Tài liệu Logic mô tả ứng dụng trong web ngữ nghĩa

1 LUẬN VĂN THẠC SỸ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan bản luận văn này là kết quả nghiên cứu của bản thân tôi dưới sự hướng dẫn của Ts.Trần Đình Khang. Nếu có gì sai phạm tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Người làm cam đoan Vũ Minh Yến Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 1 2 LUẬN VĂN THẠC SỸ MỤC LỤC Trang DANH SÁCH BẢNG ....................................................................................... 5 DANH SÁCH HÌNH VẼ .................................................................................. 6 LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 7 LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... 9 Chương 1. TỔNG QUAN VỀ LOGIC MÔ TẢ 1.1. Giới thiệu........................................................................................... 10 1.2. Cú pháp logic mô tả .......................................................................... 11 1.3. Ngữ nghĩa .......................................................................................... 15 1.4. Cơ sở tri thức và chuẩn hoá............................................................... 16 1.4.1. Bộ thuật ngữ (TBox) .............................................................. 17 1.4.2. Bộ quan hệ (RBox) ................................................................ 20 1.4.3. Bộ khẳng định (ABox) ........................................................... 22 1.4.4. Cơ sở tri thức .......................................................................... 22 1.5. Kiến trúc hệ logic mô tả .................................................................... 23 1.6. Các thủ tục quyết định trong logic mô tả .......................................... 24 1.7. Giải thuật tableaux ............................................................................ 27 1.8. Tổng kết chương ............................................................................... 31 Chương 2. LOGIC MÔ TẢ ỨNG DỤNG TRONG WEB NGỮ NGHĨA 2.1. Tổng quan về web ngữ nghĩa ............................................................ 33 2.1.1. Nguồn gốc và mục tiêu của web ngữ nghĩa ........................... 33 2.1.2. Web ngữ nghĩa là gì? ............................................................. 35 2.1.3. Kiến trúc của web ngữ nghĩa ................................................. 39 2.2. Nội dung xây dựng web ngữ nghĩa ................................................... 44 Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 2 LUẬN VĂN THẠC SỸ 3 2.2.1. Chuẩn hoá các ngôn ngữ biểu diễn dữ liệu (XML) và các siêu dữ liệu (RDF) trên Web ........................................... 44 2.2.2. Chuẩn hoá các ngôn ngữ biểu diễn Ontology cho Web ngữ nghĩa ................................................................................ 45 2.2.3. Phát triển nâng cao Web ngữ nghĩa ....................................... 45 2.3. Logic mô tả là cơ sở logic của web ngữ nghĩa ................................. 46 2.3.1. Tại sao lại là Logic mô tả? .................................................... 48 2.3.2. Logic mô tả là cơ sở của ngôn ngữ Ontology ....................... 