On non-monotonic knowledge representation: formalisms, applications and interoperation

Abstract

This dissertation, focuses on non-monotonic Knowledge Representation, emphasizing on formalisms, practical applications, and system interoperation. The first part discusses a formalism based on the non-monotonic Horn-like clauses named Scenario-Based Preferences. This non-monotonic formalism is studied, where its formal properties are defined, leading to the definition of a reasoning framework, along with prototype implementations. In addition, a methodology for translating natural language instructions and policies into the computationally tractable non-monotonic formalism of Scenario-Based Preferences is presented. This process involves establishing a mapping between linguistic constructs and their logical representation, translating syntactic structures to predicates and terms, in order to extract the symbolic information. These scenarios are then combined to develop and generate argumentation theories. The second part discusses the extension of the rule interchange and reasoning language PSOA RuleML and its reference implementation, PSOATransRun, to integrate Negation as Failure. This augmentation enhances the language’s expressiveness in all dimensions of its atoms, namely for relational or framed, oidful or oidless, dependent or independent, atoms. The implementation is complemented with use cases that employ Negation as Failure, as well as a further evaluation of the application of Negation as Failure to the multidimensional PSOA atoms and formulas that contain them. The final part discusses the modeling of GDPR-compliant use cases that feature dynamic legal scenarios. The presented use cases require a form of representation that can effectively convey the dynamic nature and interactions occurring among different entities. The implementation employs non-monotonic state transitions and reactive messaging to simulate the interaction among the parties, each of which is represented as an agent. Moreover, the same methodology is employed for the execution component of a legal and ethical framework for data transfer and process, encapsulated into a server which also provides a visualization component. Its implementation, interoperation, and architecture is discussed.

H διατριβή εμβαθύνει στη μη μονοτονική αναπαράσταση γνώσης, επικεντρώνοντας σε διάφορους φορμαλισμούς, στις πρακτικές εφαρμογές, καθώς και στη διαλειτουργικότητα μεταξύ συστημάτων που χρησιμοποιούν μη μονοτονική αναπαράσταση γνώσης. Το πρώτο μέρος εξετάζει ένα φορμαλισμό που βασίζεται σε μη μονοτονικές προτάσεις, παρόμοιες με τις προτάσεις Horn, που ονομάζονται Scenario-Based Preferences. Ο μη μονοτονικός αυτός φορμαλισμός μελετάται περαιτέρω και ορίζονται οι τυπικές ιδιότητές του, οδηγώντας στη θεωρητική θεμελίωση ενός συλλογιστικού συστήματος, καθώς και σε πρωτότυπες υλοποιήσεις του. Επίσης, έχοντας ως βάση τον φορμαλισμό αυτό, αναλύεται μια μεθοδολογία για τη μετάφραση οδηγιών και πολιτικών που δίνονται από τον χρήστη σε φυσική γλώσσα, σε ένα μη μονοτονικό φορμαλισμό. Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τον ορισμό μιας μεταγραφής από γλωσσικές και συντακτικές δομές σε συμβολική αναπαράσταση, μεταφράζοντας συντακτικές δομές σε προτάσεις, μαζί με τους αντίστοιχους όρους τους, για την εξαγωγή της συμβολικής πληροφορίας που αυτές περιέχουν. Αυτά τα σενάρια συνδυάζονται στη συνέχεια για την ανάπτυξη και παραγωγή θεωριών της Λογικής της Επιχειρηματολογίας. Το δεύτερο μέρος ασχολείται με την επέκταση της γλώσσας ανταλλαγής κανόνων και συλλογιστικής PSOA RuleML και της πρότυπης υλοποίησής της, PSOATransRun, με υποστήριξη της "άρνησης ως αποτυχία". Αυτή η επέκταση ενισχύει την εκφραστικότητα της γλώσσας σε όλες τις διαστάσεις των ατομικών τύπων της, δηλαδή για ατομικούς τύπους σχεσιακούς ή/και με "πλαίσια", με αναγνωριστικό ή χωρίς, ενώ οι σχέσεις και τα πλαίσια μπορεί να είναι εξαρτημένες ή ανεξάρτητες από το κατηγόρημα. Η υλοποίηση συμπληρώνεται με μελέτες περίπτωσης που βασίζονται στην άρνηση ως αποτυχία, καθώς και μια επιπρόσθετη αξιολόγηση της εφαρμογής της άρνησης ως αποτυχία για τους πολυδιάστατους ατομικούς τύπους της συγκεκριμένης γλώσσας, καθώς και για οποιονδήποτε τύπο που τους περιέχει. Το τελευταίο μέρος ασχολείται με το μοντελοποίηση μελετών περίπτωσης σύμφωνες με τον Γενικό Κανονισμό για την Προστασία Δεδομένων της Ευρωπαϊκής Ένωσης, που περιλαμβάνουν δυναμικά νομικά σενάρια. Τα παρουσιαζόμενα σενάρια απαιτούν μια μορφή αναπαράστασης που μπορεί να μεταφέρει αποτελεσματικά τη δυναμική φύση και τις αλληλεπιδράσεις που συμβαίνουν μεταξύ διαφορετικών οντοτήτων. Η υλοποίηση χρησιμοποιεί μη μονοτονικές μεταβάσεις καταστάσεων και ανταλλαγή μηνυμάτων για να προσομοιώσει την αλληλεπίδραση μεταξύ των δρώντων οντοτήτων. Επιπλέον, η ίδια μεθοδολογία χρησιμοποιείται για την υλοποίηση ενός υποσυστήματος που εκτελεί τις εντολές που λαμβάνει ως μέρος ενός ευρύτερου συστήματος που θέτει ένα νομικό και ηθικό πλαίσιο για τη μεταφορά και την επεξεργασία δεδομένων, ενσωματωμένου σε ένα διακομιστή που παρέχει επίσης ένα στοιχείο οπτικοποίησης. Συζητείται η υλοποίηση, η διαλειτουργικότητα και η αρχιτεκτονική του.