[2006]_[]_[史忠植]_[]_一种分布式动态描述逻辑[J]

计算机研究与发展

ISSN 100021239ΠCN 1121777ΠTP

Journal of Computer Research and Development 43(9):1603～1608,2006

　收稿日期:2005-06-30;修回日期:2006-03-27

　基金项目:国家自然科学基金项目(60373081,60473005,60573010);国家“九七三”重点基础研究发展规划基金项目(2003CB317004);国家

“八六三”高技术研究发展计划基金项目(2003AA115220);广东省自然科学重点基金项目(04105503);广西青年科学基金项目(桂科青0640030)

一种分布式动态描述逻辑

蒋运承

1,2

　史忠植3　汤　庸1　王　驹

2

1(中山大学计算机科学系　广州　510275)

2(广西师范大学计算机科学与信息工程学院　桂林　541004)3

(中国科学院计算技术研究所　北京　100080)(jiangyc @ics 1ict 1ac 1cn )

A Distributed Dynamic Description Logic

Jiang Yuncheng 1,2,Shi Zhongzhi 3,Tang Y ong 1,and Wang J u 2

1(Depart ment of Com puter Science ,S un Yat 2sen U niversity ,Guangz hou 510275)

2(College of Com puter Sciences and Inf orm ation Engineering ,Guangxi Norm al U niversity ,Guilin 541004)3

(Institute of Com puting Technology ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080)

Abstract The current research progresses and the existing problems of description logic (DL ),especially

the insufficiency of using dynamic description logic (DDL )to act as logical foundation for the semantic Web ,are analyzed in this paper 1According to the characteristics and requirement of the semantic Web ,a kind of new description logic ,i 1e 1,distributed dynamic description logic (D3L ),is presented 1The syntax and se 2mantics of D3L are given 1The reasoning mechanism of D3L is mainly studied ,and two kinds of reasoning methods ,the direct reasoning method and the transform reasoning method ,are presented 1Compared with DDL ,the D3L provides more reasonable logic foundation for the semantic Web ,and overcomes the insuffi 2ciency of using DDL to act as logical foundation for the semantic Web 1

K ey w ords description logic ;dynamic description logic ;distributed dynamic description logic ;semantic Web

摘　要　分析了目前描述逻辑(DL )的研究现状和存在的问题,特别是动态描述逻辑(DDL )作为语义

Web 逻辑基础所存在的问题1针对语义Web 的特点和需求,对DDL 进行了扩充,提出了一种新的描述逻辑,即分布式动态描述逻辑(D3L ),给出了D3L 的语法和语义,并研究了D3L 的推理机制,提出了两

种推理方法:直接推理和转化推理1与动态描述逻辑DDL 相比,该D3L 可以为语义Web 提供更为合理的逻辑基础,弥补了DDL 作为语义Web 逻辑基础的不足1

关键词　描述逻辑;动态描述逻辑;分布式动态描述逻辑;语义Web 中图法分类号　TP18

描述逻辑(description logic ,DL )[1]是基于对象的知识表示的形式化工具,也叫概念表示语言或术语逻辑,它吸收了K L 2ON E [2]的主要思想,是一阶谓词逻辑的一个可判定子集,它的重要特征是具有很强的表达能力和可判定性1

目前国内外许多学者对描述逻辑进行了深入研

究,特别是描述逻辑的应用研究1例如,董明楷等

人[3]使用动态描述逻辑建立了一种主体心智模型,包括主体的信念、能力、目标和规划等;为了对动作和规划进行统一表示和推理,Artale 等人[4]对描述逻辑进行了时序扩充,提出了时序描述逻辑,它具有较强的表达能力和可计算性能;H orrocks 等人以描述