52 2.4. Tổng kết chương ............................................................................... 55 Chương 3. NGÔN NGỮ OWL DL 3.1. Khái niệm về ontology ...................................................................... 56 3.2. Ngôn ngữ SHOIN(D) ........................................................................ 60 3.2.1. Miền cụ thể............................................................................. 60 3.2.2. Cú pháp .................................................................................. 61 3.2.3. Ngữ nghĩa ............................................................................... 64 3.3. Ngôn ngữ OWL DL .......................................................................... 66 3.3.1. Cú pháp .................................................................................. 67 3.3.2. Ngữ nghĩa ............................................................................... 70 3.4. Tổng kết chương ............................................................................... 70 Chương 4. VÍ DỤ MINH HOẠ 4.1. Giới thiệu về công cụ PROTÉGÉ và bộ lập luận RACER .............. 71 4.1.1. Công cụ PROTÉGÉ .............................................................. 71 4.1.2. Bộ lập luận RACER .............................................................. 72 4.2. Sử dụng công cụ Protégé và bộ lập luận RACER để hỗ trợ phát triển Web ngữ nghĩa trên cơ sở logic mô tả ............................ 73 4.2.1. Hỗ trợ xây dựng Ontology .................................................... 73 4.2.2. Truy vấn Ontology và ứng dụng trong Web ngữ nghĩa ........ 77 Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 3 LUẬN VĂN THẠC SỸ 4 4.3. Tổng kết chương .............................................................................. 79 KẾT LUẬN .................................................................................................... 80 DANH SÁCH THUẬT NGỮ ....................................................................... 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 83 Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 4 5 LUẬN VĂN THẠC SỸ DANH SÁCH BẢNG Tên bảng Trang 1.1. Cú pháp ngôn ngữ thuộc tính AL 12 1.2. Một số luật bổ sung 13 1.3. Các khái niệm trong gia đình 13 1.4. Cú pháp ngôn ngữ S 14 1.5. Ngữ nghĩa của các khái niệm ngôn ngữ S 15 1.6. Mở rộng các khái niệm trong gia đình 19 1.7. Luật chuyển về dạng chuẩn phủ định 27 1.8. Các luật lan truyền của ALC 28 1.9. Các luật lan truyền của ngôn ngữ S 30 3.1. Cú pháp ngôn ngữ SHOIN(D) 63 3.2. Cơ sở tri thức của SHOIN(D) 64 3.3. Ngữ nghĩa của các khái niệm SHOIN(D) 65 3.4. Các mô tả thuộc tính đối tượng OWL DL 67 3.5. Các mô tả thuộc tính lớp OWL DL 68 3.6. Các tiên đề và các sự kiện của OWL DL 69 3.7. Một Ontology ví dụ trong cú pháp trừu tượng của OWL DL 69 Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 5 6 LUẬN VĂN THẠC SỸ DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình vẽ Trang 1.1. Kiến trúc hệ logic mô tả 23 2.1. Một đề xuất nguồn gốc Web với CERN 36 2.2. Sơ đồ phát triển tính thông minh của dữ liệu 37 2.3. Kiến trúc của Web ngữ nghĩa 39 2.4. Bộ ba RDF 41 2.5. Đồ thị RDF gồm hai mệnh