Biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả

Biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả
Hồ Văn Lâm
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thanh Thuỷ
Mục lục
Lời cảm ơn .............................................................................. Error! Bookmark not defined.
Những thuật ngữ viết tắt .....................................................................................................2
Mở đầu ..................................................................................................................................5
Chương 1
Tổng quan về logic mô tả
1. 1 Nguồn gốc của logic mô tả ............................................................................................6
1.2 Biểu diễn tri thức và lập luận .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.3 Sơ lược lịch sử nghiên cứu về logic mô tả ...................... Error! Bookmark not defined.
1.4 Các lĩnh vực ứng dụng logic mô tả ................................. Error! Bookmark not defined.
1.4.1 Lĩnh vực công nghệ phần mềm .............................. Error! Bookmark not defined.
1.4.2 Lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên .......................... Error! Bookmark not defined.
1.4.3 Lĩnh vực thư viện số và web .................................. Error! Bookmark not defined.
1.4.4 Các lĩnh vực khác ................................................... Error! Bookmark not defined.
Chương 2
Biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả
2.1 Biểu diễn tri thức.............................................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Cơ sở tri thức .......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2.1 Cú pháp và ngữ nghĩa của ngôn ngữ AL ........ Error! Bookmark not defined.
2.1.2.2 Họ ngôn ngữ AL ............................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.2.3 Ngôn ngữ mô tả một bộ phận của logic vị từ .. Error! Bookmark not defined.
2.1.3 Thuật ngữ (Terminologies) .................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.3.1 Tiên đề trong TBox ......................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.3.2 Tiên đề bao hàm (inclusion axiom) trong TBoxError! Bookmark not defined.
2.1.4. ABox ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.4.1 Cá thể trong ABox........................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.4.2 Tập cá thể trong ngôn ngữ mô tả..................... Error! Bookmark not defined.
2.2 Lập luận ............................................................................ Error! Bookmark not defined.

2.2.1 Tác vụ lập luận (suy diễn) cho TBox ..................... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Cơ chế lập luận trong ABox ................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Luật ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.4 Thuật toán lập luận ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.4.1 Thuật toán bao hàm (subsumption algorithm) Error! Bookmark not defined.
2.2.4.2 Thuật toán thoả (satisfiability algorithm)........ Error! Bookmark not defined.
Chương3
Logic mô tả cho web ngữ nghĩa
3.1 Logic mô tả và web ngữ nghĩa ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Web ngữ nghĩa là gì? ............................................. Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Logic mô tả cho Web ngữ nghĩa ............................ Error! Bookmark not defined.
3.2 Nền tảng của web ngữ nghĩa ........................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Logic mô tả SHIQ .................................................. Error! Bookmark not defined.
3.2.2 Cú pháp biểu diễn web ngữ nghĩa RDF ................. Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Ontology ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3 Cơ sở logic mô tả trong ngôn ngữ cho web ngữ nghĩa .. Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Ontology inference layer - OIL .............................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2 DAML + OIL ......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.3 Ngôn ngữ mô tả cấu trúc web OWL ...................... Error! Bookmark not defined.
3.4 Ứng dụng lập luận logic mô tả vào phân tích và thiết kế web ... Error! Bookmark not
defined.
Chương 4
Cài đặt thử nghiệm thuật toán lập luận
4.1 Cài đặt thuật toán lập luận.............................................. Error! Bookmark not defined.
4.2 Một số kết quả thử nghiệm thuật toán ........................... Error! Bookmark not defined.
Kết luận ................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Tài Liệu Tham Khảo............................................................................................................7

Những thuật ngữ viết tắt
AL

:

Attributive Language, ngôn ngữ logic mô tả cung cấp các khái niệm
nguyên tử (atomic concept), khái niệm top (T), khái niệm bottom (),


phép phủ định khái niệm nguyên tử (A), phép giao (), các ràng buộc
với mọi (R.C) và ràng buộc tồn tại đối với khái niệm top (R.T).
ALC

:

DAML+OIL:

AL mở rộng bằng phép phủ định đầy đủ cho khái niệm bất kỳ (C).
DARPA Agent Markup Language và Ontology Inference Language, sự
kết hợp giữa hai ngôn ngữ cho web ngữ nghĩa.

