一種使用最小不一致集和可消解相關性的不一致本體推理方法

2023-07-27 14:23:16 1

專利名稱：一種使用最小不一致集和可消解相關性的不一致本體推理方法
技術領域：
本發明涉及一種對不一致本體進行推理的方法，屬於邏輯推理、計算機語義信息 處理等領域，適用於對大規模的不一致本體進行推理操作。
背景技術：
隨著全球資訊網和語義網的發展，網絡上的本體以及本體中的語義信息越來越多，本 體中日益豐富的語義信息以及本體間相互的整合將不可避免的導致不一致性。另一方面， 本體的一個重要目標是模擬人類頭腦中的知識，由於矛盾普遍存在於人類知識中，所以本 體中的不一致性也是合理存在的現象。本體中的推理是網絡智能型應用的基礎，是語義網中最重要的基礎服務，但是在 不一致本體中，使用傳統的推理算法是無法得出有意義的結果的(因為傳統的推理方法採 用得到矛盾的方式進行推理，不一致本體已經含有矛盾，所以傳統方法可從不一致本體中 得到任意結論)，所以一種有效的不一致本體中的推理方法是非常重要的。現有的不一致本體的推理方法主要包括三種l)Yue Ma的超協調推理 (Paraconsistent Reasoning)方法，該方法將目前的本體語言擴展成四值邏輯來進行不 一致本體的推理方法。相對於傳統的二值邏輯真和假，該方法引入兩個新的值不可定義 的(既不為真也不為假)的和過定義的(既為真也為假)。2)GuiIin Qi的不確定推理 (Uncertainty Reasoning)方法，該方法將概率邏輯語言和目前的本體語言結合起來處理 不一致本體的推理問題。3) ZhishengHuang的基於語法選擇函數的推理方法，該方法通過從 不一致本體中選擇一致的子本體來進行推理。前兩種方法必須對現有的邏輯表示語言進行擴展，所以不能直接應用於現有的本 體上。最後一種方法使用簡單的語法選擇函數，選取的子本體包含很多無關的語義信息，此 外，該方法要使用指數級(以本體大小為基數)不一致檢查(InconsistencyChecking)操 作，其複雜性很高，運行性能低，不適合對大規模的不一致本體進行推理。最小不一致集(Minimal Inconsistent Set，簡稱MIS)為不一致本體矛盾的最小 解釋公理集合，最小不一致集為不一致的，並且去除該集合中的任意一個公理，該集合將會 變為一致。根據最小不一致集的定義和本體語言的單調性，本體的一個子公理集合是不一 致的若且唯若它包含一個最小不一致集。所以，可以通過檢查子公理集合是否包含最小不 一致集的方法來進行不一致性的檢查操作，提高推理效率。因此，為彌補傳統的不一致檢查操作方法存在指數級複雜性的不足，本發明基於 可消解相關性來選擇和推理任務密切相關的子公理集合，並使用最小不一致集來進行不一 致檢查的操作，複雜性低，方法執行效率高，適合對大規模的不一致本體進行推理。本發明所述的本體即為傳統意義上的知識庫，它由公理組成，一個公理為傳統意 義上的一條知識或語義信息，對應一階邏輯中的formula。本發明中的所有符號也均在一階 邏輯中有標準的定義。

發明內容
要解決的技術問題為了在不一致本體中進行高效的推理操作，本發明提出使用可消解相關性來選擇 和推理任務相關的子公理集合，並使用最小不一致集來進行不一致檢查的操作，可對大規 模的不一致本體進行高效的推理操作。技術方案本發明的基本思想是首先計算出不一致本體的所有最小不一致集合，對於給定 的一個推理任務，使用可消解相關性來線性的選擇和該推理任務相關的子公理集合，在選 擇過程中，採用最小不一致集合來判斷子公理集合的不一致性，如果子公理集合為不一致 的，則通過去掉最後增加的若干公理來恢復一致性，最後通過在一致的子公理集合上使用 傳統的推理方法得到推理任務的結果。本發明方法的具體步驟為步驟一對於給定的在不一致本體0上的一個推理任務0 I = Φ ？，將給定不一致 本體0中的所有公理和給定公理Φ轉化成一階邏輯的標準式，並計算不一致本體0的所有
最小不一致集；所述的將公理轉化成一階邏輯的標準式的轉化方法為對待轉化公理重複使用 -,3XP(JC) = VX^1jP(JC)、，VxP(X) = 3x^P(x)、，(屍 A Q) = ^P ν，ρ禾口，(屍 ν Q) = ^P Λ，0這四