đề 42 4.1. Các khái niệm của Ontology Dongvat 73 4.2. Sự phân cấp các khái niệm 74 4.3. Các thuộc tính của Ontology Dongvat 74 4.4. Các cá thể của Ontology Dongvat 74 4.5. Kiểm tra tính thoả của Ontology Dongvat 75 4.6. Thứ bậc các khái niệm trước và sau khi phân lớp 76 Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 6 7 LUẬN VĂN THẠC SỸ LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian gần đây, logic mô tả được nhắc đến như một loại hình biểu diễn tri thức hiệu quả. Logic mô tả cung cấp khả năng biểu diễn tri thức thông qua các khái niệm, các quan hệ và các luật cú pháp tương ứng với khả năng của từng ngôn ngữ. Logic mô tả ngày càng được phát triển và ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống ứng dụng thông minh. Một trong số những hướng nghiên cứu chính được quan tâm dựa trên ý tưởng biểu diễn tri thức theo lĩnh vực và phải được đặc trưng hóa thành các lớp đối tượng và mối quan hệ giữa chúng, các lớp được sử dụng để mô tả lĩnh vực quan tâm được tổ chức theo cấu trúc phân cấp. Bên cạnh khả năng hỗ trợ biểu diễn thông tin một cách hiệu quả, logic mô tả còn cho phép thực hiện các dịch vụ suy diễn với độ phức tạp tính toán phù hợp. Cùng với các ứng dụng trong nhiều lĩnh vực như: mô hình hoá, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, công nghệ phần mền, y học, ... logic mô tả đang rất được các nhà nghiên cứu quan tâm ứng dụng trong quá trình phát triển Web ngữ nghĩa. Web ngữ nghĩa là một hệ thống Web mới đang được xây dựng với ý tưởng quản lý hiệu quả nguồn tài nguyên khổng lồ của World Wide Web hiện tại và trong tương lai, cho phép máy có thể hiểu được các tài nguyên và có thể xử lý một cách tự động. Logic mô tả hỗ trợ thiết kế, tích hợp và triển khai Ontology, mà Ontology có thể hiểu là một bộ từ vựng để biểu diễn ngữ nghĩa tài liệu Web. Ontology có vai trò then chốt để máy có thể hiểu được tài nguyên trên Web. Logic mô tả đóng vai trò là nền tảng logic để xây dựng các ngôn ngữ biểu diễn Ontology và khả năng lập luận mạnh của nó đảm bảo chất lượng của các Ontology ứng dụng trong Web ngữ nghĩa. Hiện nay đã có một số hệ thống thử nghiệm nhằm biểu diễn ngữ nghĩa tài nguyên Web trên cơ sở logic mô tả như: RACER, FACT, PROPÉTÉ, ... Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 7 8 LUẬN VĂN THẠC SỸ Trong luận văn này, em đã tìm hiểu về logic mô tả và khả năng ứng dụng của nó trong Web ngữ nghĩa theo bố cục như sau: Chương 1. Tổng quan về logic mô tả. Chương này em trình bày về các nội dung cơ bản liên quan đến logic mô tả như: cú pháp, ngữ nghĩa của các ngôn ngữ logic mô tả cơ sở như AL, ALC, S; kiến trúc một hệ logic mô tả; các bài toán quyết định trong logic mô tả và các thuật toán tableaux cho bài toán thoả của ngôn ngữ ALC và ngôn ngữ S. Chương 2. Logic mô tả ứng dụng trong Web ngữ nghĩa. Chương này trình bày tổng quan về Web ngữ nghĩa như: nguồn gốc, vai trò, mục tiêu của Web ngữ nghĩa; bản chất của Web ngữ nghĩa là gì; các nội dung xây dựng Web ngữ nghĩa. Tiếp theo, là trình bày về vai trò của logic mô tả trong quá trình xây dựng Web ngữ nghĩa. Chương 3. Ngôn ngữ OWL. Chương này giới thiệu một ngôn ngữ biểu diễn Ontology trên Web ngữ nghĩa (OWL DL), ngôn ngữ này sử