DL

:

Description Logic, logic mô tả.

GCI

:

General Concept Inclusion axiom, khái niệm bao hàm tổng quát.

HTML

:

HyperText Markup Language, ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản.

OIL

:

Ontology Inference Language, ngôn ngữ được thiết kế cho web ngữ
nghĩa.

OWL

:

Web Ontology Language, ngôn ngữ ontology web dùng cho web ngữ
nghĩa.

RDF

:

Resource Description Framework, cú pháp để thể hiện cho các ngôn
ngữ web ngữ nghĩa.

RDFS

:

RDF Schema, đồ thị RDF.

S

:

Logic mô tả S, được mở rộng từ ALC bằng các tiên đề của các quan hệ
có tính bắc cầu (R+).

SH

:

Logic mô tả SH, được mở rộng từ S bằng các quan hệ có tính kế thừa
(H).

SHI

:

Logic mô tả SHI, được mở rộng từ SH bằng các quan hệ nghịch đảo (I).

SHIQ

:

Logic mô tả SHIQ, được mở rộng từ SHI bằng các lượng từ ràng buộc
về số lượng (Q).


SHIQ(D)

:

Logic mô tả SHIQ(D), được mở rộng từ SHIQ xác định trong một lĩnh
vực cụ thể (D).

XML

:

eXtensible Markup Language.

W3C

:

Word Wide Web Consortium.


Mở đầu
Công việc biểu diễn tri thức và lập luận trên cơ sở tri thức trong các hệ thống xử lý thông
tin giữ một vai trò quan trọng cho việc thành công của hệ thống. Xuất phát từ sự quan trọng đó,
nhiều tổ chức nghiên cứu khoa học đã bỏ công nghiên cứu, tìm kiếm những công cụ để biểu diễn
tri thức một cách thuận lợi nhất và logic mô tả là một trong những công cụ để biểu diễn tri thức
được các tổ chức nghiên cứu khoa học sử dụng đến.

Logic mô tả (Description logics - DL) là thuật ngữ được sử dụng gần đây để biểu đạt
những hình thức biểu diễn tri thức trong một lĩnh vực nào đó. Trước kia, thuật ngữ này được
dùng để chỉ ngôn ngữ biểu diễn tri thức, ngôn ngữ khái niệm hay ngôn ngữ biểu diễn cơ sở tri
thức KL-ONE. DL cho phép định nghĩa những khái niệm liên quan đến lĩnh vực, sử dụng những
khái niệm này để chỉ ra những thuộc tính của những đối tượng, những cá thể trong lĩnh vực đó.
Bản thân tên gọi DL đã thể hiện một trong những thuộc tính của ngôn ngữ này là mô tả. Về mặt
ngữ nghĩa, có thể xem chúng là ngôn ngữ con của logic vị từ. Một đặc trưng khác là nhấn mạnh
vào phần lập luận và xem việc lập luận như một dịch vụ trung tâm. Lập luận là các cơ chế cho
phép suy luận được tri thức mới và giúp đưa ra những quyết định từ tri thức đã có trong cơ sở tri
thức. DL cung cấp nhiều cách suy luận được dùng rộng rãi trong những hệ thống xử lý thông tin
thông minh, ngoài ra còn được sử dụng để xây dựng và hiểu thế giới, phân loại những khái niệm,
những cá thể.
Hiện nay, logic mô tả đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Xử
lý ngôn ngữ tự nhiên, công nghệ phần mềm, cơ sở dữ liệu, y học, Web ngữ nghĩa ...
Cộng đồng nghiên cứu về logic mô tả trên thế giới hiện nay có hơn 100 nhóm nghiên cứu
đang hoạt động và nhiều tổ chức khoa học khác cũng đang rất quan tâm đến logic mô tả cũng
như các ứng dụng của chúng trong công nghiệp.
Trong nghiên cứu về logic mô tả, nội dung luận văn gồm 4 chương :
Chương 1: Trình bày một cách tổng quan về logic mô tả. Trong phần này cung cấp một
cái nhìn tổng quan về logic mô tả: Sự ra đời của logic mô tả, thành tựu và lịch sử nghiên cứu về
logic mô tả, cũng như ứng dụng trong những ngành khoa học khác của logic mô tả.
Chương 2: Trình bày cách biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả. Đây là chương
trọng tâm của luận văn nhằm làm sáng tỏ chức năng biểu diễn tri thức, lập luận trên cơ sở tri


