描述邏輯第一章csdn

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)第一章 描述邏輯的介紹摘要：這篇介紹提出了了描述邏輯作為表示知識的形式化工具而發(fā)展的動力，以及用傳統(tǒng)DL創(chuàng)建的所有系統(tǒng)下潛在的一些重要的基本概念。另外，我們還提供讀者關(guān)于整本書的總攬和閱讀的向?qū)?。我們首先闡述描述邏輯和早先的語義網(wǎng)絡(luò)和框架系統(tǒng)的關(guān)系，這代表了該領(lǐng)域的繼承性。我們分析了過去工作所遇到的一些關(guān)鍵問題，然后，我們介紹了描述邏輯語言的特點和相關(guān)的推理技術(shù)。描述邏輯語言被認(rèn)為是知識表示系統(tǒng)的核心，它考慮到DL知識庫的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的推理服務(wù)。然后將看到一些已經(jīng)實現(xiàn)的基

2、于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)和第一個使用類似系統(tǒng)構(gòu)造的應(yīng)用。最后，我們闡述了描述邏輯和計算機(jī)科學(xué)另外領(lǐng)域的關(guān)系。我們也討論了基本的表述語言的一些擴(kuò)展，包括將原先在實現(xiàn)系統(tǒng)中提出的和處理某些應(yīng)用領(lǐng)域提出的一些特性集成進(jìn)形式系統(tǒng)。11簡介在知識表示和推理領(lǐng)域的研究通常關(guān)注能夠有效的建立智能應(yīng)用的提供高層世界描述方法。在這里所說的“智能”指系統(tǒng)在其明確表示的知識中發(fā)現(xiàn)隱含的結(jié)果的能力。這些系統(tǒng)因此被稱為基于知識的系統(tǒng)。知識表示的途徑在20世紀(jì)70年代得到發(fā)展，這也是該領(lǐng)域廣泛流行的時代，這些途徑分為兩個層次：基于邏輯的形式系統(tǒng)，這是從謂詞積分（predicate calculus）可以毫無疑問的用來獲得

3、世界的事實的直覺而演化來的。非基于邏輯的表示的系統(tǒng)，這是從構(gòu)造一個或更多的認(rèn)知概念而發(fā)展的，比如，從人類經(jīng)驗或人類記憶和人類執(zhí)行一些任務(wù)如算法模糊解決而產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和基于規(guī)則的表示系統(tǒng)。盡管這些方法常常為專用的表示系統(tǒng)而開發(fā)的，但最終的形式化通常被期望能服務(wù)于一般的用途。換句話說，從不同的特定的思想（如早期的制造系統(tǒng)）創(chuàng)造的非邏輯系統(tǒng)演化為可作為通用目標(biāo)的工具，期望能應(yīng)用到不同的領(lǐng)域和不同類型的問題。另一方面，因為一階邏輯提供了非常有力和通用的機(jī)制，基于邏輯的途徑從一開始就具有更廣泛的目的。在一個基于邏輯的途徑下，表示語言通常是一階謂詞的一個變量和驗證邏輯序列的推理。在非邏輯途徑下，常?；?/p>

4、用戶圖形接口，知識通過一些ad hoc數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示，推理也通過類似的操縱數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的ad hoc過程來完成。在這些特定的表示系統(tǒng)中，我們發(fā)現(xiàn)了語義網(wǎng)絡(luò)和框架。語義網(wǎng)絡(luò)是在Quillian的工作后發(fā)展的，該工作的目的是通過網(wǎng)絡(luò)形狀的認(rèn)知結(jié)構(gòu)來表示知識和系統(tǒng)的推理。以后的框架系統(tǒng)也有類似的目標(biāo)，該系統(tǒng)依靠一個”框架”的概念作為一個原型和依賴在框架間表示關(guān)系的能力。雖然語義網(wǎng)絡(luò)和框架具有重要的不同的不同點，但是在它們的認(rèn)知直覺動機(jī)和特性上，兩者有很多共同的基礎(chǔ)。事實上，它們都被認(rèn)為是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這里的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)針對的是表示個體的集合和它們之間的關(guān)系。因此，我們使用術(shù)語基于網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)來代表在語義網(wǎng)絡(luò)和框架

5、后潛在的網(wǎng)絡(luò)。由于它們更多的以人思考為中心的起源，基于網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)常被認(rèn)為更具有吸引力以及從實際應(yīng)用的觀點看比邏輯系統(tǒng)更有效率。不幸的是由于它們?nèi)狈_的語義特征而不能完全讓人滿意。由此帶來的最終的結(jié)果是，在許多情況下，盡管具有相同外觀的組件和相同的關(guān)系名稱，而每個系統(tǒng)的行為和另外的系統(tǒng)不相同。這就提出了一個問題即如何給表示系統(tǒng)提供語義，特別是給語義網(wǎng)絡(luò)和框架提供語義，這有一個直覺就是通過挖掘?qū)咏Y(jié)構(gòu)的概念可以獲得表示的靈活性和推理的有效性。一個重要的步驟是在這個方向上認(rèn)識到框架（至少它們的核心特征）能夠依靠一階邏輯賦予語義。這種表示的基本元素以下列為特征的：一元謂詞，表示個體的集合；二元謂詞，表

6、示個體間的關(guān)系。然而，這樣的特點沒有抓住語義網(wǎng)絡(luò)和框架與邏輯相關(guān)的限制。事實上，雖然邏輯是指定這些結(jié)構(gòu)意義的天然的基礎(chǔ)，框架和語義網(wǎng)絡(luò)（大多數(shù)）并不需要所有的一階邏輯的機(jī)制，僅需要它的部分片斷。另外，不同的表示語言的特征將帶來不同的一階邏輯的片斷。這事實帶來的最重要的后果是認(rèn)識到在基于結(jié)構(gòu)的表示中使用的典型的推理形式可以通過特定的推理技術(shù)來完成，而不必需要一階邏輯理論證明。而且，在不同的一階邏輯中的推理導(dǎo)致不同的計算復(fù)雜度問題。后來帶來的實現(xiàn)是，在標(biāo)志術(shù)語系統(tǒng)下開始了描述邏輯領(lǐng)域的研究，重點是使用表示語言建立在建模領(lǐng)域基本的術(shù)語。后來，重點在語言承認(rèn)的基于概念的構(gòu)造集合，提出了概念語言的名稱。

7、在最近幾年，注意力遷移到邏輯系統(tǒng)潛在的屬性上，術(shù)語描述邏輯開始流行。在本書中，我們主要使用術(shù)語“描述邏輯（DL）”來表示系統(tǒng)，但常使用“概念”指一個描述邏輯語言的表示，指代個體的集合；單詞“術(shù)語”表示構(gòu)造的層次結(jié)構(gòu)用來提供重要領(lǐng)域的密集的表示。描述邏輯的研究覆蓋了理論基礎(chǔ)以及知識表示系統(tǒng)的實現(xiàn)和一些領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)。這種開發(fā)已經(jīng)非常成功。最關(guān)鍵的因素是研究的方法學(xué)，這是建立在理論和實踐的相互緊密交互基礎(chǔ)之上的。一方面，不同的基于描述邏輯的實現(xiàn)系統(tǒng)提供給不同表達(dá)能力的描述形式化一個平臺，這些系統(tǒng)也應(yīng)用到不同的應(yīng)用領(lǐng)域（比如自然語言處理，技術(shù)產(chǎn)品或數(shù)據(jù)庫配置）。另一方面，不同的描述形式的形式和計算屬