dụng nền tảng cơ sở là logic mô tả SHOIN(D). Chương 4. Ví dụ minh hoạ. Chương này em đưa ra một ví dụ về hỗ trợ của logic mô tả trong việc xây dựng, phát triển Ontology, và ứng dụng trong Web ngữ nghĩa trên công cụ Protégé có kết hợp với bộ lập luận RACER. Do thời gian tìm hiều và nghiên cứu về logic mô tả và về Web ngữ nghĩa còn hạn chế nên trong luận văn còn có những thiếu sót. Em rất mong được sự đánh giá và góp ý bổ sung của các thầy giáo, cô giáo và các bạn để luận văn được hoàn thiện hơn. Hà nội, ngày tháng 11 năm 2005 HỌC VIÊN THỰC HIỆN Vũ Minh Yến Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 8 9 LUẬN VĂN THẠC SỸ LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thày cô giáo khoa Công nghệ thông tin trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã giảng dạy, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại trường. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo, Ts. Trần Đình Khang, người đã trực tiếp hướng dẫn, chỉ bảo, giúp đỡ em hoàn thành luận văn này. Em xin chân thành cảm ơn! Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 9 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ Chương 1 TỔNG QUAN VỀ LOGIC MÔ TẢ 1.1. Giới thiệu Logic mô tả đầu tiên được phát triển nhằm cung cấp ý nghĩa cho các mạng ngữ nghĩa, đã đưa ra các biểu diễn được cấu trúc và các biểu diễn này có thể được kết hợp với các công cụ lập luận cho hiệu quả cao. Trước đây, "logic mô tả" được đề cập đến dưới các tên khác như "ngôn ngữ biểu diễn tri thức thuật ngữ" hay "ngôn ngữ khái niệm". Tương ứng với từng tên là những sự quan tâm khác nhau. Với "ngôn ngữ biểu diễn tri thức thuật ngữ", người ta muốn nói đến ngôn ngữ dùng để biểu diễn các tri thức thông qua việc xây dựng các thuật ngữ trong miền ứng dụng. Hay với "ngôn ngữ khái niệm", người ta lại nói tới ngôn ngữ để hình thành khái niệm. Hiện nay, khi những chú ý được chuyển vào các tính chất nằm trong các hệ logic thì cái tên logic mô tả đã trở nên quen thuộc. Logic mô tả được ứng dụng đặc biệt hiệu quả trong các hệ thống thông minh, và gần đây với ý tưởng xây dựng hệ thống web thế hệ mới: web ngữ nghĩa, với mục đích tăng khả năng liên kết giữa các trang web và khả năng hiểu nội dung các tài liệu web của máy tính, logic mô tả đóng vai trò là nền tảng logic để bổ sung ngữ nghĩa và đã thu hút được sự quan tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu trong lĩnh vực này. Logic mô tả cung cấp khả năng biểu diễn tri thức và suy diễn để rút ra được các tri thức đúng đắn trong miền ứng dụng. Việc biểu diễn tri thức được xây dựng từ các khái niệm, các quan hệ nguyên thuỷ và các luật xây dựng khái niệm. Các luật này được gọi là ngôn ngữ xây dựng khái niệm. Bên cạnh các khái niệm và các quan hệ còn có các khẳng định, thể hiện mối quan hệ Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 10 LUẬN VĂN THẠC SỸ 11 giữa các khái niệm, các quan hệ với các cá thể hay giữa các cá thể với nhau. Logic mô tả còn cung cấp khả năng lập luận và suy diễn các tri thức được biểu diễn ở trên. Khả năng biểu diễn tri thức tỉ lệ thuận với độ phức tạp tính toán của các dịch vụ suy diễn của hệ logic mô tả tương ứng. Để xây dựng một hệ thống logic mô tả người ta đã tổng