 S002 C04 S002 C05 S003 C01 S003 C02 S003 C06 S004 C02 S004 C06 S004 C03 Bảng 3.7: Bảng quan hệ Enrolling Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -71- Từ bảng quan hệ với liệu ta xây dựng ABox tương ứng với khái niệm, vai trò Hình 3.1 sau: Professor (P001), ProfName(P001, Professor A), ProfAge(P001, 1950), ProfPhoneNum(P001, 9422957) Professor (P002), ProfName(P001, Professor B), ProfAge(P001, 1952), ProfPhoneNum(P001, 8343097) Professor (P003), ProfName(P001, Professor C), ProfAge(P001, 1966), ProfPhoneNum(P001, 5742488) Professor (P004), ProfName(P001, Professor D), ProfAge(P001, 1962), ProfPhoneNum(P001, 7662009) Professor (P005), ProfName(P001, Professor E), ProfAge(P001, 1963), ProfPhoneNum(P001, 8271483) Student(S001), StudentName(S001, Student 1), StudentAge(S001, 1981), StudentSex(S001, Nam), StudentAddress(S001, Hà Nội) Course(C01), CourseName(C01, Course a), CourseStart(C01, 15/8/2006), CourseLong(C01, 4) AdvCourse(C04), AdvCourse(C05) GradStudent(S02), Degree(S02, Degree A) GradStudent(S06), Degree(S06, Degree A) Teaching(1), TaughtBy(1, P001), TeachOf(1, C02) Teaching(2), TaughtBy(2, P002), TeachOf(2, C04) Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -72- Enrolling (1), EnrollIn(1, S001), EnrollOf(1, C01) Enrolling (2), EnrollIn(2, S001), EnrollOf(1, C02) Enrolling (5), EnrollIn(5, S002), EnrollOf(5, C01) Hình 3.4 ABox nhận từ việc chuyển đổi liệu thực thể 3.5 TỔNG KẾT CHƯƠNG Chương giới thiệu phương pháp để chuyển lược đồ mô hình liệu thực thể - quan hệ mô hình liệu hướng đối tượng thành TBox sở tri thức DL, đồng thời xây dựng thuật toán để chuyển đổi liệu từ bảng sở liệu quan hệ vào ABox sở tri thức DL Chương ta thảo luận cách thức thực truy vấn sở tri thức chuyển đổi Chương Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -73- Chương TRUY VẤN 4.1 NGUYÊN TỬ TRUY VẤN, ĐỐI TƯỢNG, CÁ THỂ VÀ BIẾN Các biểu thức truy vấn DL gọi nguyên tử truy vấn (query atoms), hay nói cách đơn giản tiên đề Các nguyên tử hai Nguyên tử tham chiếu đến đối tượng, nguyên tử hai tham chiếu đến hai đối tượng Một đối tượng cá thể ABox biến Các biến buộc vào cá thể ABox mà thoả mãn biểu thức truy vấn Một truy vấn dạng truy vấn hội có dạng Q(X) := q1 ^ ^ qn, với q1, ,qn nguyên tử truy vấn Mỗi nguyên tử truy vấn có dạng C(x) R(x,y), C khái niệm R vai trò x, y cá thể biến X tập biến riêng biệt truy vấn, dùng để trả thể mà người dùng quan tâm Một truy vấn chia làm phần, phần đầu phần thân Phần thân truy vấn biểu thức thiết lập tiên đề Phần đầu truy vấn để trả danh sách thể buộc vào biến 4.1.1 Nguyên tử truy vấn khái niệm Nguyên tử khái niệm loại nguyên tử Một nguyên tử khái niệm dùng để trả cá thể khái niệm Ví dụ ta có truy vấn sử dụng nguyên tử khái niệm Student(x) để trả thể (instances) khái niệm Student sau: ans(x) := Student(x) Giả sử với sở tri thức ta xây dựng chương gồm TBox hình 3.1 ABox hình 3.2, với truy vấn ta câu trả lời là sinh viên: (S001 S002 S003 S004 S005 S006 S007) Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -74- Truy vấn với cá thể: Giả sử ta muốn biết có sinh viên tất mô hình ABox hình 3.2 không Ta truy vấn cách đơn giản là: ans() := student(x) Câu trả lời (True) rỗng (NIL) Trong trường hợp câu trả lời "True" Giả sử ta muốn biết S001 có phải sinh viên không ta thực truy vấn: ans() := Student(S001) Và câu trả lời ta nhận "True" 4.1.2 Nguyên tử truy vấn vai trò Kiểu nguyên tử thứ hai nguyên tử vai trò Đó nguyên tử hai ngôi, tương phản với nguyên tử khái niệm Nguyên tử vai trò dùng để trả cặp filler vai trò từ ABox Giả sử ta tìm tất cặp sinh viên giới tính sở tri thức Ta tạo truy vấn sau: ans(StudID, StudSex) := StudentSex(StudID, StudSex) Câu trả lời là: S001 Nam S002 Nam S003 Nữ S004 Nữ S005 Nam S006 Nam câu truy vấn biểu thức StudtSex(StudID, StudSex) nguyên tử vai trò Nếu ta muốn quan tâm đến sinh viên Nữ, ta thực hiện: ans(X) := StudentSex(X, Nữ) Kết trả là: S003, S004, S006 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -75- Ta truy vấn nguyên tử vai trò dạng đảo để trả giới tính sinh viên 002: ans(X) := StudentSex –(002, X) Kết trả là: Nam 4.2 TRUY VẤN PHỨC HỢP Sau thảo luận nguyên tử truy vấn ta tiếp tục với việc miêu tả phần thân truy vấn Phần thân truy vấn định nghĩa nguyên tử đơn kết hợp phức tạp nguyên tử constructor ^ ,_, :, –, ∀, ∃ Dựa vào sở tri thức chương ta xét ví dụ sau: Ví dụ 1: Cho biết sinh viên có năm sinh 1979 nam ans (x) := Student(x) ^ StudentAge(x, 1979) ^ StudentSex(x, “Nam”) Ta có mô tả khái niệm (áp dụng thuật toán hỗ trợ mô tả mục 4.3) sau: Student u ∃≥1StudentAge u ∀StudentAge.{1979} u ∃ ≥1 StudentSex u ∀StudentSex.{Nam} Kết thu là: S002, S005 Ví dụ 2: Cho biết sinh viên nam sống Nam Định có tuổi với sinh viên nữ ans(x) := Student(x) ^StudentSex(x,{Nam}) ^ StudentAddress(x,{Nam Định}) ^ StudentAge(x,y) ^ StudentAge(z,y) ^ StudentSex(z,{Nữ}) Có thể chuyển phần thân truy vấn thành mô tả khái niệm (áp dụng thuật toán hỗ trợ mô tả mục 4.3): Student u ∃ ≥ 1StudentSex u ∀StudentSex.{Nam} u ∃≥1 StudentAddress u ∀StudentAddress.{Nam Định} u ∃≥ StudentAge u ∀StudentAge.(∃≥1 StudentAge– u ∀StudentAge–.(∃≥1 StudentSex u ∀StudentSex.{Nữ})) Kết thu là: S002 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -76- 4.3 HỖ TRỢ MÔ TẢ - ĐỊNH NGHĨA VÀ THUẬT TOÁN Cho CJ(X, Y) hội nguyên tử khái niệm nguyên tử vai trò, với X biến tách biệt, Y biến tồn Ta nói biến z' kế thừa trực tiếp biến z CJ(X, Y) tồn nguyên tử R(z,z') CJ(X,Y) Quan hệ kế thừa bao đóng quan hệ kế thừa trực tiếp Với x ∈ X, cho s(x) tập kế thừa x mà tập kế thừa biến tồn tại, cho CJ(x) mệnh đề hội nguyên tử CJ(X,Y) gồm có nguyên tử khái niệm dính lứu đến biến s(x) Ta định nghĩa đồ thị G giải thích liên kết biến xuất CJ(X,Y) sau: Các nút đồ thị biến, có cung từ biến đến biến kế thừa trực tiếp Ta nói mệnh đề hội CJ(x) nằm CJ(X,Y) có cấu trúc khi: - Với biến tách biệt x' mà x ≠ x' s(x) \ s(x') = ; s(x) ⊂ s(x') - Đồ thị G giới hạn biến x [ s(x) có gốc x - Mỗi nút kế thừa tách biệt G Ví dụ C(x1) ^ R1(x1,y1) ^ R2(y1, y2) ^ D(y2) cấu trúc có gốc x1 Còn C1(x1) ^ R(x1,y1) ^ R2(y1, x1) R(y,y) cấu trúc Biểu thức hội nguyên tử khái niệm nguyên tử vai trò có cấu trúc thay nguyên tử khái niệm đơn giản theo thuật toán diễn đạt thủ tục "DescriptiveSupport" [10] đây: Procedure DescriptiveSupport (ST(z)) { ST(z) biểu thức nguyên tử khái niệm vai trò có cấu trúc với gốc z biến tồn Y} { Thuật toán trả khái niệm DS nguyên tử khái niệm DS(z)} If ST(z) có dạng: C1(z) ^ ^ Cn(z), với Ci biểu thức khái niệm Then: DS = C1 u u Cn Else If ST(z) có dạng: Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -77- C1(z) ^ ^ Cn(z) ^ R1(z,y11) ^ ^ R1(z,y1n1) ^ ^ Rk(z, yk1) ^ ^ Rk(z,yknk) ^ Tree(y11) ^ ^ tree(y1n1) ^ ^ Tree(yk1) ^ ^Tree(yknk), với Tree(yij) biểu thức hội nguyên tử có cấu trúc gốc yij Then: for i ∈ [1 k] do: for j ∈ [1 ni] do: DSij := DescriptiveSupport(Tree(yij)) DS := C1 u u Cn u (≥ n1R1) u u (≥nkRk) u ∀R1.(DS11 u u DSn11) u u ∀Rk.(D1k u u DSnkk) return DS { trả lại mô tả ST(z)} return DS(z) { trả lại nguyên tử DS ST(z)} Hình 4.1: Thủ tục hỗ trợ mô tả Chẳng hạn, xét biểu thức hội nguyên tử khái niệm vai trò đây, với x1 biến tách biệt y1 y2 biến tồn tại: C(x1) ^ R1(x1,y1) ^ R2(y1, y2) ^ D(y2) Biểu thức có cấu trúc gốc x1 Ta có khái niệm trả cách áp dụng thuật toán DescriptiveSupport sau: C u (≥1R1) u ∀R1.((≥1R2) u ∀R2.D) hay ta viết lại dạng chuẩn sau: C u (≥1R1) u ∀R1.(≥1R2) u ∀R1.∀R2.D Ta xét tiếp truy vấn sau: Ví dụ 3: Tìm sinh viên học môn học Ans(x) :- Student(x) ^ =3 EnrollIn(x, _) Mô tả logic sau: Student u ∃=3 EnrollIn Kết là: S002, S003, S004 Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -78- Ví dụ 4: Tìm sinh viên học giáo sư có tên “Professor C” Ans(x) :- Student(x) ^ EnrollIn(y,x) ^ EnrollOf(y,z) ^ teachOf(z,w) ^ ProfessorName(w,{Professor B}) Luật truy vấn biểu diễn DL sau: Student u ∃≥1EnrollIn– u ∀EnrollIn–.(∃≥1 EnrollOf u ∀EnrollOf.(∃≥1teachOf u ∀teachOf.(∃≥1 ProfessorName u ∀ProfessorName.{Professor C}))) Kết là: S001, S002, S003 4.4 TỔNG KẾT CHƯƠNG Ở Chương 4, ta thảo luận truy vấn sở tri thức, từ thành phần truy vấn truy vấn nguyên tử khái niệm, truy vấn nguyên tử vai trò đến truy vấn phức hợp biểu thức hội thành phần khái niệm vai trò sở Chương đưa thuật toán nhằm chuyển đổi câu truy vấn xây dựng theo cách thể ngôn ngữ lập trình logic Datalog sang biểu diễn mô tả khái niệm logic mô tả Cũng xem xét ví dụ cụ thể có áp dụng thuật toán hỗ trợ mô tả (DescriptiveSupport) đưa Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -79- KẾT LUẬN Trong đề tài em giới thiệu cách tương đối đầy đủ họ logic mô tả ALC, thảo luận khả biểu diễn sở tri thức ngôn ngữ AL; đồng thời giới thiệu ngôn ngữ lập trình tương thích để biểu diễn sở tri thức logic mô tả, ngôn ngữ Datalog Đề tài trình bày khẳ ứng dụng logic mô tả biểu diễn mô hình sở liệu, sở