個規則，直到待轉化公理的形式符合這四個規則等號右邊的形式，得到待轉化公理的一階 邏輯的標準式；所述的χ表示變量，P和Q表示謂詞，]表示否定，Ξ為存在量詞，V為全稱量 詞，Λ表示合取，V表示析取；所述的計算給定不一致本體0的所有最小不一致集的具體過程為步驟1 計算本體0的一個最小不一致集mis ；步驟2 對於最小不一致集mis中每一個公理β，判斷去掉公理β後的本體0是 否一致，如果一致，則本體0保持不變；如果不一致，從本體0中去掉公理β ；步驟3 重複步驟1和步驟2，直至得到本體0中所有的最小不一致集miSl， mis2,…，misn ；其中，下標η表示本體0中包含的最小不一致集的個數；其中，步驟1中所述的計算本體0的一個最小不一致集的具體過程為步驟a 對於本體0中的每一個公理α，判斷去掉公理α後的本體0是否不一致， 如果一致，則本體0保持不變，如果不一致，則從本體0中去掉公理α ；步驟b 重複步驟a，直至遍曆本體0中的所有公理，得到由本體0中剩餘的公理集 合組成的本體0的一個最小不一致集mis ；步驟二 通過使用基於可消解相關性的選擇函數rs線性遞增地選擇和公理，盧 可消解相關的公理集合來得到本體0的一致的子公理集合Σ *，具體為首先，利用基於可 消解相關性的選擇函數rs選擇公理集合^hAA:)；然後，判斷選擇的公理集合^("^,幻和 上一步選擇的公理集合"(，麼&―1)是否相同，如果相同，則得到本體0的一致的子公理集 合Σ* = rs(^,k)，如果不相同，則判斷選擇的公理集合^h(U)是否一致，如果一致，則繼 續遞增地選擇下一個公理集合麼& + 1)並重複上述過程，如果不一致，則去除公理集合 M(^iU)中添加的導致不一致的公理，得到由公理集合中剩餘公理組成的本體0的一致的子公理集合Σ * ；所述的判斷公理集合㈣](U)是否一致的方法是判斷公理集合叫U)是否包含 步驟一中計算得到的不一致本體0的最小不一致集，如果包含任意一個最小不一致集，則 公理集合不一致，否則，公理集合MhA幻一致；所述的添加的導致不一致的公理是指同時包含於最小不一致集和此次選擇的公 理集合《(，麼AO中而不包含於上一步選擇的公理集合M(^AA-I)中的公理；所述的基於可消解相關性的選擇函數rs是以公理識和非負整數k為自變量遞增地 進行公理選擇的函數，所選擇得到的公理集合^(外幻是包含了與公理識對於本體0可消解1 至k步相關的所有公理的集合，滿足樹外ο) = Φ，^(^α) = Γ^α-ι)υψ，其中，Ψ為與公 理識對於本體0可消解k步相關的公理的集合；步驟三採用一階邏輯中傳統的歸約方法計算公理集合Σ *是否蘊含給定公理 Φ，如果公理集合Σ *蘊含給定公理Φ，則得到0| = Φ，否則，得到01 Φ Φ。步驟一中所述的將給定不一致本體0中的所有公理轉化成一階邏輯的標準式和 計算不一致本體0的所有最小不一致集的過程都可以離線進行。有益效果本發明提出了一種不一致本體中的推理方法，使用最小不一致集合來進行本體不 一致性的判斷，大大降低了不一致本體中推理方法的複雜度，提高了推理的性能；通過可消 解相關性選擇和推理任務相關的子公理集合進行推理，由於基於可消解相關性選擇的子公 理集合只包含和推理任務緊密相關的公理，子公理集合的體積較小，推理效率高，推理性能 較好。


圖1 本發明方法的基本流程圖
具體實施例方式給定推理任務0 I = Φ ？(其中0為給定的不一致本體，Φ為給定的公理，I =表 示蘊含)，本發明採用下面的步驟計算得出不一致本體0是否蘊含公理Φ。步驟一將本體0中的所用公理和公理Φ轉化成一階邏輯的標準式並計算本體0 的所有最小不一致集。為了使用後面步驟的可消解相關性，首先要將本體0中的所用公理和公理Φ 轉化成一階邏輯的標準式。轉化方法是對待轉化公理重複使用四個規則，直到無法在 公理上使用這些規則，即待轉化公理的形式符合四個規則中等號右邊的形式，這時就 得到 了 公理的標準式。四個規則為1)= /χ^Ρ(χ)，2) -nVxP(x) 二，
3) -.(ΡΛ0 = ^Ρν^ρ,4)，⑺「^』，卩八，^/其中，所有的符號均在一階邏輯中有標準
的定義，具體為χ表示變量，P和Q表示謂詞，，表示否定，3為存在量詞，V為全稱量詞，Λ表 示合取，V表示析取。為了提高推理效率，同時計算不一致本體0的所有最小不一致集。不一致本體0中的一個最小不一致集的求解方法為對於本體0的每一個公理 α，判斷0-{>}(即去掉公理α後的本體0)是否一致，如果一致，說明公理α包含在某個
6最小不一致集中，則本體0保持不變；如果不一致，則令0 = 0_{ α }(即從本體0中去掉公 理α )，並按上述過程繼續判斷下一個公理。通過對本體0中的所有公理進行如上操作，最 後剩餘的公理就組成本體0的一個最小不一致集mis。這個過程可以用偽代碼描述如下
權利要求
一種使用最小不一致集和可消解相關性的不一致本體推理方法，其特徵在於步驟如下步驟一對於給定的在不一致本體O上的一個推理任務O|＝φ？