kết lại ba bước quan trọng sau: - Xác định các khái niệm từ các khái niệm nguyên thuỷ, các quan hệ nguyên thuỷ và các cá thể ban đầu. - Sử dụng một ngôn ngữ xây dựng khái niệm để hình thành những khái niệm phức tạp. - Sử dụng các thủ tục suy luận để rút ra những tri thức đúng đắn về các khái niệm và các cá thể nếu có thể. Chủ yếu là quan hệ bao hàm giữa hai khái niệm hoặc quan hệ giữa các cá thể và khái niệm hay giữa một cặp cá thể và một quan hệ. Tóm lại, logic mô tả là họ của các hệ hình thức biểu diễn tri thức cơ sở logic, được thiết kế để biểu diễn và lập luận tri thức của một miền ứng dụng bằng phương pháp có cấu trúc. Chúng dựa trên một họ ngôn ngữ chung được gọi là ngôn ngữ mô tả, cung cấp một tập các toán tử để xây dựng các khái niệm (tương ứng là các lớp) và các mô tả quan hệ (hay thuộc tính). Các mô tả đó có thể được sử dụng trong các tiên đề và các khẳng định của cơ sở tri thức logic mô tả và có thể được lập luận về cơ sở tri thức logic mô tả bằng các hệ thống logic mô tả. 1.2. Cú pháp logic mô tả Cơ sở của logic mô tả là các mô tả khái niệm và mô tả quan hệ, thường gọi tắt là khái niệm và quan hệ. Một cách trực quan, một khái niệm biểu diễn một lớp các đối tượng có chung một số đặc trưng, một quan hệ biểu diễn một Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 11 12 LUẬN VĂN THẠC SỸ quan hệ hai ngôi giữa các đối tượng hoặc giữa các đối tượng với các giá trị dữ liệu. Ví dụ: ConNguoi là một khái niệm, Cocon là một quan hệ. Một ngôn ngữ mô tả bao gồm: các khái niệm (kí hiệu: C), các quan hệ (kí hiệu:R) và các cá thể (kí hiệu: I), cùng với một tập các toán tử (các luật cú pháp) để xây dựng các mô tả khái niệm và quan hệ còn gọi là các khái niệm, các quan hệ phức. Như vậy, ta có thể xây dựng các khái niệm phức, các quan hệ phức từ các khái niệm, các quan hệ cơ sở ban đầu, các khái niệm và các quan hệ cơ sở này được gọi là các khái niệm nguyên thuỷ và các quan hệ nguyên thuỷ. Các khái niệm và các quan hệ phức có thể được đặt tên là một xâu vắn tắt để tiện sử dụng. Các ngôn ngữ mô tả phân biệt với nhau bằng các luật cú pháp mà chúng cung cấp. Ngôn ngữ mô tả đầu tiên được gọi là ngôn ngữ thuộc tính AL, là ngôn ngữ mô tả có các luật cú pháp đơn giản nhất. Ngôn ngữ thuộc tính AL Họ ngôn ngữ mô tả ban đầu xuất phát từ ngôn ngữ mô tả đơn giản nhất là ngôn ngữ thuộc tính AL. Các luật cú pháp của ngôn ngữ AL bao gồm: C, D  A Khái niệm nguyên thuỷ Т Khái niệm đỉnh  Khái niệm đáy A Phủ định khái niệm C⊓D Giao khái niệm  R.C Lượng từ với mọi  R.Т Lượng từ tồn tại Bảng 1.1. Cú pháp ngôn ngữ thuộc tính AL Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 12 13 LUẬN VĂN THẠC SỸ Để tăng khả năng xây dựng các khái niệm phức tạp, người ta mở rộng ngôn ngữ AL bằng cách bổ sung thêm các luật cú pháp, và mỗi luật cú pháp mới được kí hiệu là một chữ cái được viết sau AL, khi đó ngôn ngữ mô tả mở rộng có dạng: AL[U][][N[C]. Dạng viết Kí hiệu Hợp khái niệm C⊔D U Lượng từ tồn tại đầy đủ  R.C   nR hoặc  nR N C C Tên Giới hạn số Phủ định bất kỳ Bảng 1.2. Một số luật bổ sung Ví dụ 1.1. Mô tả lại cách sử dụng các luật cú pháp trên để xây dựng các khái niệm phức hợp, đó là các khái niệm trong gia đình. Trong đó, có sử dụng