Πρακτικά συστήματα συλλογιστικής για εκφραστικές ασαφείς περιγραφικές λογικές

Abstract

Ένα από τα σημαντικότερα θέματα της Επιστήμης των Υπολογιστών είναι η αναπαράσταση της ανθρώπινης γνώσης και η χρήση της για συλλογιστική. Οι Περιγραφικές Λογικές αποτελούν μια πολύ διαδεδομένη οικογένεια γλωσσών αναπαράστασης γνώσης που δημιουργήθηκαν για αυτό το σκοπό. Παρά όμως τη μεγάλη εκφραστική τους ικανότητα, αδυνατούν να χρησιμοποιηθούν σε πεδία εφαρμογής που πραγματεύονται με ατελή ή ασαφή πληροφορία. Τέτοιου είδους πληροφορία εμπεριέχεται στις έννοιες ψηλός, μακριά κ.α., και επειδή αποτελεί αναπόσπαστο κομμάτι της ζωής μας, η ανάγκη για την αναπαράσταση της είναι επιτακτική. Για αυτό το λόγο προτάθηκαν στη βιβλιογραφία επεκτάσεις των Περιγραφικών Λογικών με τη χρήση της ασαφούς συνολοθεωρίας. Ανάμεσα τους ξεχωρίζει η εργασία των Stoilos et al. που παρουσιάζει έναν αλγόριθμο συλλογιστικής για την εκφραστική ασαφή Περιγραφική Λογική f-SHIN. Η εργασία αυτή έθεσε τις βάσεις για την πρακτική εφαρμογή των ασαφών Περιγραφικών Λογικών, χωρίς να είναι όμως από μόνη της αρκετή. Η θεωρητική πολυπλοκότητα του συγκεκριμένου αλγορίθμου είναι πολύ υψηλή (2-Nexptime), γεγονός που κάνει την υλοποίηση ενός ασαφούς συστήματος συλλογιστικής, βάσει του θεωρητικού αλγορίθμου, άνευ πρακτικής σημασίας. Κύριος στόχος της εργασίας, είναι η μετατροπή του θεωρητικού φορμαλισμού της ασαφούς Περιγραφικής Λογικής f-SHIN σε έναν πρακτικά εφαρμόσιμο αλγόριθμο. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, πραγματοποιήθηκε μελέτη των τεχνικών και εργαλείων που επιτρέπουν την πρακτική εφαρμογή των κλασικών εκφραστικών Περιγραφικών Λογικών για την αναπαράσταση διαφόρων πεδίων. Από τη μελέτη αυτή προέκυψαν τα παρακάτω αποτελέσματα. Τροποποιήσαμε κάποιες τεχνικές βελτιστοποίησης κλασικών Περιγραφικών Λογικών έτσι ώστε να μπορούν να εφαρμοστούν στην ασαφή Περιγραφική Λογική f-Shin. Αναπτύξαμε κάποιες νέες πρότυπες τεχνικές βελτιστοποίησης που εφαρμόζονται αποκλειστικά σε ασαφείς Περιγραφικές Λογικές. Επιπρόσθετα, υλοποιήσαμε το σύστημα συλλογιστικής FiRE (Fuzzy Reasoning Engine) που αποτελεί το πρώτο σύστημα συλλογιστικής που υλοποιήθηκε για εκφραστικές ασαφείς Περιγραφικές Λογικές. Το FiRE επεκτάθηκε με τη χρήση triple stores, ώστε να μπορεί να αποθηκεύει μια ασαφή βάση γνώσης και να υποστηρίζει ασαφή συζευκτικά επερωτήματα. Το σύστημα συλλογιστικής FiRE αξιολογήθηκε ως προς την απόδοση του σε υπηρεσίες συλλογιστικής αλλά και στα ασαφή συζευκτικά επερωτήματα. Τέλος, κάνοντας χρήση των συστημάτων συλλογιστικής που υλοποιήσαμε προτείναμε νέες προσεγγίσεις για τη σημασιολογική τεκμηρίωση πολυμεσικού περιεχομένου που στηρίζονται σε εκφραστικές ασαφείς Περιγραφικές Λογικές, ενώ εργαστήκαμε και για την συνύφανση ασαφών Περιγραφικών Λογικών και Νευρωνικών Δικτύων.