thức trong những ngôn ngữ logic mô tả điễn hình. Cùng với việc biểu diễn tri thức, ta sẽ sử dụng
những dịch vụ lập luận được hỗ trợ cho logic mô tả để đưa ra những tri thức mới hay đưa ra
những quyết định. Việc sử dụng hai thuật toán lập luận (thuật toán bao hàm và thuật toán thoả)
được giới thiệu trong phần này là đề tài nghiên cứu được quan tâm trong logic mô tả.
Chương 3: Trình bày về một lĩnh vực đang được quan tâm của logic mô tả là dùng logic

mô tả cho việc phát triển web ngữ nghĩa. Web ngữ nghĩa giúp cho việc thiết kế và tìm kiếm
thông tin trên web hiệu quả hơn. Với mục đích như thế, các logic mô tả mở rộng đã trở thành
một ngôn ngữ nền tảng trong việc mô tả những trang web, cùng với những thuật toán lập luận
của logic mô tả đã giúp việc tìm kiếm các thông tin trên web thuận lợi hơn. Chương này sẽ đề
cập đến ý nghĩa của web ngữ nghĩa và các ngôn ngữ mở rộng từ logic mô tả phục vụ cho web
ngữ nghĩa.
Chương 4: Trình bày việc cài đặt thử nghiệm các thuật toán lập luận trong logic mô tả.
Đây là những thuật toán đã được sử dụng để lập luận trong các hệ thống xử lý thông tin. Chương
trình thử nghiệm thuật toán lập luận được cài đặt để giải quyết bài toán bao hàm, bài toán thoả
trong logic mô tả.
Chương 1
Tổng quan về logic mô tả

Chương này đề cập đến những động cơ thúc đẩy sự phát triển của logic mô tả như là một
hình thức cho việc biểu diễn tri thức cũng như một số ý tưởng cơ bản quan trọng cho nền tảng
của những hệ thống đã được tạo ra trong logic mô tả truyền thống.
Trong chương này, đầu tiên đề cập đến nguồn gốc của logic mô tả, sau đó sẽ đề cập một
cách tổng quát các đặc tính của logic mô tả, các giai đoạn nghiên cứu về logic mô tả và cuối
cùng chúng ta điểm qua các lĩnh vực ứng dụng của logic mô tả.
1.1 Nguồn gốc của logic mô tả
Logic mô tả bắt nguồn từ mạng ngữ nghĩa (semantic networks) và frame, biểu diễn những
khái niệm và lập luận trong chúng có quan hệ với nhau. Cấu trúc của một khái niệm được mô tả
bởi một ngôn ngữ (được gọi là ngôn ngữ khái niệm) và những phép toán logic.


Với cách tiếp cận của logic kinh điển, việc biểu diễn tri thức thường thông qua các biến
vị từ, những phép toán vị từ và lập luận xác định hệ quả logic. Theo cách tiếp cận của phi logic,
dựa vào những giao diện đồ hoạ, tri thức được biểu diễn thông qua các cấu trúc dữ liệu đặc biệt
và lập luận đựơc hoàn thành bằng những thủ tục có các thao tác giống nhau. Trong số đó có hai
ngôn ngữ sử dụng nhiều nhất đó là mạng ngữ nghĩa và Frame. Mặt dù có những khác nhau trong

cách ký hiệu giữa mạng ngữ nghĩa và Frame nhưng cả hai thể hiện tri thức bằng hình thức trực
quan. Do thuộc tính này, chúng trở thành cơ sở cho sự biểu diễn tri thức trước đây. Đáng tiếc là
chúng đã không được chấp nhận lâu dài, vì không biểu diễn đầy đủ những đặc tính ngữ nghĩa và
kết quả là các hệ thống có sự khác nhau trong cách sử dụng. Tuy nhiên, về mặt ngữ nghĩa, Frame
có thể thay cho logic vị từ, các phần tử cơ sở trong Frame được định nghĩa rõ ràng những tính
chất như những vị từ một ngôi mô tả những tập hợp các cá thể và vị từ hai ngôi mô tả mối quan
hệ giữa các cá thể. Mặt dù không thể hiện hết tất cả các ràng buộc về ngữ nghĩa như những logic
vị từ, nhưng chúng được xem là một thành phần con của logic vị từ.
Nghiên cứu về logic mô tả được bắt đầu từ những hệ thống sử dụng thuật ngữ
(terminological) để nhấn mạnh đến việc thiết lập những thuật ngữ cơ sở mô tả về một lĩnh vực.
Những năm gần đây, logic mô tả trở nên phổ biến. Khi dùng logic mô tả trong các hệ thống biểu
diễn tri thức thường dùng từ “khái niệm” (concept) được đề cập đến như là một “biểu thức” của
logic mô tả, chúng dùng để mô tả những cá thể và từ “thuật ngữ” (terminology) để diễn tả một
cấu trúc được xây dựng, cung cấp một thể hiện biểu diễn cho lĩnh vực quan tâm.
Nghiên cứu về logic mô tả đã được nghiên cứu cả phần lý thuyết, cùng với cài đặt những
hệ thống biểu diễn tri thức và phát triển ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của logic mô tả. Nghiên
cứu lý thuyết kết hợp chặt chẽ với thực hành đã trở thành phương pháp luận cho việc nghiên cứu
logic mô tả. Bên cạnh đó, nhiều hệ thống được xây dựng trên nền tảng logic mô tả với những
chuẩn mô tả và những khả năng biểu diễn tri thức khác nhau. Thêm vào đó, các chuẩn và những
thuật toán tính toán trong lập luận cũng được nghiên cứu chi tiết. Những nghiên cứu này xuất
phát từ việc sử dụng những cấu trúc được cài đặt trong hệ thống hoặc sự cần thiết của các cấu
trúc cho những hệ thống đặc biệt và kết quả đã có những hệ thống mới hiệu quả hơn.
Tµi LiÖu Tham Kh¶o
TiÕng ViÖt:


1. Phan Đình Diệu, Lôgic toán và cơ sở toán học (2003), Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
Hà nội.
2. Nguyễn Thanh Thuỷ (1999), Trí tuệ nhân tạo, NXB Giáo dục.
Tiếng Anh:

3. C. A. Welty (2003), The description logic handbook: Theory, implementation, and
applications, chapter 11: software engineering, Published by the press Syndicate of the
university of Cambridge.
4. Daniele Nardi, Ronald J. Brachman (2003), The description logic handbook: Theory,
implementation, and applications, chapter 1: An introduction to description logics,
Published by the press Syndicate of the university of Cambridge.
5. Dieter Fensel, Ora Lassila, Frank Van Harmelen, Ian Horrocks, James Hendler, Deborah
L. McGuinness (2000), The semantic web and its languages, IEEE Intelligent systems.
6. Enrico Franconi (2003), The description logic handbook: Theory, implementation, and
applications, chapter 15: Natural language processing, Published by the press Syndicate
of the university of Cambridge.
7. Franz Baader, Ulrike Sattler (2001),An overview of Tableau Algorithms for Description
Logics, Kluwer Academic publisher, printed in the Nertherland.
8. Franz Baader, Werner Nutt (2003), The description logic handbook: Theory,
implementation, and applications, chapter 2: Basic description logics, Published by the
press Syndicate of the university of Cambridge.
9. Franz Baader (2000), Tableau algorithms for Description Logics, Theoretical Computer
Science RWTH Aachen Germany.
10. F. M. Donini, M. Lenzerini, D. Nardi, A. Schaerf (1997), Reasoning in Description
Logics, CSLI Publications.
11. Francesco M. Monini (2003), The description logic handbook: Theory, implementation,
and applications, chapter 3: Complexity of reasoning, Published by the press Syndicate
of the university of Cambridge.