hai khái niệm nguyên thuỷ là con người "ConNguoi", giống cái "GiongCai" và sử dụng một quan hệ nguyên thuỷ là có con "cocon". Nu  ConNguoi ⊓ GiongCai Nam  ConNguoi ⊓ Nu Me  Nu ⊓ cocon.ConNguoi Cha  Nam ⊓ cocon.ConNguoi ChaMe  Cha ⊔ Me ⊓ Ba  Me ⊓ cocon.ChaMe Ong  Cha ⊓ cocon.ChaMe Bảng 1.3. Các khái niệm trong gia đình Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 13 14 LUẬN VĂN THẠC SỸ Ngôn ngữ S Trong các ngôn ngữ logic mô tả gần đây, người ta coi ngôn ngữ S thường được sử dụng như là ngôn ngữ tối thiểu, nó tương đương với ngôn ngữ ALCR+ theo quy ước ở trên. Có nghĩa là ngôn ngữ S có các luật cú pháp của ALC và có bổ sung thêm các tiên đề quan hệ bắc cầu. Cú pháp của ngôn ngữ S như sau: C, D  A Khái niệm nguyên thuỷ Т Khái niệm đỉnh  Khái niệm đáy  C (C) Phủ định bất kỳ C⊓D Giao khái niệm C⊔D (U) Hợp khái niệm  R.C  R.C () Lượng từ với mọi Lượng từ tồn tại đầy đủ Bảng 1.4. Cú pháp ngôn ngữ S Các khái niệm trong Bảng 1.3 cũng thuộc ngôn ngữ S. Ngôn ngữ S cho phép xây dựng các khái niệm từ các quan hệ nguyên thuỷ và các khái niệm nguyên thuỷ nhưng không cung cấp các toán tử để xây dựng những quan hệ phức hợp của S. Các ngôn ngữ được mở rộng từ ngôn ngữ S bằng cách bổ sung thêm các luật cú pháp để tăng khả năng biểu diễn của ngôn ngữ mô tả, và các ngôn ngữ đó được gọi là họ ngôn ngữ S. Họ ngôn ngữ S bao gồm: SH, mở rộng với các tiên đề bao hàm quan hệ; SHI, mở rộng Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 14 15 LUẬN VĂN THẠC SỸ từ SH và bổ sung thêm các quan hệ đảo; SHf: mở rộng từ SH với các tiên đề quan hệ hàm (f); SHIO, mở rộng từ SH với các nominal (O) và các quan hệ đảo (I); SHOIN, mở rộng từ SHIO với các lượng tử số (N), ... 1.3. Ngữ nghĩa Bên cạnh việc định nghĩa ra các khái niệm, ta cũng cần phải có một cách hiểu "có ngữ nghĩa" về từng khái niệm được tạo ra. Ngữ nghĩa của khái niệm trong logic mô tả có được nhờ vào các phép thông dịch. Định nghĩa 1.1. Mỗi phép thông dịch, kí hiệu là I, là một cặp ( I , .I). Trong đó, I là một tập khác rỗng, còn .I là một hàm dịch. Hàm dịch .I biến mỗi khái niệm A thành một tập AI  I, biến mỗi quan hệ hai ngôi R thành một quan hệ RI  I  I, biến một cá thể i thành iI là một phần tử thuộcI. Đối với các khái niệm phức tạp trong ngôn ngữ S, hàm dịch được định nghĩa như sau: Cú pháp Ngữ nghĩa Т I  A  AI  I  C (C) I \ CI C⊓D C⊔D (U)  R.C CI  DI CI  DI {xI |  y.  RI yCI}  R.C () {xI |  y.  RI  yCI} Bảng 1.5. Ngữ nghĩa của các khái niệm ngôn ngữ S Bảng 1.5 chỉ ra cách hàm dịch được mở rộng để đưa lại ngữ nghĩa cho các khái niệm ngôn ngữ S. Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 15 16 LUẬN VĂN THẠC SỸ Ví dụ 1.2: Diễn dịch một khái niệm ngôn ngữ S. Cho khái niệm nguyên thuỷ: Thucvat (thực vật) và các quan hệ nguyên thuỷ: an (ăn), motphancua(một phần của), thuộc ngôn ngữ S. Từ Bảng 1.4 ta có  an. ( Thucvat ⊔  motphancua.Thucvat) là một khái niệm của S. Cho I(I, .I) là mô hình của:  an. (Thucvat ⊔  motphancua. Thucvat) với I={Ganesh, Balavan, co, qua} và hàm dịch .I được định nghĩa bởi: Thucvat I ={co1} anI ={, } motphancuaI =  Chúng ta sẽ tìm ngữ nghĩa cho khái niệm  an. (Thucvat ⊔  motphancua. Thucvat) Áp dụng Bảng 1.5 ta có: (  motphancua. Thucvat)I =  (Thucvat ⊔  motphancua.Thucvat)I = ThucvatI  (  motphancua.Thucvat)I = {co1}  an.