專利名稱：一種使用最小不一致集和可消解相關(guān)性的不一致本體推理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對(duì)不一致本體進(jìn)行推理的方法，屬于邏輯推理、計(jì)算機(jī)語義信息 處理等領(lǐng)域，適用于對(duì)大規(guī)模的不一致本體進(jìn)行推理操作。
背景技術(shù)：
隨著萬維網(wǎng)和語義網(wǎng)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)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(dǎo)致不一致性。另一方面， 本體的一個(gè)重要目標(biāo)是模擬人類頭腦中的知識(shí)，由于矛盾普遍存在于人類知識(shí)中，所以本 體中的不一致性也是合理存在的現(xiàn)象。本體中的推理是網(wǎng)絡(luò)智能型應(yīng)用的基礎(chǔ)，是語義網(wǎng)中最重要的基礎(chǔ)服務(wù)，但是在 不一致本體中，使用傳統(tǒng)的推理算法是無法得出有意義的結(jié)果的(因?yàn)閭鹘y(tǒng)的推理方法采 用得到矛盾的方式進(jìn)行推理，不一致本體已經(jīng)含有矛盾，所以傳統(tǒng)方法可從不一致本體中 得到任意結(jié)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?，F(xiàn)有的不一致本體的推理方法主要包括三種l)Yue Ma的超協(xié)調(diào)推理 (Paraconsistent Reasoning)方法，該方法將目前的本體語言擴(kuò)展成四值邏輯來進(jìn)行不 一致本體的推理方法。相對(duì)于傳統(tǒng)的二值邏輯真和假，該方法引入兩個(gè)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(jié)合起來處理 不一致本體的推理問題。3) ZhishengHuang的基于語法選擇函數(shù)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(jìn)行推理。前兩種方法必須對(duì)現(xiàn)有的邏輯表示語言進(jìn)行擴(kuò)展，所以不能直接應(yīng)用于現(xiàn)有的本 體上。最后一種方法使用簡(jiǎn)單的語法選擇函數(shù)，選取的子本體包含很多無關(guān)的語義信息，此 外，該方法要使用指數(shù)級(jí)(以本體大小為基數(shù))不一致檢查(InconsistencyChecking)操 作，其復(fù)雜性很高，運(yùn)行性能低，不適合對(duì)大規(guī)模的不一致本體進(jìn)行推理。最小不一致集(Minimal Inconsistent Set，簡(jiǎn)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，并且去除該集合中的任意一個(gè)公理，該集合將會(huì) 變?yōu)橐恢?。根?jù)最小不一致集的定義和本體語言的單調(diào)性，本體的一個(gè)子公理集合是不一 致的當(dāng)且僅當(dāng)它包含一個(gè)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(jìn)行不一致性的檢查操作，提高推理效率。因此，為彌補(bǔ)傳統(tǒng)的不一致檢查操作方法存在指數(shù)級(jí)復(fù)雜性的不足，本發(fā)明基于 可消解相關(guān)性來選擇和推理任務(wù)密切相關(guān)的子公理集合，并使用最小不一致集來進(jìn)行不一 致檢查的操作，復(fù)雜性低，方法執(zhí)行效率高，適合對(duì)大規(guī)模的不一致本體進(jìn)行推理。本發(fā)明所述的本體即為傳統(tǒng)意義上的知識(shí)庫，它由公理組成，一個(gè)公理為傳統(tǒng)意 義上的一條知識(shí)或語義信息，對(duì)應(yīng)一階邏輯中的formula。本發(fā)明中的所有符號(hào)也均在一階 邏輯中有標(biāo)準(zhǔn)的定義。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題為了在不一致本體中進(jìn)行高效的推理操作，本發(fā)明提出使用可消解相關(guān)性來選擇 和推理任務(wù)相關(guān)的子公理集合，并使用最小不一致集來進(jìn)行不一致檢查的操作，可對(duì)大規(guī) 模的不一致本體進(jìn)行高效的推理操作。技術(shù)方案本發(fā)明的基本思想是首先計(jì)算出不一致本體的所有最小不一致集合，對(duì)于給定 的一個(gè)推理任務(wù)，使用可消解相關(guān)性來線性的選擇和該推理任務(wù)相關(guān)的子公理集合，在選 擇過程中，采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，則通過去掉最后增加的若干公理來恢復(fù)一致性，最后通過在一致的子公理集合上使用 傳統(tǒng)的推理方法得到推理任務(wù)的結(jié)果。本發(fā)明方法的具體步驟為步驟一對(duì)于給定的在不一致本體0上的一個(gè)推理任務(wù)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(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式，并計(jì)算不一致本體0的所有
最小不一致集；所述的將公理轉(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式的轉(zhuǎn)化方法為對(duì)待轉(zhuǎn)化公理重復(fù)使用 -,3XP(JC) = VX^1jP(JC)、，VxP(X) = 3x^P(x)、，(尸 A Q) = ^P ν，ρ禾口，(尸 ν Q) = ^P Λ，0這四