liệu quan hệ sở liệu hướng đối tượng Đề tài đưa phương pháp biến đổi sở liệu thành sở tri thức dựa logic mô tả, biểu diễn liệu bảng sở liệu quan hệ thành kiện ABox sở tri thức Đề tài thảo luận khả thực truy vấn thông qua cách thức biểu diễn ngôn ngữ Datalog, biến đổi luật Datalog thành mô tả khái niệm logic mô tả Với khả biểu diễn, truy vấn logic mô tả ta suy rộng rằng, sở liệu biến đổi thành sở tri thức, với ngữ nghĩa truy vấn phong phú Tuy nhiên, công việc làm được, đề tài mang tính lý thuyết Em chưa xây dựng chương trình DEMO, nên chắn chưa hoàn toàn thuyết phục Vì vậy, kế hoạch công việc tương lai để hoàn thiện sâu, ứng dụng ngôn ngữ suy diễn (chẳng hạn Prolog, Datalog, Racer ) để xây dựng sở tri thức cụ thể dựa sở liệu cụ thể Trong đề tài chắn nhiều hạn chế, em mong thầy, cô bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến cho em để tiếp tục hoàn thiện đề tài Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -80- CÁC THUẬT NGỮ Tiếng việt Tiếng Anh Bài toán bao hàm Subsumtion Bài toán không giao Disjointness Bài toán không thoả Unsatisfiability Bài toán thoả Satisfiability Bài toán tương đương Equivalence Bộ khẳng định Assertional box (ABox) Bộ thuật ngữ Terminological box (TBox) Cơ sở liệu mở rộng Extensional Database (EDB) Cơ sở liệu tăng cường Intensional Database (IDB) Cơ sở tri thức Knowledge base Chuẩn hoá Normalization Chuyên biệt hoá khái niệm Concept specialization Giới hạn lớn At most of Giới hạn nhỏ At least of Giới hạn số lượng Number restriction Hàm diễn dịch Interpretation function Hạng thức Term Hội Conjunction Khái niệm Concept Khái niệm đáy Bottom concept Khái niệm đỉnh Top concept Khái niệm nguyên thuỷ Primitive concept Khái quát hoá Generalization Khẳng định Assertion Không chứa mâu thuẫn Clash-free Logic mô tả Description logic Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -81- Lượng từ tồn Existential quantification Lượng từ với Universal quantification Mâu thuẫn Clash Mô hình Model Mở rộng Expansion Terminological knowledge Ngôn ngữ biểu diễn tri thức thuật ngữ representation language Ngôn ngữ khái niệm Concept language Ngôn ngữ thuộc tính Attributed language Nguyên tử, nguyên tố Atom Ngữ nghĩa Semantics Phép diễn dịch Interpretation Phủ đinh Negation Quan hệ Relationship Thể Instance Thuật ngữ Terminology Thuật toán cấu trúc Structural algorithm Tiên đề khái niệm Terminological axiom Tuyển Disjunction Vai trò Role Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -82- TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Nguyễn Văn Ba, Phân tích thiết kế hệ thống thông tin, Nhà xuất Đại học Quốc gia Tiếng Anh [2] Alex Borgida, (1995),Description logics in data management, IEEE Trans on Know and Data Engineering [3] Alex Borgida and Ronald J Brachman, Conceptual modeling with description logics, In Baader et al [4] Catriel Beeri, Alon Y Levy and Marie-Christine Rousset (1997), Rewriting queries using