12. Ian Horrocks, Ulrike Sattler, Franz Baader (2003), “Description logics as ontology
languages for the semantic web”, University of Manchaster, UK, Theoretical computer
science, RWTH Achen, Germany
13. Ian Horrocks, Deborah L. McGuiness, Chirstopher Welty (2003), The description logic
handbook: Theory, implementation, and applications, chapter 14: Digital libraries and

web-base information systems, Published by the press Syndicate of the university of
Cambridge.
14. Ian Horrocks, Ulrike Sattler, Stephan Tobies (2000), Reasoning with individuals for the
Description Logics SHIQ,, University of Manchaster, UK, Lufg theoretical computer
science, RWTH Achen, Germany.
15. Jeff Z. Pan (2004), Description logic: Reasoning support for the semantic web, the
degree of Doctor of philosophy in the faculty of Science and Engineering Manchester
University.
16. J. M Crawford and B. J. Kuipers (1991), All: Formalizing Acess-Limited Reasoning,
principles of semantic networks, Morgan Kaufmann, pp. 2990-330.
17. K.Schild (1991), A correspondence thoery for terminological logic, Perliminary reprt, in
Mylopoulos, R. Reiter, editors, proc of IJCAI–91, Sydney.
18. Nenad Krdžavac, Dragan Gaševic, Vlandan Devedžić (2004), Description logics
reasoning in web-based education environments, University of Belgrade.
19. Steffen Hölldodber, TrÇn §×nh Khang, Hans - Peter Slörr (2002), “A Fuzzy Description
Logic with Hedges as Concept Modifiers” Technische Universität Dresden, Department
of computer science D-01062 Dresden, Germany.
20. U. Sattler, D. Calvanese, and R. Molitor (2003), The description logic handbook:
Theory, implementation, and applications, chapter 4: Relationships with other fomalisms,
Published by the press Syndicate of the university of Cambridge.


Biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả
Hồ Văn Lâm
Người hướng dẫn: PGS.TS. Nguyễn Thanh Thuỷ
Mục lục
Lời cảm ơn .............................................................................. Error! Bookmark not defined.
Những thuật ngữ viết tắt .....................................................................................................2
Mở đầu ..................................................................................................................................5
Chương 1

Tổng quan về logic mô tả
1. 1 Nguồn gốc của logic mô tả ............................................................................................6
1.2 Biểu diễn tri thức và lập luận .......................................... Error! Bookmark not defined.
1.3 Sơ lược lịch sử nghiên cứu về logic mô tả ...................... Error! Bookmark not defined.
1.4 Các lĩnh vực ứng dụng logic mô tả ................................. Error! Bookmark not defined.
1.4.1 Lĩnh vực công nghệ phần mềm .............................. Error! Bookmark not defined.
1.4.2 Lĩnh vực xử lý ngôn ngữ tự nhiên .......................... Error! Bookmark not defined.
1.4.3 Lĩnh vực thư viện số và web .................................. Error! Bookmark not defined.
1.4.4 Các lĩnh vực khác ................................................... Error! Bookmark not defined.
Chương 2
Biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả
2.1 Biểu diễn tri thức.............................................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.1 Cơ sở tri thức .......................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.2.1 Cú pháp và ngữ nghĩa của ngôn ngữ AL ........ Error! Bookmark not defined.
2.1.2.2 Họ ngôn ngữ AL ............................................. Error! Bookmark not defined.
2.1.2.3 Ngôn ngữ mô tả một bộ phận của logic vị từ .. Error! Bookmark not defined.
2.1.3 Thuật ngữ (Terminologies) .................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.3.1 Tiên đề trong TBox ......................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.3.2 Tiên đề bao hàm (inclusion axiom) trong TBoxError! Bookmark not defined.
2.1.4. ABox ..................................................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.4.1 Cá thể trong ABox........................................... Error! Bookmark not defined.
2.1.4.2 Tập cá thể trong ngôn ngữ mô tả..................... Error! Bookmark not defined.
2.2 Lập luận ............................................................................ Error! Bookmark not defined.