逻辑理论为依据,研究了语义Web本体语言的形式语义,提出了与语义Web本体语言DAML+O IL或OWL DL等价的描述逻辑SHO IQ(D)或SHO IN+ (D)[526];Baader等人研究了语义Web的本体语言问题,并明确指出描述逻辑可以作为语义Web的本体语言[7];史忠植等人利用描述逻辑来描述主体服务,提出了基于描述逻辑的主体服务匹配机制[8]; Noia等人针对电子市场的匹配问题,利用描述逻辑理论研究了服务的Abductive匹配问题[9]等1特别值得一提的是,针对分布式环境,Borgida等人提出了一种新的描述逻辑,即分布式描述逻辑(distributed description logic,DiDL)[10211],该DiDL 为分布式、异构的信息集成提供了理论基础1另外,根据语义Web[12]的特点和需求,史忠植等人也提出了一种新的描述逻辑,即动态描述逻辑(dynamic de2 scription logic,DDL)[13],该DDL是一种同时能处理静态知识和动态知识的统一的形式化逻辑框架,它可以为语义Web提供合理的逻辑基础1但是该动态描述逻辑DDL将语义Web看成是一个单一系统,只能处理同构信息,而事实上语义Web是一个分布式系统,它不仅需要处理同构信息,还要能处理异构信息[14]1

基于上述原因,本文对文献[13]提出的动态描述逻辑DDL进行了扩充,使之能处理分布式和异构信息,即在DiDL和DDL的基础上,根据语义Web 的分布式特点和需求,提出了一种新的描述逻辑,即分布式动态描述逻辑(distributed dynamic description logic,DDDL,D3L),该D3L可以为语义Web提供更为合理的逻辑基础1

1　描述逻辑基础

描述逻辑[1]是一种基于对象的知识表示的形式化工具,它建立在概念(concept)和关系(role)之上,其中概念解释为对象的集合,关系解释为对象之间的二元关系1一个描述逻辑系统包含4个基本组成部分:表示概念和关系的构造集;Tbox包含断言;

A box实例断言;Tbox和A box上的推理机制1

一个描述逻辑知识库K=〈T,A〉由两个部分组成:Tbox T和A box A1其中,Tbox是一个关于包含断言的有限集合,具有如下形式:CΑD,这里C和D为概念1通常用C≡D作为CΑD和DΑC 的缩写1A box是实例断言的有限集合,形为C(a),其中C是一个概念,a是一个个体的名字;或者形为P(a,b),其中P为一个原子关系,a,b为两个个体的名字1一般地,描述逻辑依据提供的构造算子,在简单的概念和关系上构造出复杂的概念和关系1分布式描述逻辑DiDL[10211]是传统描述逻辑DL的扩充,即传统描述逻辑DL只考虑一个描述逻辑系统的表示和推理问题,而DiDL则考虑多个描述逻辑系统的表示和推理问题1

动态描述逻辑DDL[13]也是传统描述逻辑DL 的扩充,即在传统描述逻辑DL中增加了对动作的表示和推理1该DDL具有清晰的语义特征,既提供了可判定的推理服务,又能有效地对静态知识和动态知识进行表示和推理1

2　分布式动态描述逻辑

分布式动态描述逻辑(D3L)是对动态描述逻辑的扩充,使之能处理分布式和异构知识1具体来说,假定DDL i,DDL j,…,DDL k是动态描述逻辑系统,其中每个动态描述逻辑系统都有自己的表示形式和推理机制,则D3L就是研究多个动态描述逻辑系统DDL i,DDL j,…,DDL k的统一表示形式和推理机制1

211　D3L的语法

D3L系统包含4个基本组成成分:多个动态描述逻辑DDL i,DDL j,…,DDL k;分布式Tbox;分布式Abox;分布式Tbox和分布式Abox上的推理机制1定义11给定动态描述逻辑DDL i的概念(或关系)C或动作α,以及动态描述逻辑DDL j的概念(或关系)E或动作β,则从i到j(i≠j)的桥规则是下列4种情形之一:

i:C

Α

j:E,称为into2概念(或关系)桥规则;

i:C

Β

j:E,称为onto2概念(或关系)桥规则;

i:α

Α

j:β,称为into2动作桥规则;

i:α

Β

j:β,称为onto2动作桥规则1其中DDL 的概念和动作定义见文献[13]1

说明:桥规则具有方向性,即从i到j的桥规则br ij并不一定是从j到i的桥规则br ji的逆1有关桥规则的性质见文献[10211,14]1

定义21如果x是动态描述逻辑DDL i的个体, y1,y2,…是动态描述逻辑DDL j的个体,则从i到j (i≠j)的个体对应是下列两种情形之一:

i:x→j:y,其中,y∈{y1,y2,…},称为部分个

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