個(gè)規(guī)則，直到待轉(zhuǎn)化公理的形式符合這四個(gè)規(guī)則等號(hào)右邊的形式，得到待轉(zhuǎn)化公理的一階 邏輯的標(biāo)準(zhǔn)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??；所述的計(jì)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(jì)算本體0的一個(gè)最小不一致集mis ；步驟2 對(duì)于最小不一致集mis中每一個(gè)公理β，判斷去掉公理β后的本體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 重復(fù)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(biāo)η表示本體0中包含的最小不一致集的個(gè)數(shù)；其中，步驟1中所述的計(jì)算本體0的一個(gè)最小不一致集的具體過程為步驟a 對(duì)于本體0中的每一個(gè)公理α，判斷去掉公理α后的本體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 重復(fù)步驟a，直至遍歷本體0中的所有公理，得到由本體0中剩余的公理集 合組成的本體0的一個(gè)最小不一致集mis ；步驟二 通過使用基于可消解相關(guān)性的選擇函數(shù)rs線性遞增地選擇和公理，盧 可消解相關(guān)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，利用基于可 消解相關(guān)性的選擇函數(shù)rs選擇公理集合^hAA:)；然后，判斷選擇的公理集合^("^,幻和 上一步選擇的公理集合"(，么&―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(xù)遞增地選擇下一個(gè)公理集合么& + 1)并重復(fù)上述過程，如果不一致，則去除公理集合 M(^iU)中添加的導(dǎo)致不一致的公理，得到由公理集合中剩余公理組成的本體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(jì)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(gè)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(dǎo)致不一致的公理是指同時(shí)包含于最小不一致集和此次選擇的公 理集合《(，么AO中而不包含于上一步選擇的公理集合M(^AA-I)中的公理；所述的基于可消解相關(guān)性的選擇函數(shù)rs是以公理識(shí)和非負(fù)整數(shù)k為自變量遞增地 進(jìn)行公理選擇的函數(shù)，所選擇得到的公理集合^(外幻是包含了與公理識(shí)對(duì)于本體0可消解1 至k步相關(guān)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(shí)對(duì)于本體0可消解k步相關(guān)的公理的集合；步驟三采用一階邏輯中傳統(tǒng)的歸約方法計(jì)算公理集合Σ *是否蘊(yùn)含給定公理 Φ，如果公理集合Σ *蘊(yùn)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(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式和 計(jì)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(jìn)行。有益效果本發(fā)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(jìn)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復(fù)雜度，提高了推理的性能；通過可消 解相關(guān)性選擇和推理任務(wù)相關(guān)的子公理集合進(jìn)行推理，由于基于可消解相關(guān)性選擇的子公 理集合只包含和推理任務(wù)緊密相關(guān)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(fā)明方法的基本流程圖
具體實(shí)施例方式給定推理任務(wù)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(yùn)含)，本發(fā)明采用下面的步驟計(jì)算得出不一致本體0是否蘊(yùn)含公理Φ。步驟一將本體0中的所用公理和公理Φ轉(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式并計(jì)算本體0 的所有最小不一致集。為了使用后面步驟的可消解相關(guān)性，首先要將本體0中的所用公理和公理Φ 轉(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式。轉(zhuǎn)化方法是對(duì)待轉(zhuǎn)化公理重復(fù)使用四個(gè)規(guī)則，直到無法在 公理上使用這些規(guī)則，即待轉(zhuǎn)化公理的形式符合四個(gè)規(guī)則中等號(hào)右邊的形式，這時(shí)就 得到 了 公理的標(biāo)準(zhǔn)式。四個(gè)規(guī)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(hào)均在一階邏輯中有標(biāo)準(zhǔn)
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(shí)計(jì)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(gè)最小不一致集的求解方法為對(duì)于本體0的每一個(gè)公理 α，判斷0-{>}(即去掉公理α后的本體0)是否一致，如果一致，說明公理α包含在某個(gè)
