大綱

本體知識推理簡介與任務(wù)分類
本體推理方法與工具介紹
實(shí)踐展示：使用Jena進(jìn)行知識推理

本體知識推理簡介與任務(wù)分類

OWL本體語言

是知識圖譜中最規(guī)范（W3C），最嚴(yán)謹(jǐn)（描述邏輯），表達(dá)能力最強(qiáng)的語言（一階謂詞邏輯的子集）；

• 語法
  RDF語法，三元組（SPO）
• 邏輯基礎(chǔ)：描述邏輯
  描述邏輯（Description Logic）是基于對象的知識表示的形式化，也叫概念表示語言或術(shù)語邏輯。是一階謂詞邏輯的一個(gè)可判定子集。
• 描述邏輯系統(tǒng)
  四個(gè)基本的組成部分：1）最基本的元素：概念，關(guān)系和個(gè)體；2）TBox術(shù)語集（概念術(shù)語的公理集合）；3）ABox斷言集（個(gè)體的斷言集合）；4）TBOx和ABox上的推理機(jī)制。
• 概念
  解釋為一個(gè)領(lǐng)域的子集，例如，學(xué)生：{x|student(x)}
• 關(guān)系
  解釋為該領(lǐng)域上的二元關(guān)系（笛卡爾乘積），例如，朋友：{<x,y>|friend(x,y)}
• 個(gè)體
  一個(gè)領(lǐng)域內(nèi)的實(shí)例，例如，小明：{Ming}
• TBox——泛化的知識
  描述概念和關(guān)系的知識，稱之為公理
• ABox——具體個(gè)體的信息
  ABox包含外延知識（又稱斷言（Assertion))，描述論域中的特定個(gè)體
• Tbox語言
  定義：引入概念以及關(guān)系的名稱
  包含：聲明包含關(guān)系的公理
• Abox語言
  概念斷言——表示一個(gè)對象是否屬于某個(gè)概念
  關(guān)系斷言——表示兩個(gè)對象是否滿足特定關(guān)系
• 描述邏輯語義

知識推理任務(wù)

可滿足性，分類，實(shí)例化

OWL本體推理

• 可滿足性
  本體可滿足性
  檢查一個(gè)本體是否可滿足，即檢查本體是否有模型。
  概念可滿足性
  檢查某一概念的可滿足行，即檢查是否具有模型，使得針對該概念的解釋不是空集
  針對可滿足性推理采用Tableaux算法
• 分類
  針對Tbox的推理，計(jì)算新的概念包含關(guān)系
• 實(shí)例化
  實(shí)例化即計(jì)算屬于某個(gè)概念或關(guān)系的所有實(shí)例的集合

本體推理方法和工具介紹

基于Tableaux運(yùn)算的方法

相關(guān)工具簡介

• FaCT++
  Java版本Jfact，基于OWL API
• Racer
• Pellet
• HermiT

基于邏輯編程改寫的方法

規(guī)則推理

• 本體推理的局限：
  僅支持預(yù)定義的本體公理上的推理；
  用戶無法定義自己的推理過程
• 引入規(guī)則推理
  可以根據(jù)特定的場景定制規(guī)則，以實(shí)現(xiàn)用戶自定義的推理過程；
  Datalog語言可以結(jié)合本體推理和規(guī)則推理。
• Datalog語言
  面向知識庫和數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)的邏輯語言，表達(dá)能力和OWL相當(dāng)，支持遞歸；
  便于撰寫規(guī)則，實(shí)現(xiàn)推理
• 相關(guān)工具——KAON2
  OWL推理機(jī)、本體管理API；
  基于一階消解原理；
  針對大規(guī)模ABox進(jìn)行優(yōu)化
• 相關(guān)工具——RDFox
  可擴(kuò)展、跨平臺、基于內(nèi)存的RDF三元組存儲系統(tǒng)；
  支持并行Datalog推理，SPARQL查詢

RDFox實(shí)踐

基于一階查詢重寫的方法

• 相關(guān)工具——Ontop

基于產(chǎn)生式規(guī)則的方法

• 產(chǎn)生式系統(tǒng)
  一種前向推理系統(tǒng)，可以按照一定機(jī)制執(zhí)行規(guī)則從而達(dá)到某些目標(biāo)，與一階邏輯類似。
  應(yīng)用：自動規(guī)劃，專家系統(tǒng)
• 相關(guān)工具
  Drools
  Jena
  RDF4J
  GraphDB

Drools實(shí)戰(zhàn)

基于并行技術(shù)的方法

實(shí)踐展示：使用Jena進(jìn)行知識推理

使用Jena完成實(shí)例圖譜知識上的上下位推理、缺失類別補(bǔ)全和一致性檢測等