views in description logics, In Proceedings of the Sixteenth Symposium on Principles of Database Systems, (PODS’97) [5] Diego Calvanese, Maurizio Lenzerini, Daniele Nardi, Description Logics For Conceptual Data Modeling, Dipartimento di Informatica e Sistemistica, Universita di Roma, “La Sapienza”,Via Salaria 138 10098, Roma, Italy [6] Diego Calvanese, Giuseppe De Giacomo, Domenico Lembo, Maurizio Lenzerini, Riccardo Rosati, Data Complexity of Query Answering in Description Logics, Faculty of Computer Science, Free University of Bozen-Bolzano, Piazza Domenicani 3, 39100 Bolzano, Italy Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -83- [7] Diego Calvanese, Giuseppe De Giacomo, and Maurizio Lenzerini (2000), Answering queries using views over description logics knowledge bases, In Proc of AAAI [8] Franz Baader, Diego Calvanese, Deborah McGuinness, Daniele Nardi, and Peter Patel-Schneider (2003), The Description Logic HandBook Theory, Implementation and Applications, Hardback [9] Francesca A Lisi and Floriana Esposito, On Learning in AL-log, Dipartimento di Informatica, Universit`a degli Studi di Bari, Italy [10] Marie Christine Rousset, Backward Reasoning in Aboxes for Query Answering, L.R.I Computer Science Laboratory C.N.R.S, University of Paris, Sud Building Orsay Cedex, France [11] Mathieu Roger, Ana Simonet, Michel Simonet, Bringing together Description Logics and Databases in an Object Oriented Model, Laboratory TIMC-IMAG- Osiris Team, La Tronche Cedex [12] Mathieu Roger, Ana Simonet, Michel Simonet, A Description Logicslike Model for a Knowledge and Data Management System, TIMCIMAG Faculté de Médecine de Grenoble, 38706 La Tronche Cedex France Viết thuê luận văn thạc sĩ Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 [...]...-10- Chng 1 LOGIC Mễ T 1.1 GII THIU Logic mụ t l thut ng mi nht trong h biu din tri thc (KR), trc khi cm t logic mụ t ph bin nh hin nay, ngi ta núi n logic mụ t di nhng cm t nh ngụn ng biu din tri thc thut ng hay ngụn ng khỏi nim Logic mụ t c ng dng rt hiu qu trong cỏc h thng trớ tu nhõn to, h thng biu din tri thc ng ngha Cỏc h thng ny... 1.3.1 Kin trỳc h logic mụ t Vit thuờ lun vn thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 yj -16- Nh ta bit rng h logic mụ t l cỏc h thng thụng tin cú s dng logic mụ t biu din tri thc Cỏc h ny s dng kh nng biu din mnh m ca logic mụ t, kt hp vi cỏc th tc suy din to nờn tớnh linh hot ca chỳng Nh vo logic mụ t ngi ta thit lp lờn nhng h thng khỏi nim ca lnh vc ng dng Mt h c s tri thc c biu din bng logic mụ t cha... 0972.162.399 -25- 1.3.4 Cỏ th ụi khi, cỏc cỏ th khụng nhng c dựng trong ABox m cũn trong ngụn ng mụ t, vỡ vy ngi ta a ra cỏc b to khỏi nim (constructor) dựng cỏc cỏ th xut hin trong h thng Mt trong nhng constructor c bn ú l tp hp, vit l: {a1, , an} trong ú a1, , an l tờn cỏc cỏ th Tp cỏ th c din dch l: { a1, , an}I = {a1I, , anI} Vớ d, bng tp hp trong ngụn ng mụ t ta cú th nh ngha khỏi nim cỏc thnh viờn... rỳt ra nhng tri thc ỳng n v cỏc khỏi nim v cỏc cỏ th nu cú th chi tit hn, ta s ln lt tỡm hiu tng vn trong logic mụ t Trc ht l cỏc ngụn ng nh ngha khỏi nim, tip theo l v c s tri thc c xõy dng bng logic mụ t v cỏc th tc suy din cho cỏc bi toỏn quyt nh 1.2 NGễN NG THUC TNH AL Nhng khỏi nim phc tp trong logic mụ t c xõy dng bng ngụn ng thuc tớnh AL (Attributive Language) hoc cỏc ngụn ng m rng ca AL Ta... 0972.162.399 -26- 1.3.5 Suy lun H biu din tri thc da trờn logic mụ t cú th thc hin cỏc dng suy lun c bit Nh ó trỡnh by, h c s tri thc bao gm TBox v ABox cú ng ngha tng ng vi tp hp cỏc tiờn trong logic v t bc nht Nh vy, ging nh bt k tp hp tiờn no khỏc, nú cng cha tri thc tim n m bng suy lun cú th lm cho nú rừ rng Vớ d, t TBox trong Hỡnh 1.2 v ABox trong hỡnh 1.4 ngi ta cú th kt lun rng Mary l ngi b, mc... v c s tri thc theo logic mụ t cú s tng ng Lc ca c s d liu cú th so sỏnh vi TBox trong logic mụ t, cũn cỏc minh d (instance) ca c s d liu thc cú th c so sỏnh vi ABox Tuy nhiờn, ng ngha ca ABox khỏc vi ng ngha thụng thng ca cỏc minh d (instance) c s d liu Cỏc instance c s d liu biu din chớnh xỏc mt din dch, ú l cỏc lp v cỏc quan h trong lc c biu din bi cỏc i tng v cỏc b (bn ghi) trong instance, cũn... quan h gia ỡnh trong Hỡnh 1.2 Mnh 1.1 [8] Gi T l mt b thut ng khụng cha chu trỡnh v T' l b thut ng m rng ca nú, khi ú: * T v T ' cú cựng cỏc tờn nh ngha (symbol tờn) v khỏi nim c s (Symbol c s); * T v T ' tng ng nhau; * C T v T ' u xỏc nh Chng minh: Cho T1 l mt thut ng Gi s A C v B D l cỏc nh ngha trong T1 B xut hin trong C Cho C l mt khỏi nim thu c bng vic thay th cỏc s kin ca B trong C bng D,... s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -19- Vớ d trờn bao gm mt chu trỡnh Thụng thng, chỳng ta nh ngha trong thut ng T nh sau: Cho A, B l cỏc khỏi nim nguyờn t xut hin trong T Ta núi rng A s dng trc tip B trong T nu B xut hin bờn phi thut ng ca A, T cha chu trỡnh khi v ch khi tn ti mt khỏi nim nguyờn t trong T m s dng li chớnh khỏi nim ú Ngc li ta gi thut ng ú l khụng cú chu trỡnh Vit thuờ lun vn thc... khng nh v PETER l hasChild(PETER, HARRY), thỡ trong c s d liu c hiu l mt biu din thc t PETER ch cú mt ngi con l HARRY; trong ABox khng nh trờn li c hiu l HARRY l con ca PETER Vit thuờ lun vn thc s Luanvanaz@mail.com - 0972.162.399 -31- Tuy nhiờn, ABox cú nhiu mụ hỡnh, mt trong nhng mụ hỡnh l HARRY l ngi con duy nht, mụ hỡnh khỏc thỡ HARRY cú anh ch em biu din trong ABox HARRY l con duy nht ta thờm vo... im l "úng" nhỡn nhn rừ hn ng tớnh m ca ng ngha trong ABox ta xột mt vớ d da trờn cõu truyn thn thoi Hy Lp, Oedipus Trong mt ngụi lng nh, cõu chuyn k li Oedipus ó git cha v ly ngi m tờn l Iokaste v cú con tờn l Polyneikes vi b ta ra sao Cui cựng Polyneikes cng cú con tờn l Thersandros Ta gi s rng ABox Aoe c biu din trong Hỡnh 1.5 biu din s b s thc ny Trong ABox khng nh rng Oedipus l k git cha cũn Thersandros