(Thucvat ⊔  motphancua.Thucvat)I={ Ganesh, Balavan, co1, qua1} Lưu ý rằng Blavan, co, qua không quan hệ với bất kỳ cái gì thông qua quan hệ an, theo định nghĩa của lượng tử với mọi đầy đủ (bảng 1.4) tất cả chúng là các cá thể thuộc khái niệm  an. (Thucvat ⊔  motphancua. Thucvat). 1.4. Cơ sở tri thức và chuẩn hoá Đặc trưng của một cơ sở tri thức gồm hai thành phần là: tri thức nội hàm ( bộ thuật ngữ và bộ quan hệ - TBox và RBox) và tri thức mở rộng (bộ khẳng định - ABox). Tri thức nội hàm là tri thức tổng quát về các khái niệm, Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 16 LUẬN VĂN THẠC SỸ 17 các quan hệ, các luật cú pháp để xây dựng các khái niệm và quan hệ phức của miền ứng dụng. Còn tri thức mở rộng là tri thức về các tình huống cụ thể. 1.4.1. Bộ thuật ngữ (TBox) Một cách trực quan, một TBox là một tập các mệnh đề biểu diễn mối quan hệ của các khái niệm với nhau. Ví dụ: (ConNguoi ⊓ GiongCai ⊓  cocon.ConNguoi ) ⊐ Chame Một TBox được định nghĩa một cách hình thức như sau: Định nghĩa 1.2. Cho L là một hệ logic mô tả, C, D là các khái niệm của L, một TBox (T) là một tập hữu hạn, có thể rỗng của các mệnh đề có dạng C ⊐ D, được gọi là các bao hàm khái niệm.Và CD được gọi là tương đương khái niệm, là sự ước lược của C ⊐ D và D ⊐ C. Các mệnh đề trong T được gọi là các tiên đề thuật ngữ. Một tương đương khái niệm nếu vế trái là một tên khái niệm mới, chỉ xuất hiện không quá một lần bên vế trái (được gọi là ký hiệu tên) trong các tiên đề của TBox và vế phải là một biểu thức các khái niệm (ký hiệu gốc) thì được gọi là một định nghĩa khái niệm. Về mặt ngữ nghĩa: Một diễn dịch I được gọi là thoả bao hàm khái niệm C ⊐ D hay I là mô hình của C ⊐ D (kí hiệu là I |= C ⊐ D) nếu CI  DI và I thoả một tương đương khái niệm CD nếu CI=DI. Một diễn dịch I thoả một TBox T (kí hiệu: I |= T) nếu nó thoả mãn tất cả các tiên đề thuật ngữ trong T, I là mô hình của TBox. Thuật ngữ trong TBox có thể chứa chu trình. Một chu trình thuật ngữ trong một TBox là một bao hàm khái niệm đệ quy, ví dụ: Connguoi ⊐  Cochame.Connguoi hay một hoặc nhiều bao hàm khái niệm Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 17 18 LUẬN VĂN THẠC SỸ đệ quy như: {Connguoi ⊐  Cochame.Me, Me ⊐  Cocon.Connguoi}. Tuy nhiên, nếu ta có hai khái niệm A,B  C và {A⊐B, B⊐A} thì đây không phải là chu trình thuật ngữ mà tương đương với một tương đương khái niệm AB. Lập luận của một cơ sở tri thức với sự có mặt của TBox sẽ phức tạp hơn nhiều khi không có mặt của TBox, đặc biệt là TBox có chứa chu trình. Xét TBox không chứa chu trình, để lập luận được dễ dàng hơn, người ta thực hiện chuẩn hoá TBox. Chuẩn hoá TBox Một TBox được chuẩn hoá khi tất cả các tiên đề trong TBox đều ở dạng định nghĩa khái niệm. Như vậy, để TBox được chuẩn hoá, ta thay các bao hàm khái niệm bằng các định nghĩa khái niệm. Cụ thể, nếu có bao hàm khái niệm C ⊐ D ta sẽ thay bằng một định nghĩa khái niệm C C ⊓D với C là một khái niệm nguyên thuỷ mới được thêm vào. Ví dụ 1.3: Giả sử ta có một bao hàm khái niệm: Nu ⊐ Connguoi, ta thay bằng một định nghĩa khái niệm: Nu= Nu ⊓ Connguoi , trong đó khái niệm Nu là một khái