2.2.1 Tác vụ lập luận (suy diễn) cho TBox ..................... Error! Bookmark not defined.
2.2.2 Cơ chế lập luận trong ABox ................................... Error! Bookmark not defined.
2.2.3 Luật ........................................................................ Error! Bookmark not defined.
2.2.4 Thuật toán lập luận ................................................. Error! Bookmark not defined.
2.2.4.1 Thuật toán bao hàm (subsumption algorithm) Error! Bookmark not defined.

2.2.4.2 Thuật toán thoả (satisfiability algorithm)........ Error! Bookmark not defined.
Chương3
Logic mô tả cho web ngữ nghĩa
3.1 Logic mô tả và web ngữ nghĩa ........................................ Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Web ngữ nghĩa là gì? ............................................. Error! Bookmark not defined.
3.1.2 Logic mô tả cho Web ngữ nghĩa ............................ Error! Bookmark not defined.
3.2 Nền tảng của web ngữ nghĩa ........................................... Error! Bookmark not defined.
3.2.1 Logic mô tả SHIQ .................................................. Error! Bookmark not defined.
3.2.2 Cú pháp biểu diễn web ngữ nghĩa RDF ................. Error! Bookmark not defined.
3.2.3 Ontology ................................................................. Error! Bookmark not defined.
3.3 Cơ sở logic mô tả trong ngôn ngữ cho web ngữ nghĩa .. Error! Bookmark not defined.
3.3.1 Ontology inference layer - OIL .............................. Error! Bookmark not defined.
3.3.2 DAML + OIL ......................................................... Error! Bookmark not defined.
3.3.3 Ngôn ngữ mô tả cấu trúc web OWL ...................... Error! Bookmark not defined.
3.4 Ứng dụng lập luận logic mô tả vào phân tích và thiết kế web ... Error! Bookmark not
defined.
Chương 4
Cài đặt thử nghiệm thuật toán lập luận
4.1 Cài đặt thuật toán lập luận.............................................. Error! Bookmark not defined.
4.2 Một số kết quả thử nghiệm thuật toán ........................... Error! Bookmark not defined.
Kết luận ................................................................................... Error! Bookmark not defined.
Tài Liệu Tham Khảo............................................................................................................7

Những thuật ngữ viết tắt
AL

:

Attributive Language, ngôn ngữ logic mô tả cung cấp các khái niệm
nguyên tử (atomic concept), khái niệm top (T), khái niệm bottom (),

phép phủ định khái niệm nguyên tử (A), phép giao (), các ràng buộc
với mọi (R.C) và ràng buộc tồn tại đối với khái niệm top (R.T).
ALC

:

DAML+OIL:

AL mở rộng bằng phép phủ định đầy đủ cho khái niệm bất kỳ (C).
DARPA Agent Markup Language và Ontology Inference Language, sự
kết hợp giữa hai ngôn ngữ cho web ngữ nghĩa.

DL

:

Description Logic, logic mô tả.

GCI

:

General Concept Inclusion axiom, khái niệm bao hàm tổng quát.

HTML

:

HyperText Markup Language, ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản.

OIL

:

Ontology Inference Language, ngôn ngữ được thiết kế cho web ngữ
nghĩa.

OWL

:

Web Ontology Language, ngôn ngữ ontology web dùng cho web ngữ
nghĩa.

RDF

:

Resource Description Framework, cú pháp để thể hiện cho các ngôn
ngữ web ngữ nghĩa.

RDFS

:

RDF Schema, đồ thị RDF.

S

:

Logic mô tả S, được mở rộng từ ALC bằng các tiên đề của các quan hệ
có tính bắc cầu (R+).

SH

:

Logic mô tả SH, được mở rộng từ S bằng các quan hệ có tính kế thừa
(H).