8、性已經(jīng)得到詳細(xì)的研究，這種研究通常是由使用在某些實現(xiàn)系統(tǒng)中的構(gòu)造(constructors)或在特定應(yīng)用中的這些構(gòu)造的需求來推動的，這些研究的結(jié)果是影響了新的系統(tǒng)的設(shè)計。這本書將要提供一個關(guān)于描述邏輯的徹底的介紹，包括所有以上提到的描述邏輯研究的方面：理論，實現(xiàn)和應(yīng)用。隨后這本書分成一下三個部分：第一部分介紹了描述邏輯的理論基礎(chǔ)，涉及到在這個領(lǐng)域的理論研究方面的一些最新進(jìn)展。第二部分關(guān)注基于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)的實現(xiàn)，描述了基本的描述邏輯的功能，縱覽了基于描述邏輯的最有影響的知識表示系統(tǒng)以及涉及到特殊的實現(xiàn)技術(shù)。第三部分介紹了在設(shè)計一些重要的實用的應(yīng)用中的描述邏輯和基于描述邏輯的系統(tǒng)的實用。

9、在這個介紹章節(jié)的剩余部分，我們預(yù)覽一下在描述邏輯開發(fā)中的主要步驟，介紹了在本書后面部分闡述的主要課題，提供一個閱讀的向?qū)?。特別的，下一節(jié)我們要談到描述邏輯的起源，然后我們將看到基于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)，使用描述邏輯開發(fā)的主要應(yīng)用，基本描述邏輯框架的主要擴(kuò)展以及描述邏輯和其他計算機(jī)科學(xué)的關(guān)系。2從網(wǎng)絡(luò)到描述邏輯這一節(jié)我們首先回憶在描述邏輯研究開始之前開發(fā)的知識表示途徑（也就是語義網(wǎng)絡(luò)和框架）。然后我們提供一個基于Tarski類型的語義的關(guān)于這些途徑的基本元素的簡要介紹。最后，我們討論了為描述邏輯開發(fā)的推理方法的計算復(fù)雜度分析的重要性，這也是這個研究領(lǐng)域一個主要的組成部分。1基于網(wǎng)絡(luò)的表示結(jié)構(gòu)為

10、了提供在網(wǎng)絡(luò)形式中知識表示背后的思想，這里我們談到的是關(guān)于一類普遍的網(wǎng)絡(luò)，避免涉及任何特定的系統(tǒng)。一個網(wǎng)絡(luò)的元素是節(jié)點和連接。典型的，節(jié)點用來標(biāo)志概念，也就是個體對象的類屬或集合，連接用來標(biāo)志它們之間的關(guān)系。在某些情況下，它們中更復(fù)雜的關(guān)系也可以用節(jié)點來表示，這需要和表示概念的節(jié)點仔細(xì)的加以區(qū)分。另外，概念可以有一個唯一特征，通常叫做屬性，屬性是粘附到對應(yīng)的節(jié)點上的。最后，在許多早期的網(wǎng)絡(luò)中，個體對象和知識都是用節(jié)點來表示的。然而，這里我們限制我們的注意力到關(guān)于概念和關(guān)系的知識，延后現(xiàn)在關(guān)于特定個體的知識的看法?，F(xiàn)在我們考慮一個簡單的例子，這個例子的圖形表示如圖1.1，這代表關(guān)于persons

11、，parents，children等的知識。圖中的結(jié)構(gòu)也被稱作術(shù)語學(xué)，事實上，它比表示所包括知識的通用/特定的關(guān)系。例如在Mother和Parent之間的關(guān)系就說明“mothers are parents”，這有時被稱作“IS_A”關(guān)系。IS_A關(guān)系定義了概念之上的層次，提供了“屬性繼承”的基礎(chǔ)：當(dāng)一個概念比另一個概念更特定的，它就繼承了更通用的一個概念的屬性。例如，如果一個person有一個age，那么一個mother也有一個age。這是典型的被稱作(單調(diào)的)繼承網(wǎng)絡(luò)。描述邏輯的一個標(biāo)志特征是它們能表示除IS_A關(guān)系外的更多的概念之間的關(guān)系。例如，在圖1.1中，使用了Brachman和Sch

12、molze的符號，有一個屬性的Parent的概念通常稱為“角色”，通過一個從概念到標(biāo)志hasChild的角色的節(jié)點的連線表示。這個角色有一個“值限制”，用v/r來表示，這個“值限制”表示一個能填充那個角色的某些對象的范圍限制。另外，這個節(jié)點有一個數(shù)字限制用（1,NIL）來表示，第一個數(shù)字是表示children數(shù)目的下限而第二個元素是上限，NIL表示無限的?？偟恼f來，這里的Parent的概念的表示可以看作“一個Parent是至少有一個child的一個person，并且他/她的所有children都是person”。這類關(guān)系從概念延續(xù)到它們的子概念。例如，概念Mother，也就是一個女性的pare

13、nt，是概念Female和Parent的更特定的后代，最終將繼承從Parent到Person之間通過角色hasChild的聯(lián)系；換句話說，Mother繼承了Parent具有的hasChild角色這個限制。概念之間也許具有隱含的關(guān)系。例如，如果我們定義Woman是一個female person的概念，那么每個Mother都是一個Woman。發(fā)現(xiàn)類似這些（許多情況比這個更復(fù)雜）的關(guān)系是知識表示表示系統(tǒng)的任務(wù)。典型的，類似的推理已經(jīng)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的屬性表現(xiàn)出來。在這種情況下，也許會注意到Mother和Woman都和Female及Person聯(lián)接起來，但是Mother到Person的路徑包括節(jié)點Parent

14、,這就比Person更特定化，因此我們可以推論出Mother比Person更特定化。然而，概念之間建立的關(guān)系越復(fù)雜，給這些關(guān)系下一個能夠計算的精確的特征以及如何不會提供錯誤回答而錯誤的認(rèn)識這些關(guān)系也變得越困難。1.2.2基于網(wǎng)絡(luò)的表示結(jié)構(gòu)的一個邏輯說明基于以上的思想建立了實現(xiàn)了許多系統(tǒng)并在多種應(yīng)用中得到使用。結(jié)果，漸漸產(chǎn)生了一個需求，即給在表示系統(tǒng)中使用的結(jié)構(gòu)的含義能夠從這些結(jié)構(gòu)中抽取出來的推理集合一個精確的特征。網(wǎng)絡(luò)意義的精確特征可以由給結(jié)構(gòu)中的元素定義一個語言和給這個語言表示的字符串提供一個解釋器來給定。不過語法可以用不同的集合的不同愛好，但語義使用典型的給定的Tarski類型的語義。關(guān)于

15、語法我們介紹了一種抽象的語言，這類似于其他的邏輯形式化語言。構(gòu)造的基礎(chǔ)的步驟使用兩個分開的a子母符合集表示原子概念，通過指定一元謂詞符號表示。原子角色通過二元謂詞符號來表示；后者用來表示概念之間的關(guān)系。然后使用一些構(gòu)造來構(gòu)造術(shù)語。例如，概念的交集，用CD表示，用來限制個體的集合在那些既屬于C又屬于D中。注意，在描述邏輯的語法中，概念的表示是自由變量。事實上，一個概念的表示說明了所有滿足在表示中指定屬性的個體。因此，CD可以認(rèn)為是一階邏輯語義，C(x)D(x)，這里的變量覆蓋了在解釋的領(lǐng)域的所有個體，由于所有的給體屬于概念C，C(x)為真。在本書中，我們將舉出其他被實現(xiàn)的DL系統(tǒng)接受的具體語法更