，將給定不一致本體O中的所有公理和給定公理φ轉化成一階邏輯的標準式，並計算不一致本體O的所有最小不一致集；所述的將公理轉化成一階邏輯的標準式的轉化方法為對待轉化公理重複使用和這四個規則，直到待轉化公理的形式符合這四個規則等號右邊的形式，得到待轉化公理的一階邏輯的標準式；所述的x表示變量，P和Q表示謂詞，表示否定，為存在量詞，為全稱量詞，∧表示合取，∨表示析取；所述的計算給定不一致本體O的所有最小不一致集的具體過程為步驟1計算本體O的一個最小不一致集mis；步驟2對於最小不一致集mis中每一個公理β，判斷去掉公理β後的本體O是否一致，如果一致，則本體O保持不變；如果不一致，從本體O中去掉公理β；步驟3重複步驟1和步驟2，直至得到本體O中所有的最小不一致集mis1，mis2，…，misn；其中，下標n表示本體O中包含的最小不一致集的個數；其中，步驟1中所述的計算本體O的一個最小不一致集的具體過程為步驟a對於本體O中的每一個公理α，判斷去掉公理α後的本體O是否不一致，如果一致，則本體O保持不變，如果不一致，則從本體O中去掉公理α；步驟b重複步驟a，直至遍曆本體O中的所有公理，得到由本體O中剩餘的公理集合組成的本體O的一個最小不一致集mis；步驟二通過使用基於可消解相關性的選擇函數rs線性遞增地選擇和公理可消解相關的公理集合來得到本體O的一致的子公理集合∑*，具體為首先，利用基於可消解相關性的選擇函數rs選擇公理集合然後，判斷選擇的公理集合和上一步選擇的公理集合是否相同，如果相同，則得到本體O的一致的子公理集合如果不相同，則判斷選擇的公理集合是否一致，如果一致，則繼續遞增地選擇下一個公理集合併重複上述過程，如果不一致，則去除公理集合中添加的導致不一致的公理，得到由公理集合中剩餘公理組成的本體O的一致的子公理集合∑*；所述的判斷公理集合是否一致的方法是判斷公理集合是否包含步驟一中計算得到的不一致本體O的最小不一致集，如果包含任意一個最小不一致集，則公理集合不一致，否則，公理集合一致；所述的添加的導致不一致的公理是指同時包含於最小不一致集和此次選擇的公理集合中而不包含於上一步選擇的公理集合中的公理；所述的基於可消解相關性的選擇函數rs是以公理和非負整數k為自變量遞增地進行公理選擇的函數，所選擇得到的公理集合是包含了與公理對於本體O可消解1至k步相關的所有公理的集合，滿足其中，Ψ為與公理對於本體O可消解k步相關的公理的集合；步驟三採用一階邏輯中傳統的歸約方法計算公理集合∑*是否蘊含給定公理φ，如果公理集合∑*蘊含給定公理φ，則得到O|＝φ，否則，得到O|≠φ。FSA00000327263100011.tif,FSA00000327263100012.tif,FSA00000327263100013.tif,FSA00000327263100014.tif,FSA00000327263100015.tif,FSA00000327263100016.tif,FSA00000327263100017.tif,FSA00000327263100018.tif,FSA00000327263100019.tif,FSA000003272631000110.tif,FSA000003272631000111.tif,FSA00000327263100021.tif,FSA00000327263100022.tif,FSA00000327263100023.tif,FSA00000327263100024.tif,FSA00000327263100025.tif,FSA00000327263100026.tif,FSA00000327263100027.tif,FSA00000327263100028.tif,FSA00000327263100029.tif,FSA000003272631000210.tif,FSA000003272631000211.tif,FSA000003272631000212.tif,FSA000003272631000213.tif,FSA000003272631000214.tif,FSA000003272631000215.tif,FSA000003272631000216.tif,FSA000003272631000217.tif
2.如權利要求1所述的一種使用最小不一致集和可消解相關性的不一致本體推理方 法，其特徵在於步驟一中所述的將給定不一致本體0中的所有公理轉化成一階邏輯的標 準式和計算不一致本體0的所有最小不一致集的過程可以離線進行。
全文摘要
本發明涉及一種使用最小不一致集和可消解相關性的不一致本體推理方法。對於給定的一個推理任務，首先，進行公理標準式的轉化並計算出不一致本體的所有最小不一致集；然後，使用可消解相關性來線性地選擇和該推理任務相關的子公理集合，在選擇過程中，採用最小不一致集來判斷子公理集合的不一致性，如果子公理集合為不一致的，則通過去掉最後增加的導致不一致的公理來恢復一致性；最後，通過在一致的子公理集合上使用傳統的推理方法得到推理任務的結果。並且，不一致本體中公理標準式的轉化和最小不一致集的計算都可以離線進行。因此，使用本發明方法進行推理具有複雜性低、方法執行效率高的優點，適合於對大規模的不一致本體進行推理。
文檔編號G06N5/04GK101976374SQ20101052752
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月28日 優先權日2010年10月28日
發明者常威威, 方俊, 郭雷 申請人:西北工業大學