niệm nguyên thuỷ mới được thêm vào, đặc trưng cho những tính chất để có thể phân biệt một người phụ nữ (ứng với khái niệm Nu) trong các đối tượng là con người (tương ứng với khái niệm Connguoi), do đó khái niệm Nu có thể đặt lại là Giongcai, khi đó ta có: Nu=Giongcai ⊓ Connguoi, và khái niệm Giongcai là khái niệm nguyên thuỷ mới được thêm vào. Đối với một TBox không chứa chu trình, quá trình chuẩn hoá sẽ dừng sau một số hữu hạn bước và quá trình này cũng được gọi là quá trình mở rộng Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 18 19 LUẬN VĂN THẠC SỸ bộ thuật ngữ. Việc mở rộng bộ thuật ngữ là đúng đắn nếu bộ thuật ngữ sau tương đương với bộ thuật ngữ ban đầu và thoả mãn các mệnh đề sau: Mệnh đề 1.1 Gọi T là một bộ thuật ngữ không chứa chu trình và T' là bộ thuật ngữ mở rộng của nó, khi đó: - T và T' có cùng các ký hiệu tên và các ký hiệu gốc. - T và T' tương đương nhau. Ví dụ 1.4: Mở rộng bộ thuật ngữ trong Bảng 1.3. Nu  ConNguoi ⊓ GiongCai Nam  ConNguoi ⊓ Me  Cha  (ConNguoi ⊓ GiongCai) (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi ConNguoi ⊓ (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi ChaMe  (ConNguoi ⊓ (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi) ⊔ ((ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi) Ba  (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi ⊓ cocon. ((ConNguoi ⊓ (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi) ⊔ ((ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi)) Ong  ConNguoi ⊓ (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi ⊓ cocon. ((ConNguoi ⊓ Bảng 1.5. Mở rộng các khái niệm gia đình  (ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ trong cocon.ConNguoi) ⊔ ((ConNguoi ⊓ GiongCai) ⊓ cocon.ConNguoi)) Bảng 1.6. Mở rộng các khái niệm trong gia đình Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 19 LUẬN VĂN THẠC SỸ 20 Cơ sở lý thuyết để đảm bảo sự đúng đắn về ngữ nghĩa cho quá trình chuẩn hoá được thể hiện trong mệnh đề sau Mệnh đề 1.2. Gọi T là một bộ thuật ngữ không có chu trình và T là bộ thuật ngữ chuẩn hoá của nó, khi đó: - Mọi mô hình của T cũng là mô hình của T - Với mỗi mô hình I của T có một mô hình I của T mà có cùng miền với I và chấp nhận I về các khái niệm và các luật trong T. 1.4.2. Bộ quan hệ (RBox) Một cách trực quan, một bộ quan hệ (RBox) là một tập các mệnh đề về các đặc trưng của các quan hệ. Một RBox có thể bao gồm các mệnh đề xác nhận rằng một quan hệ là hàm, hoặc bắc cầu hay trong một mối quan hệ bao hàm. Ví dụ: một người thì có nhiều nhất một người cha, ta có thể nói quan hệ Cocha là một quan hệ hàm; giả sử ta có: "x có tổ tiên là y, y có tổ tiên là z, do đó x có tổ tiên là z", khi đó ta nói quan hệ cototien là quan hệ bắc cầu; tương tự ta có một tiên đề quan hệ bao hàm như: coCha⊐ cototien. Một bộ quan hệ được định nghĩa một cách hình thức như sau: Định nghĩa 1.3. Cho L là một logic mô tả, N, S  R là các quan hệ nguyên thuỷ, R1, R2 là các quan hệ của L, một RBox (R) là một tập hữu hạn có thể rỗng các mệnh đề có dạng: - Func(N) hoặc N  F, trong đó F  R là một tập các quan hệ hàm, hoặc - Trans(S) hoặc S R+ , trong đó R+  R là một tập các quan hệ bắc cầu, hoặc Vò minh yÕn - cntt 2003-2005 20