16、密切的語法符號，它們也更適合應(yīng)用的開發(fā)。一個例子是Patel-Schneider和Swartout提出了一個基于類似LISP符號的具體的語法，其中比如female person的概念，可以通過(and Person Female)來表示。描述邏輯關(guān)鍵的特征在于建立概念之間的關(guān)系。最基礎(chǔ)的一個就是值限制。例如，一個值限制，寫作R.C，需要所有的載關(guān)系R中的個體具有描述的屬于C的概念。（在技術(shù)上，所有的在關(guān)系R中的個體具有一個概念可以用Cs來描述）。就語義來說，概念被指定了一套理論解釋理論集合：一個概念可以理解為個體的一個集合，角色可以理解為個體對的集合。解釋域可以任意的選擇，域可以是無限制的。解

17、釋域的無限和開放世界假設(shè)是描述邏輯和為數(shù)據(jù)庫開發(fā)的建模語言相區(qū)別的兩個顯著特點（第4章和第16章）。因此，原子概念可以解釋為解釋域的子集，而另外的構(gòu)造概念的語義是通過每個構(gòu)造概念表示的個體的集合來定義的。例如，概念CD 是C和D表示的個體集合的交集，與此類似的，R.C是 在關(guān)系R中的具有屬于用概念C指定的集合的個體集。舉一個例子，我們假設(shè)Female，Person，和Woman是原子概念，hasChild和hasFemaleRelative是原子角色。使用概念的交，并和補(bǔ)操作，我們能夠通過以下的表達(dá)式描述概念“Person that are not female”和“individuals t

18、hat are female or male”：Person Female 和 Female Male 值得提及的是概念的交，并和補(bǔ)也被稱作概念聯(lián)合，概念分離和概念否定，對應(yīng)的，強(qiáng)調(diào)邏輯的關(guān)系。我們現(xiàn)在將我們的注意力轉(zhuǎn)到角色限制上來，我們首先看看數(shù)量角色限制，也就是我們所說的“數(shù)量限制”。大多數(shù)語言提供（全部）存在量詞和值限制使人們能夠描述概念“individuals having a female child”為hasChild.Female ，以及描述概念“individuals all of whose children are female”為hasChild.Female。 為了區(qū)分

19、關(guān)系中每個概念的功能，對應(yīng)著角色的第二個參數(shù)的個體對象可以看作是乘坐角色填充的二元謂詞。如上的表達(dá)式，描述了父母有女性孩子的屬性，屬于概念Female個體對象是角色hasChild的填充。因此，存在量詞和值限制可以標(biāo)志概念之間的關(guān)系。事實上，連接如圖1.1中的Parent和Person之間的角色聯(lián)系可以通過以下的概念表達(dá)式來表示：hasChild.Person hasChild.Person.因而這樣的表達(dá)式標(biāo)志著概念Parent是至少有一個屬于Person的hasChild屬性的個體集合；并且，角色hasChild的所有填充必須是一個Person。最后，注意的是在數(shù)量角色限制中數(shù)量變量沒有明

20、確的指定。一階邏輯中的句子y.R(x,y) C(y)， 其中x是一個在解釋域中跨越所有范圍的自由變量。另一種重要的角色限制是通過數(shù)量限制給定的，這限制了角色填充集合的程度。例如，概念：（hasChild）(hasFemaleRelative)表示了概念“具有至少3個孩子和至多2個親屬的個體集合”。數(shù)量限制有是被看作是描述邏輯一個顯著的特點，盡管可以在其他的如數(shù)據(jù)庫建模語言(顯著得E-R模型)中找到類似的構(gòu)造。除了構(gòu)造正規(guī)的概念表達(dá)式，描述邏輯提供了角色構(gòu)造，例如，建立角色層次。然而，使用角色表達(dá)式一般都限制在概念之間的關(guān)系表達(dá)上。角色的交是形成概念構(gòu)造的一個例子。直觀上理解hasChild h

21、asFemaleRelative生成角色“has-daughter”，這個概念可以表達(dá)如下：Woman 2(hasChild hasFemaleRelative)表示概念“一個至少有兩個女兒的女人”。描述邏輯語言的基礎(chǔ)定義的進(jìn)一步的理解將在第二章中給出。1.2.3推理描述邏輯中最基礎(chǔ)的推理是包含，寫作CD，判斷包含關(guān)系是檢查D(包含者)表示的概念是否比用C(被包含者)表示的概念更廣泛。換句話說，包含關(guān)系檢查第一個概念是否總表示第二個概念的子集。例如，一個人也許有興趣知道是否有Woman Mother。為了驗證這種關(guān)系，人們必須考慮在術(shù)語學(xué)(terminology)中定義的關(guān)系。我們將在下一節(jié)加

22、以解釋，在合適的限制下，一個人能夠能夠直接使用概念表達(dá)式體現(xiàn)這種知識，因此決定概念表達(dá)之間的包含是基本的推理任務(wù)。另外一個概念表達(dá)中典型的推理是概念滿足，這是檢查是否一個概念表達(dá)不是必然表示一個空的概念。事實上，概念滿足是包含的特殊情況，包含者是一個空的概念，意味著一個概念是不滿足的。雖然概念的意義已經(jīng)使用邏輯語義加以指定，但是描述邏輯的推理過程的設(shè)計仍然在相當(dāng)長時間內(nèi)受到了傳統(tǒng)語義網(wǎng)絡(luò)的影響，其中概念被看作是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，角色被看作是網(wǎng)絡(luò)中的連線。概念表達(dá)之間的包含被認(rèn)為是關(guān)鍵的推理，最早的包含算法的思想是將兩個輸入概念轉(zhuǎn)換為標(biāo)簽圖表，然后測試其中的一個是否能夠嵌入進(jìn)另一個，被嵌入的圖表就對

23、應(yīng)著更廣泛的概念（包含者）。這種方法稱為結(jié)構(gòu)化比較，被計算的概念之間的關(guān)系被稱為結(jié)構(gòu)化包含。然而，對此結(jié)構(gòu)化包含作仔細(xì)的分析表明它們表面看起來很完美，但涉及邏輯語義方面并不完整：無論何時當(dāng)返回“是”時，答案是正確的，但當(dāng)它們報告“否”的時候，回答也許就不正確了。換句話說，結(jié)構(gòu)化包含比邏輯包含更弱一些。完整包含算法的需求是基于如下的事實推動的：在使用知識表示系統(tǒng)中，經(jīng)常必要保證系統(tǒng)不會錯誤的驗證包含關(guān)系。因此，計算包含關(guān)系的新算法已經(jīng)不再基于網(wǎng)絡(luò)表示而設(shè)計，而它們也被證明是完整的。類似的算法已經(jīng)通過特定的經(jīng)典集合來開發(fā)用于一階邏輯子集描述邏輯的推理，正如Schmidt-SchauB和Smolka

24、的tableau calculi所作的，以及其他特定的方法。Brachman和Levesque的論文“基于框架的描述語言的包含策略”中認(rèn)為在表示語言的表達(dá)和使用語言在表示上的推理之間存在一個權(quán)衡。換句話說，語言越富有表達(dá)力，推理越困難。他們通過分析FL-(框架語言)提供了這種權(quán)衡的例子，這種語言包括概念的交，值限制和存在兩次的簡單形式。表明了這樣的語言中的包含問題能夠在多項式時間內(nèi)解決，然而增加一個叫做角色限制的構(gòu)造概念到語言中將使包含問題變成一個NP難題（這種擴(kuò)展語言稱為FL）。Brachman和Levesque的論文介紹了至少如下兩個新的思想：知識表示中的“推理效率”可以使用計算復(fù)雜度理論