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 )，并按上述過程繼續(xù)判斷下一個(gè)公理。通過對(duì)本體0中的所有公理進(jìn)行如上操作，最 后剩余的公理就組成本體0的一個(gè)最小不一致集mis。這個(gè)過程可以用偽代碼描述如下
權(quán)利要求
一種使用最小不一致集和可消解相關(guān)性的不一致本體推理方法，其特征在于步驟如下步驟一對(duì)于給定的在不一致本體O上的一個(gè)推理任務(wù)O|＝φ？，將給定不一致本體O中的所有公理和給定公理φ轉(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式，并計(jì)算不一致本體O的所有最小不一致集；所述的將公理轉(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)式的轉(zhuǎn)化方法為對(duì)待轉(zhuǎn)化公理重復(fù)使用和這四個(gè)規(guī)則，直到待轉(zhuǎn)化公理的形式符合這四個(gè)規(guī)則等號(hào)右邊的形式，得到待轉(zhuǎn)化公理的一階邏輯的標(biāo)準(zhǔn)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??；所述的計(jì)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(jì)算本體O的一個(gè)最小不一致集mis；步驟2對(duì)于最小不一致集mis中每一個(gè)公理β，判斷去掉公理β后的本體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重復(fù)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(biāo)n表示本體O中包含的最小不一致集的個(gè)數(shù)；其中，步驟1中所述的計(jì)算本體O的一個(gè)最小不一致集的具體過程為步驟a對(duì)于本體O中的每一個(gè)公理α，判斷去掉公理α后的本體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重復(fù)步驟a，直至遍歷本體O中的所有公理，得到由本體O中剩余的公理集合組成的本體O的一個(gè)最小不一致集mis；步驟二通過使用基于可消解相關(guān)性的選擇函數(shù)rs線性遞增地選擇和公理可消解相關(guān)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，利用基于可消解相關(guān)性的選擇函數(shù)rs選擇公理集合然后，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(xù)遞增地選擇下一個(gè)公理集合并重復(fù)上述過程，如果不一致，則去除公理集合中添加的導(dǎo)致不一致的公理，得到由公理集合中剩余公理組成的本體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(jì)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(gè)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(dǎo)致不一致的公理是指同時(shí)包含于最小不一致集和此次選擇的公理集合中而不包含于上一步選擇的公理集合中的公理；所述的基于可消解相關(guān)性的選擇函數(shù)rs是以公理和非負(fù)整數(shù)k為自變量遞增地進(jìn)行公理選擇的函數(shù)，所選擇得到的公理集合是包含了與公理對(duì)于本體O可消解1至k步相關(guān)的所有公理的集合，滿足其中，Ψ為與公理對(duì)于本體O可消解k步相關(guān)的公理的集合；步驟三采用一階邏輯中傳統(tǒng)的歸約方法計(jì)算公理集合∑*是否蘊(yùn)含給定公理φ，如果公理集合∑*蘊(yùn)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(quán)利要求1所述的一種使用最小不一致集和可消解相關(guān)性的不一致本體推理方 法，其特征在于步驟一中所述的將給定不一致本體0中的所有公理轉(zhuǎn)化成一階邏輯的標(biāo) 準(zhǔn)式和計(jì)算不一致本體0的所有最小不一致集的過程可以離線進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種使用最小不一致集和可消解相關(guān)性的不一致本體推理方法。對(duì)于給定的一個(gè)推理任務(wù)，首先，進(jìn)行公理標(biāo)準(zhǔn)式的轉(zhuǎn)化并計(jì)算出不一致本體的所有最小不一致集；然后，使用可消解相關(guān)性來線性地選擇和該推理任務(wù)相關(guān)的子公理集合，在選擇過程中，采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，則通過去掉最后增加的導(dǎo)致不一致的公理來恢復(fù)一致性；最后，通過在一致的子公理集合上使用傳統(tǒng)的推理方法得到推理任務(wù)的結(jié)果。并且，不一致本體中公理標(biāo)準(zhǔn)式的轉(zhuǎn)化和最小不一致集的計(jì)算都可以離線進(jìn)行。因此，使用本發(fā)明方法進(jìn)行推理具有復(fù)雜性低、方法執(zhí)行效率高的優(yōu)點(diǎn)，適合于對(duì)大規(guī)模的不一致本體進(jìn)行推理。
文檔編號(hào)G06N5/04GK101976374SQ20101052752
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者常威威, 方俊, 郭雷 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)