25、工具加以研究。不同的構(gòu)造概念混合可以產(chǎn)生不同計算屬性的語言。以上觀測的直接結(jié)果是人們能夠形式化的和系統(tǒng)化的研究推理的計算復(fù)雜度和語言的表達(dá)力之間的權(quán)衡，它自己也是也由語言中承認(rèn)的構(gòu)造概念定義的。在初步的論文之后，產(chǎn)生了許多關(guān)于概念語言權(quán)衡的結(jié)果（第2、3章）。這些結(jié)果也使我們形成了對一個廣泛類型概念語言的推理復(fù)雜度的相當(dāng)完整的圖畫。并且，尋找最優(yōu)化權(quán)衡的問題，這個問題稱為關(guān)于給定概念集合的FL-最優(yōu)化擴(kuò)展仍然保持多項式包含，這個工作已經(jīng)得到了廣泛的研究（Donini et al）。這些研究潛在的一個假設(shè)是使用最壞情況復(fù)雜度作為度量描述邏輯中推理效率的手段（更廣泛的是在知識表示形式化中）。這樣的

26、假設(shè)有時因為不能充分說明系統(tǒng)性能和說明更一般情況行為而受到批評（如Doyle 和 Patil）。雖然這個觀測說明單獨的計算復(fù)雜度也許不足以闡述性能問題，但是在描述邏輯中的計算復(fù)雜度的研究將最大程度地使人們對在推理實現(xiàn)工具中的問題具有更深的理解。讓我們來簡要的闡述這個工作的貢獻(xiàn)。首先，描述邏輯推理計算復(fù)雜度的研究將帶來對語言構(gòu)造和它們之間交互屬性的清晰的理解。這不僅從理論角度看是有價值的，而且給予推理過程的設(shè)計的洞察力，對于難于處理的語言構(gòu)造和它們的混合以及處理它們的一般方法一個清晰的提示。其次，通過挖掘用于概念語言中的滿足性檢查的一般技術(shù)已經(jīng)獲得了復(fù)雜度的結(jié)果，這種技術(shù)依賴一種生動積分（tab

27、leau calculus）的形式。這種技術(shù)被證明是對研究算法的正確性和復(fù)雜度都相當(dāng)有用。更特殊的，它提供了關(guān)于語言構(gòu)造概念的一種可變的算法框架。使用此途徑獲得的這種概念滿足和包含的算法直接導(dǎo)致了智能控制策略和優(yōu)化技術(shù)的實際實現(xiàn)應(yīng)用。最近的基于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)都接受生動積分（tableau calculi）。第三，這種形式框架下的病態(tài)情形分析使人們發(fā)現(xiàn)了在實現(xiàn)系統(tǒng)中開發(fā)的算法的不完整性。由此者也證明了為驗證實現(xiàn)定義合適的測試集的有用性。例如，實現(xiàn)系統(tǒng)的比較已經(jīng)從復(fù)雜度分析的結(jié)果中獲益。第二章中介紹了基本的描述邏輯的推理技術(shù)，而第三章則展開了在一些語言中的推理問題的詳細(xì)的復(fù)雜度的分析。在表

28、現(xiàn)力和推理的可處理治安的權(quán)衡和對應(yīng)的圖例技術(shù)的可用范圍被徹底分析和實驗過之后，在描述邏輯推理的理論研究上的關(guān)注發(fā)生了轉(zhuǎn)移。相關(guān)描述邏輯上的興趣轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)庫管理中使用的建模語言。另外，表達(dá)模態(tài)邏輯中嚴(yán)格關(guān)系的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了稱為富表現(xiàn)力描述邏輯的研究。這些語言除了承認(rèn)一般的定義概念的通用機(jī)制（例如，下一節(jié)闡述的循環(huán)定義）還提供了更豐富的形成概念構(gòu)造集合以及形成復(fù)雜角色表達(dá)的構(gòu)造。對這些語言來說，表達(dá)力是足夠的，而新的挑戰(zhàn)是在保留推理的決策力的同時豐富語言。值得指出的是這個新的理論研究的方向是通過一個基于富表達(dá)力的描述邏輯語言構(gòu)造的知識表示系統(tǒng)的實現(xiàn)中的一個對應(yīng)的轉(zhuǎn)移完成的。在第五章中闡述了富表達(dá)力的描

29、述邏輯的推理方法的研究。3描述邏輯中的知識表示前一節(jié)在介紹了一些關(guān)鍵推理技術(shù)的同時介紹了了描述邏輯的基本表示語言。現(xiàn)在我們的目標(biāo)是說明描述邏輯在基于知識的應(yīng)用中是如何有用的，也就是說，一個描述邏輯語言如何應(yīng)用于知識表示系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供一個定義實施推理的知識庫和工具的語言。知識系統(tǒng)的實現(xiàn)包括兩個主要方面。第一個方面在于提供一個知識庫的精確的特征，這包括給系統(tǒng)指定一個精確的知識類型特征，以及清晰的定義系統(tǒng)需要提供的推理服務(wù)系統(tǒng)必須能夠回答各種問題。第二個方面在于提供一個豐富的開發(fā)環(huán)境使用戶能夠從不同的各種服務(wù)中獲益，這些服務(wù)可以使他/她和系統(tǒng)的交互更加有效。這一節(jié)中，我們闡述知識庫的邏輯結(jié)構(gòu)，而系

30、統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用工具的開發(fā)將在下一節(jié)中得到說明。提供給語義網(wǎng)絡(luò)和框架行為精確特征的功能途徑（functional approach）來表示知識是最重要的歷史努力的成果之一（Levesque,1984）。其思想是通過知識庫提供給功能性一個精確的特征，特別的，以及給出獨立于任何實現(xiàn)的基于知識庫執(zhí)行推理的精確特征。實際上，推理系統(tǒng)的功能描述是通過一個稱為“Tell&Ask”的接口來指定的。這樣的一個接口指定了能夠完成知識庫的構(gòu)造操作（Tell操作）和允許個人從基礎(chǔ)知識中獲取信息的操作（Ask操作）。下面我們將接受這個觀點用于標(biāo)志描述邏輯知識庫的定義和它提供的推理服務(wù)。關(guān)于知識庫可以看到緊湊知識和擴(kuò)展知

31、識兩者之間的明顯區(qū)別，前者指關(guān)于問題領(lǐng)域的通用知識，而后者指的是關(guān)于一個特定問題的知識。一個描述邏輯知識庫都是相似的，典型的是由兩個構(gòu)件構(gòu)成的，一個是“TBox”，一個是“ABox”。Tbox用一個術(shù)語學(xué)的形式包含緊湊的知識（由此形成術(shù)語“TBox”，但是“分類學(xué)”也可以使用）并且通過描述概念的一般的屬性定義而構(gòu)造的。由于概念之間的構(gòu)成術(shù)語學(xué)的包含關(guān)系的本質(zhì)，Tbox通常被認(rèn)為具有一種類似格子的結(jié)構(gòu)。這種數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)是通過包含關(guān)系承擔(dān)的，和任何實現(xiàn)沒有關(guān)系。Abox包含擴(kuò)展知識也稱為斷言知識（由此形成術(shù)語“ABox”），這種知識指那種和和討論領(lǐng)域的個體相關(guān)的知識。緊湊知識通常被認(rèn)為是沒有變化的，也

32、就是“與時間無關(guān)的”，而某種程度上擴(kuò)展知識通常被認(rèn)為是暫時的或者是依賴環(huán)境的一個單獨集合，因此是偶然的甚至是不斷變化的。在本節(jié)的剩余部分我們通過分析描述邏輯知識庫的Tbox和Abox來介紹了一個基礎(chǔ)的Tell&Ask接口。1.3.1TBox描述邏輯知識庫的一個關(guān)鍵元素是用來構(gòu)造術(shù)語學(xué)的操作給定的。這種操作直接和在Tbox中宣稱的形式和意義相關(guān)。在Tbox中斷言的基本形式是概念定義，也就是，根據(jù)另外的先前定義的概念來定義一個新的概念。例如，一個女人可以用一個女性的人來定義，如下斷言：Woman PersonFemale這樣的一個斷言通常理解成一個邏輯等式，它提供了判斷一個個體是女人的充分必要條件

33、。這種形式的定義比其他種類的知識表示中使用的形式更強(qiáng)，其他的表示形式只施加了必要條件，這種斷言的強(qiáng)度通常被認(rèn)為是描述邏輯知識庫的一個標(biāo)志特征。因此在描述邏輯知識庫中，一個術(shù)語學(xué)使用以上形式的的概念定義集合構(gòu)成的。然而，通常使用描述邏輯術(shù)語時有一些重要的一般假設(shè)：一個概念名稱僅允許一個定義定義是非循環(huán)的，也就是概念既不能根據(jù)它們自己定義，也不能根據(jù)那些不直接的引用了它們的概念定義。這種限制對許多描述邏輯知識庫都是普遍的，這意味著每個定義的概念(A)能夠通過用定義概念（B）的右邊來替換定義概念(B)來將概念（A）拓展為一個只包含原子概念的復(fù)雜表達(dá)式。Nebel說明了即使像這樣的簡單擴(kuò)展將引起不可避

34、免的復(fù)雜度。然而事實上，紊亂的增長推理復(fù)雜度的定義似乎沒有發(fā)生過。在這種假設(shè)下，推理復(fù)雜度的計算能夠通過從術(shù)語學(xué)的抽象和考慮所有給定概念的完全擴(kuò)展表達(dá)來研究。因此，描述邏輯中的許多推理方法的研究聚焦在概念表達(dá)以及（更特殊的如上面討論的）包含關(guān)系，這可以認(rèn)為是Tbox的基本推理服務(wù)。特別的，構(gòu)造一個屬于的基本任務(wù)是分類，也就是在一個概念分類層次的正確位置上放置一個新的概念。分類可以通過驗證每個已定義的層次中的概念和新的概念之間包含關(guān)系來完成。概念必須放置在最特定的包含新概念的點和新概念包含的最廣泛的概念點之間。概念定義更一般的集合最近受到了一些注意，這是從建立在描述邏輯和另外的形式以及滿足增長的

35、表達(dá)力之間的需求的努力衍生的。特別的，循環(huán)定義的認(rèn)可帶來了斷言的不同語義解釋，眾所周知的最大/最小固定點以及描述語義。雖然不同的語義依賴目標(biāo)應(yīng)用而被接受受到爭議，但是最普通的被接受的一個解釋是描述語義，這僅僅需要所有的斷言在解釋中都滿足。而且，如果放棄定義的左邊只能是一個原子概念名稱的要求的話，可以定義稱為（廣義的）包含公式的形式：CD其中C和D是人以的概念表達(dá)式。注意一個概念定義能夠表達(dá)為兩個包含。這就產(chǎn)生了一些關(guān)注循環(huán)Tbox的決策和實現(xiàn)技術(shù)的理論研究成果，最近的描述邏輯系統(tǒng)承認(rèn)定義概念的相當(dāng)有力的構(gòu)造。這種Tbox的基本推理服務(wù)可以看作是邏輯蘊含，也就是驗證一個原子關(guān)系（例如兩個概念表達(dá)

36、之間的包含關(guān)系）是否是一個Tbox斷言的邏輯推論。第2章中處理了在循環(huán)Tbox語義標(biāo)志中提出的課題，而循環(huán)Tbox的推理技術(shù)也在第2章和第5章得到闡述，其中富表達(dá)描述邏輯也得到介紹。1.3.2ABoxAbox包含關(guān)于感興趣領(lǐng)域的擴(kuò)展知識，也就是說，關(guān)于個體的斷言，通常稱為成員斷言。例如：Female Person(ANN)指出個體ANNA是一個女人。由以上女人的定義，一個人可以從這個斷言中推論出ANNA是一個女人這個概念的實例。類似的，hasChild(ANNA，JACOPO)指定ANNA有個JACOPO的小孩。第一種斷言也稱為概念斷言，而第二種斷言也稱為角色斷言。正如這些例子說顯示的，在Ab

37、ox中可以指定概念斷言和角色斷言的知識。在概念斷言中，通用的概念表達(dá)是允許的，而角色斷言，其中的角色不是一個原子角色而是一個角色表達(dá)式，這是不允許的，這將僅在富表達(dá)力的語言中得到處理。在Abox中基本的推理任務(wù)是實例檢查，這是驗證一個給定的個體是否是一個特定概念的實例。雖然通常也考慮和使用另外的推理服務(wù)，但這些服務(wù)也可以根據(jù)實例檢查來定義。其中我們有知識庫一致性，也就是驗證知識庫中的每個概念是否都承認(rèn)至少一個個體；實現(xiàn)，就是找到一個個體對象是最特定概念的一個實例；檢索，找到為知識庫中某個給定概念實例的個體。這些都可以通過實例檢查的手段來達(dá)到。從計算觀點來看，在一個知識庫中存在的個體使得推理服務(wù)

38、更加復(fù)雜Donini et al，并且也許需要一些Tbox推理技術(shù)的重要擴(kuò)展。Abox中的推理在第3章中得到闡述。值得強(qiáng)調(diào)的是，雖然我們?yōu)榱朔奖銓box的推理服務(wù)分離開來，但Tbox并不能通過對多個非循環(huán)的Tbox使用簡單的替換機(jī)制來處理，推理服務(wù)也許必須考慮所有的在Tbox和Abox中包括的知識，因而對應(yīng)的推理問題變得更復(fù)雜。第5章中闡述了包括Tbox和Abox的一個完整集合，該章也討論了富表達(dá)力的描述邏輯。定義Abox的更普遍的語言也曾被考慮過。提供用于Abox有力邏輯語言的知識表示系統(tǒng)和用于Tbox的一個描述邏輯語言常常被認(rèn)為是混合式推理系統(tǒng)，因為完全不同的知識表示語言也許用于指定不同

39、構(gòu)件中的知識?；旌鲜较到y(tǒng)在20世紀(jì)80年代很流行；后來，這個課題重新獲得了關(guān)注，聚焦在用于概念定義的描述邏輯組件的知識庫和用于個體斷言的邏輯編程組件。只要在知識組件之間存在嚴(yán)格的交互，設(shè)計用于混合知識庫的優(yōu)良的和完整的推理方法就很困難。1.4從理論到實踐：描述邏輯系統(tǒng)知識表示研究的一個直接實踐結(jié)果是構(gòu)造基于知識的應(yīng)用的工具的開發(fā)。正如已經(jīng)提到的，描述邏輯的研究有通過理論結(jié)果和實現(xiàn)系統(tǒng)的緊密聯(lián)系的特征。這是通過在理論，系統(tǒng)實現(xiàn)和基于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)（DL-KRS）的用戶之間緊密的關(guān)系獲得的。推理算法和它們的復(fù)雜度的研究結(jié)果已經(jīng)影響了系統(tǒng)的設(shè)計，推理算法本身的的研究聚焦在對實現(xiàn)系統(tǒng)的能力和限

40、制的仔細(xì)分析上。這一節(jié)，我們首先勾勒出一些知識表示系統(tǒng)的功能，然后，討論DL-KRS的演化。讀者能夠在第7章獲得關(guān)于第一個課題的更深的看法，而第8章提供了基于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)。第9章仔細(xì)研究了更特殊的實現(xiàn)和優(yōu)化技術(shù)。1.4.1基于描述邏輯的知識表示系統(tǒng)的設(shè)計為了了解實現(xiàn)和維護(hù)一個知識表示系統(tǒng)的困難，有必要知道在使用一個知識表示系統(tǒng)的過程中，推理服務(wù)實際上僅僅是一個復(fù)雜系統(tǒng)的一個方面，甚至也許對最終用戶是隱藏的。用戶在開始“按下推理按鈕”操作前，必須對興趣領(lǐng)域建模然后將知識輸入到系統(tǒng)中。更進(jìn)一步，在許多情況下，一個簡單的是/否的回答一點用處也沒有，因此一個簡單使用Tell&Ask的圖表的實

41、現(xiàn)也許是不夠的。因此，從辨別一個合適的知識表達(dá)系統(tǒng)到基于其的應(yīng)用設(shè)計的途徑是復(fù)雜而有要求的。在描述邏輯的情況下，如果目標(biāo)是設(shè)計一個給非描述邏輯專家和需要盡可能快的獲取工作系統(tǒng)的用戶使用的話，情況尤其如此。在20世紀(jì)80年代，當(dāng)基于框架的系統(tǒng)曾經(jīng)到達(dá)商業(yè)產(chǎn)品的程度時，用戶轉(zhuǎn)移到更現(xiàn)代的DL-KRS的負(fù)擔(dān)必須保持很小的程度。因此，一個研究流派強(qiáng)調(diào)描述邏輯系統(tǒng)中圖表使用的重要方面。這種觀點特別針對限制語言表達(dá)力但提供給用戶優(yōu)美的，完整的和有效的推理服務(wù)的系統(tǒng)，第7章進(jìn)一步闡述了在一個適合應(yīng)用開發(fā)的環(huán)境中嵌入描述邏輯語言的課題。要補(bǔ)充的是，近年來有用的描述邏輯系統(tǒng)常常作為一個大的環(huán)境的內(nèi)部組件，該接口

42、能夠完全隱藏描述邏輯語言和它核心的推理服務(wù)。像IMACS和PROSE這樣的系統(tǒng)在分類數(shù)據(jù)和產(chǎn)品配置方面非常成功，對應(yīng)的，并不需要任何用戶了解構(gòu)造它們的描述邏輯表示語言的細(xì)節(jié)。如今，從www中獲取信息的應(yīng)用，其中接口能夠經(jīng)過特殊的設(shè)計用來支持對這類信息的檢索，也隱藏了知識表示和推理組件。另外，一些數(shù)據(jù)建模工具，其中系統(tǒng)提供了更方便的接口，能夠提供基于使用描述邏輯推理引擎模塊具有的推理能力的額外設(shè)施。第III部分討論了利用描述邏輯作為較大系統(tǒng)組件的可能集合；更特殊的，第14章介紹了Web應(yīng)用第15章介紹了自然語言應(yīng)用，而數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中的描述邏輯的推理能力在第16章中得到闡述。1.4.2基于描述邏輯的

43、知識表示系統(tǒng)知識表示的歷史在許多途徑的許多著作中得到了闡述。這里我們分成三代的系統(tǒng)，重點在它們的歷史演化而不是它們的特定功能。我們將其標(biāo)志為前DL系統(tǒng)，DL系統(tǒng)，和當(dāng)代dl系統(tǒng)。第8章中給出了實現(xiàn)系統(tǒng)的詳細(xì)的推理。前描述邏輯系統(tǒng)描述邏輯系統(tǒng)的祖先是KL-ONE，這是語義網(wǎng)絡(luò)到創(chuàng)建的術(shù)語邏輯轉(zhuǎn)移的標(biāo)志。KL-ONE的的影響是深刻的，并被認(rèn)為是完整的語言家族的根基。語義網(wǎng)絡(luò)大約在1966年左右被作為一個用英語單詞表示概念的方式得到介紹，并成為人工智能應(yīng)用領(lǐng)域表示不同概念的流行的框架形式。這個工作中重要的思想得到了進(jìn)化，從表示概念和關(guān)系的名稱節(jié)點和連線到具有繼承屬性的層次網(wǎng)絡(luò)，再到通過一個個體對象“

44、實例化”一個對象的觀點。但是語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)充滿了問題，包括不同構(gòu)造含義的模糊和不兼容性，以及缺乏結(jié)構(gòu)化的水平以使得能稱為獨立于應(yīng)用的推理過程的基礎(chǔ)。在他的博士論文中Brachman和后續(xù)的工作中，Brachman闡述了他所稱為的“認(rèn)識論”的表示，或者是結(jié)構(gòu)化知識的水平。這帶來了一套比“語義”表示更遠(yuǎn)離應(yīng)用和獨立世界知識的結(jié)構(gòu)化知識的原子集合，而比在嚴(yán)格的邏輯語言中可以獲得的原子集更豐富。這個工作的主要結(jié)果是一個新的知識表示框架的產(chǎn)生，其中的原始元素允許比先前的網(wǎng)絡(luò)形式更清晰和更獨立于應(yīng)用的表示。在20世紀(jì)70年代后期，Brachman和他的合作者探索了在KL-ONE系統(tǒng)中的這種框架的應(yīng)用和含義。

45、kl-one系統(tǒng)介紹了隨后的描述邏輯擴(kuò)展工作中涉及到的大多數(shù)關(guān)鍵的概念。例如，這包括概念和角色的觀點以及它們?nèi)绾蜗嗷プ饔茫弧爸迪拗啤焙汀皵?shù)字限制”的重要思想，這種思想修改了在概念定義中的角色的使用；以及關(guān)鍵的包含和分類的推理。它也為后來的TBox和Abox之間的差別及另外的一些極大影響后續(xù)工作的重要概念播下了種子。KL-ONE也是理論和實踐之間堅固的相互影響的最初例子，這種影響也是描述邏輯的歷史標(biāo)志。它受到了邏輯和哲學(xué)的影響（反過來，它自己也影響了哲學(xué)和心理學(xué)的工作），并且在設(shè)計中的一些重要的關(guān)注也使它具有一致性和語義的完美。但是它也在多種應(yīng)用中得到了使用，覆蓋了智能信息表示和自然語言理解及其

46、它。kl-one中的大多數(shù)初始的工作聚焦在概念表示和推理上，僅有很少的一部分注意力投到個體對象的推理上。kl-one系統(tǒng)后面的第一代著重在提供在強(qiáng)有力的基于邏輯的組建和一個特殊的術(shù)語組件之間的清晰區(qū)別的結(jié)構(gòu)。這種系統(tǒng)被稱為混合式系統(tǒng)。一個主要的研究課題是提供在整個知識庫中統(tǒng)一的推理服務(wù)的兩種組件的集成。描述邏輯系統(tǒng)早期的“前DL”系統(tǒng)起源于kl-one，然而它自身是形式化分析語義網(wǎng)絡(luò)的缺點的直接結(jié)果，主要是關(guān)于一個可行的分類算法和充分表示概念的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)。per se，作為緊接著的下一代的描述邏輯系統(tǒng)更多的起源于從檢查KL-ONE和另外一些早期的系統(tǒng)而產(chǎn)生的術(shù)語邏輯理論研究的浪潮。這個工作

47、大約是在1984年開始的，是通過bRACHMAN和LEVESQUE的論文引起的。在描述邏輯語言的表達(dá)力和推理復(fù)雜度之間的權(quán)衡的后續(xù)結(jié)果，更一般的，描述邏輯中復(fù)雜度的來源的辨別，表明對語言構(gòu)造的仔細(xì)挑選很必要以及系統(tǒng)提供的推理服務(wù)受到提供給用戶的概念集的很深影響。因此我們標(biāo)志推理服務(wù)的三種不同的途徑。第一種稱為有限的+完全的，包括那些使用類似的方法限制概念的集合因而包含可能在多項式時間里加以有效的計算的系統(tǒng)。CLASSIC系統(tǒng)是這種系統(tǒng)的最重要的例子。第二種途徑可以表示為表達(dá)力+不完全的，因為這種思想是提供兼顧一個富表達(dá)力的語言和有效的推理。然而，這種系統(tǒng)的缺點是推理算法顯得不完全。這種系統(tǒng)引人

48、注意的例子是loom和BACK。在討論不完全性的一些來源后，這種工作常常同過辨別構(gòu)造或者構(gòu)造的混合表示，設(shè)計完全的推理算法將需要一個保留推理系統(tǒng)完整性的指數(shù)級算法。這種系統(tǒng)（kris）因而被標(biāo)志為表達(dá)力+完全性；它們比不上隨后的其他途徑的效率，但是它們提供了一個在理論研究上開發(fā)的推理技術(shù)的實現(xiàn)的可測試途徑，這在和其它系統(tǒng)促進(jìn)了比較和提供了基準(zhǔn)方面發(fā)揮了重要的作用heinsohn,baader?，F(xiàn)代的描述邏輯系統(tǒng)在現(xiàn)代的DL-KRS中，表示語言的的完整算法的需求已經(jīng)成為關(guān)注的焦點。在數(shù)據(jù)模型和半結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)上的要求描述邏輯表示力對大多數(shù)實際應(yīng)用的重要擴(kuò)展鑒定起著非常重要的作用。標(biāo)是描述邏輯的完整

49、算法的設(shè)計導(dǎo)致了基于生動的技術(shù)的一些重要的擴(kuò)展和一些優(yōu)化技術(shù)的介紹，部分是借鑒于理論證明和描述邏輯的發(fā)展。沿著這個路線的第一個系統(tǒng)的例子是FACT。這個研究也已經(jīng)受到了在描述邏輯和另外的邏輯之間的發(fā)現(xiàn)的新關(guān)系的影響，這帶來了和另外的推理系統(tǒng)的交換標(biāo)準(zhǔn)和實驗比較。第9章詳細(xì)的闡述了在富表達(dá)力的描述邏輯實現(xiàn)中已經(jīng)使用的技術(shù)。1.5使用描述邏輯系統(tǒng)開發(fā)的應(yīng)用在描述邏輯的發(fā)展中的第三個方面是不同領(lǐng)域的應(yīng)用實現(xiàn)。過去多年創(chuàng)建的一些應(yīng)用也許僅僅到達(dá)原型的水平，但是它們中的許多已經(jīng)具有工業(yè)系統(tǒng)的完整性和在制造使用中加以配置?；诿枋鲞壿嫷陌l(fā)展應(yīng)用中的一個關(guān)鍵元素是知識表示系統(tǒng)的使用。我們已經(jīng)強(qiáng)調(diào)，構(gòu)造一個工

50、具用于基于知識的應(yīng)用中的設(shè)計和實現(xiàn)需要許多重要的工作使其能適合交互式開發(fā)，解釋和調(diào)試，接口實現(xiàn)等等。另外，這里我們聚焦在作為一個建模語言的推理邏輯的有效性。一個建模語言應(yīng)該具有必須能夠幫助傳遞潛在含義的直觀語義和語法。最終，與我們已經(jīng)看到過的更接近自然語言的一點不同的語法已經(jīng)被接受，提供基于知識構(gòu)造過程的一個操作視圖的圖形界面已經(jīng)開發(fā)。使用描述邏輯在建模應(yīng)用領(lǐng)域而產(chǎn)生的課題在第10章得到了闡述，并且將在下一個子節(jié)敘述。很自然的一類應(yīng)用共享了在方法學(xué)模式和特定結(jié)構(gòu)或推理能力的設(shè)計上的相似性。因此，我們在1.5.2節(jié)中分別介紹了一些應(yīng)用；這些包括軟件工程，配置，藥品，數(shù)字圖書館和基于web的信息系

51、統(tǒng)。在1.5.3節(jié)中我們考慮了一些描述邏輯發(fā)揮主要作用的應(yīng)用領(lǐng)域；這些包括自然語言處理以及數(shù)據(jù)庫管理，其中描述邏輯在一些方面得到使用。當(dāng)闡述應(yīng)用的設(shè)計時，也值得指出的是在描述邏輯在復(fù)雜應(yīng)用中的使用方式有重要的演化。特別的，最早一代的系統(tǒng)的dl中心的觀點，其中系統(tǒng)是用一單一環(huán)境（由DL系統(tǒng)提供）開發(fā)的，具有在dl系統(tǒng)和其他應(yīng)用之間較松懈的交互關(guān)系。后來，將DL更多的看作是一個組件的途徑變得明顯了，這種觀點下dl系統(tǒng)作為一個較大環(huán)境的一個組件而活動，典型的提供功能，比如數(shù)據(jù)管理，這比用其他技術(shù)實現(xiàn)更有效。這種結(jié)構(gòu)中組件視圖需要在組件間定義一個清晰的接口，也許可以接受不同的建模語言，但是聚焦在實現(xiàn)推

52、理服務(wù)的描述邏輯上，這種服務(wù)可以給應(yīng)用增加有力的能力。顯然的，在以上結(jié)構(gòu)視圖間的選擇依靠即將的應(yīng)用的需求。最后，我們已經(jīng)闡述了描述邏輯的研究從DL-KRS的語言設(shè)計者和開發(fā)者之間的緊密交互中獲益。因此，另外在描述邏輯研究上的發(fā)展的主要影響是由使用dl-krs的應(yīng)用實現(xiàn)而施加的。事實上，在dl應(yīng)用中的工作不僅展示了描述邏輯和dl-krs的效率，而且提供了關(guān)注表示語言和一個實現(xiàn)的dl-krs的特點的弱點的dl團(tuán)體之間的相互反饋。1使用描述邏輯建模為了讓設(shè)計者能夠使用描述邏輯來建模他們的應(yīng)用領(lǐng)域，讓dl構(gòu)造很容易被理解是重要的。這將有助于使傳統(tǒng)的構(gòu)造設(shè)施仍然能夠作為有效的工具使用。最后，我們先前介紹

53、的和現(xiàn)在普遍在描述邏輯社區(qū)中使用的概念不是完全能夠滿足的。正如已經(jīng)指出的，至少有兩個增加描述邏輯的可用性作為一個建模語言的主要選擇：(i)提供一個更類似接近自然語言的語法(ii)實現(xiàn)用戶能夠通過圖形操作指定推理結(jié)構(gòu)的接口在闡述以上兩點可能性之前，首先也闡述一個簡單的注釋。當(dāng)選擇指定知識的方法時，比如自然語言類型的語法，能夠?qū)τ脩舾形?，?yīng)該記住描述邏輯部分上是由于對早期語義網(wǎng)絡(luò)和框架系統(tǒng)的形式語義基礎(chǔ)的缺乏的反應(yīng)需求的。那些早期的系統(tǒng)常常依賴于對類似于自然語言的構(gòu)造或圖形界面的直觀假設(shè)，這最終使它們不能令人滿意。因此，我們需要總記住用戶所使用的對應(yīng)的語言和抽象的dl語法和對應(yīng)的形式語義的結(jié)

54、果應(yīng)該總是清晰的。大多數(shù)dl-krs中已經(jīng)追求一個更可讀的語法。特別的，我們提及到Patel-Schneider等提出的固定的語法，這是基于類似于lisp的概念，其中，例如，女人的概念用(and person female)表示。類似的，概念haschild.female將寫作（all haschild female）。另外，有短小的表達(dá)式，比如（the haschild female），這意味著存在一個唯一女性孩子，并且能夠使用數(shù)量存在限制和數(shù)字限制來表達(dá)。在第10章中這種語法將進(jìn)行仔細(xì)的討論并且在概念的自然語言理解上的可能模糊性的來源一并討論。第二個選擇即提供給用戶一個有形的語法依賴于一個

55、圖形界面。從kl-one系統(tǒng)開始，這種可能性已經(jīng)通過介紹一個圖形化的概念來代表概念和角色以及它們之間的關(guān)系來獲取了。最近，用于描述邏輯的基于web的接口也已經(jīng)被提出；另外，一個xml標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)提出，這不僅對數(shù)據(jù)交換而且提供給充分發(fā)展的web接口用于dl-krs或者將其作為組件而嵌入的應(yīng)用都是合適的。建模語言是提供給設(shè)計者的表達(dá)建模概念的工具。使用描述邏輯建模需要設(shè)計者指定討論領(lǐng)域的概念和標(biāo)志它們和另外概念的關(guān)系和指定個體。既然它們允許個人介紹個體對象核明確定義他們的屬性以及在它們中間表示關(guān)系，概念能夠看作是個體的抽象，描述邏輯作為一個對象中心的建模語言。概念定義提供是描述邏輯的標(biāo)志性特征，因為它

56、提供了必要和充分條件。概念之間基礎(chǔ)的關(guān)系是包含，這允許一個人捕捉不同種類的子類機(jī)制；然而，另外種類的關(guān)系也能建模，比如聚合，具體化和部分-整體集合。描述邏輯中的領(lǐng)域模型嵌入到一個知識庫中。我們已經(jīng)討論了知識庫的tbox/abox的特征?；貞泃bo和abox的作用，它們是由以下的需要而推動的，即區(qū)別關(guān)于興趣領(lǐng)域的通用知識和考慮的在特定的世界/情形下的個體的特定知識。除了tbox/abox，另外在描述邏輯中也已經(jīng)介紹了一些另外的組織知識庫比如上下文和視圖的機(jī)制。描述邏輯提供的建模概念的使用和知識庫的組織將在第10章詳細(xì)闡述。最后，我們回憶描述邏輯作為建模語言在一個大的范圍和另外在編程語言和數(shù)據(jù)庫管

57、理中開發(fā)的建模語言有重疊。然而后來將聚焦在這種關(guān)系上，當(dāng)和另外領(lǐng)域開發(fā)的建模語言相比較時，描述邏輯的標(biāo)志性特點是在于附在其上的推理能力。換句話說，我們認(rèn)為，當(dāng)建模具有普遍重要性，挖掘模型的描述來獲得關(guān)于將來問題結(jié)論的能力是使用描述邏輯的一個特殊的優(yōu)點。1.5.2應(yīng)用領(lǐng)域在許多系統(tǒng)的實現(xiàn)中描述邏輯已經(jīng)得到使用（正在使用），這顯示了它們的實際效果。盡管沒有商業(yè)的平臺能夠用來開發(fā)它們，一些這樣的系統(tǒng)已進(jìn)入到產(chǎn)品使用。軟件工程軟件工程是在at&t領(lǐng)導(dǎo)下的描述邏輯的第一個應(yīng)用領(lǐng)域，他們開發(fā)了classic系統(tǒng)。這個基礎(chǔ)的思想是用一個描述邏輯來實現(xiàn)軟件信息系統(tǒng)，也就是說，一個能夠支持軟件開發(fā)者幫助他/她找

58、到一個大的軟件系統(tǒng)的信息的系統(tǒng)。更具體的，人們發(fā)現(xiàn)軟件開發(fā)中的興趣信息是關(guān)于應(yīng)用領(lǐng)域和特定代碼信息的混合知識。然而，人們能夠自動判斷代碼的結(jié)構(gòu)，而代碼元素和領(lǐng)域概念之間的聯(lián)系需要由用戶指定。描述邏輯的一個最重生動的應(yīng)用是lassie系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許用戶增量的構(gòu)造一個領(lǐng)域概念到代碼實現(xiàn)的概念分類。這個系統(tǒng)由此能夠?qū)τ脩絷P(guān)于代碼的查詢提供有用的針對信息，比如，例如“產(chǎn)生一個撥號音的函數(shù)”。通過挖掘領(lǐng)域的描述，系統(tǒng)檢索信息的能力變得遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過那些用于軟件開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)工具。lassei系統(tǒng)相當(dāng)成功但是極度錯誤，因為工業(yè)軟件的持續(xù)變化的天性使維持知識庫很困難。軟件信息系統(tǒng)和描述邏輯的使用這兩個思想在特定的應(yīng)

59、用中生存下來并已經(jīng)在另外一些后來的系統(tǒng)中使用。描述邏輯使用在軟件工程的應(yīng)用中將在第11章詳細(xì)描述。配置使用描述邏輯用于構(gòu)造基于知識的應(yīng)用的一個重要的領(lǐng)域是配置，這包含了支持通過混合多個組件創(chuàng)建的復(fù)雜系統(tǒng)的設(shè)計的應(yīng)用。配置的任務(wù)是找到一組合適的組件能夠較好的連接起來用于實現(xiàn)一個符合給定特定條件的系統(tǒng)。比如，選擇計算機(jī)組件用于構(gòu)造一個家庭pc就是一個相對簡單的配置任務(wù)。當(dāng)這個數(shù)量，類型和組件的聯(lián)系增長時，配置任務(wù)能夠變得相當(dāng)復(fù)雜。特別的，計算機(jī)配置已經(jīng)存在在第一代專家系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域，并且由此被看作是基于知識的系統(tǒng)的一個標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用領(lǐng)域。配置任務(wù)出現(xiàn)在許多工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，比如電信，汽車工業(yè)，建筑業(yè)，等等。

60、基于dl的知識表示系統(tǒng)符合配置應(yīng)用的開發(fā)需求。特別的，它們能夠使用面向?qū)ο蠹夹g(shù)建模系統(tǒng)組件，這有力的混合了從不完整性的說明到自動檢測不兼容性的推理能力。使用描述邏輯一個人能夠使用組件的分類和用分類學(xué)的方法組織它們的能力。另外，一個基于dl的途徑支持增量的說明和模塊。配置任務(wù)的應(yīng)用需要至少兩個不在dl-krs的原始核心的特征：規(guī)則表示（伴隨著一個規(guī)則繁殖機(jī)制），提供解釋的能力。然而，稱為“行為規(guī)則”的擴(kuò)展現(xiàn)在在dl-krs中很普遍，并且第6章將給出一個精確的語義。dl-krs的解釋能力的重要工作已經(jīng)和配置應(yīng)用聯(lián)系而得到開發(fā)。第12章重點在于使用描述邏輯用于配置任務(wù)的應(yīng)用。醫(yī)藥自從20世紀(jì)80年代