SHI

:

Logic mô tả SHI, được mở rộng từ SH bằng các quan hệ nghịch đảo (I).

SHIQ

:

Logic mô tả SHIQ, được mở rộng từ SHI bằng các lượng từ ràng buộc
về số lượng (Q).


SHIQ(D)

:

Logic mô tả SHIQ(D), được mở rộng từ SHIQ xác định trong một lĩnh
vực cụ thể (D).

XML

:

eXtensible Markup Language.

W3C

:

Word Wide Web Consortium.


Mở đầu
Công việc biểu diễn tri thức và lập luận trên cơ sở tri thức trong các hệ thống xử lý thông
tin giữ một vai trò quan trọng cho việc thành công của hệ thống. Xuất phát từ sự quan trọng đó,
nhiều tổ chức nghiên cứu khoa học đã bỏ công nghiên cứu, tìm kiếm những công cụ để biểu diễn
tri thức một cách thuận lợi nhất và logic mô tả là một trong những công cụ để biểu diễn tri thức
được các tổ chức nghiên cứu khoa học sử dụng đến.
Logic mô tả (Description logics - DL) là thuật ngữ được sử dụng gần đây để biểu đạt
những hình thức biểu diễn tri thức trong một lĩnh vực nào đó. Trước kia, thuật ngữ này được
dùng để chỉ ngôn ngữ biểu diễn tri thức, ngôn ngữ khái niệm hay ngôn ngữ biểu diễn cơ sở tri
thức KL-ONE. DL cho phép định nghĩa những khái niệm liên quan đến lĩnh vực, sử dụng những
khái niệm này để chỉ ra những thuộc tính của những đối tượng, những cá thể trong lĩnh vực đó.
Bản thân tên gọi DL đã thể hiện một trong những thuộc tính của ngôn ngữ này là mô tả. Về mặt
ngữ nghĩa, có thể xem chúng là ngôn ngữ con của logic vị từ. Một đặc trưng khác là nhấn mạnh

vào phần lập luận và xem việc lập luận như một dịch vụ trung tâm. Lập luận là các cơ chế cho
phép suy luận được tri thức mới và giúp đưa ra những quyết định từ tri thức đã có trong cơ sở tri
thức. DL cung cấp nhiều cách suy luận được dùng rộng rãi trong những hệ thống xử lý thông tin
thông minh, ngoài ra còn được sử dụng để xây dựng và hiểu thế giới, phân loại những khái niệm,
những cá thể.
Hiện nay, logic mô tả đã và đang được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: Xử
lý ngôn ngữ tự nhiên, công nghệ phần mềm, cơ sở dữ liệu, y học, Web ngữ nghĩa ...
Cộng đồng nghiên cứu về logic mô tả trên thế giới hiện nay có hơn 100 nhóm nghiên cứu
đang hoạt động và nhiều tổ chức khoa học khác cũng đang rất quan tâm đến logic mô tả cũng
như các ứng dụng của chúng trong công nghiệp.
Trong nghiên cứu về logic mô tả, nội dung luận văn gồm 4 chương :
Chương 1: Trình bày một cách tổng quan về logic mô tả. Trong phần này cung cấp một
cái nhìn tổng quan về logic mô tả: Sự ra đời của logic mô tả, thành tựu và lịch sử nghiên cứu về
logic mô tả, cũng như ứng dụng trong những ngành khoa học khác của logic mô tả.
Chương 2: Trình bày cách biểu diễn tri thức và lập luận trong logic mô tả. Đây là chương
trọng tâm của luận văn nhằm làm sáng tỏ chức năng biểu diễn tri thức, lập luận trên cơ sở tri


thức trong những ngôn ngữ logic mô tả điễn hình. Cùng với việc biểu diễn tri thức, ta sẽ sử dụng
những dịch vụ lập luận được hỗ trợ cho logic mô tả để đưa ra những tri thức mới hay đưa ra
những quyết định. Việc sử dụng hai thuật toán lập luận (thuật toán bao hàm và thuật toán thoả)
được giới thiệu trong phần này là đề tài nghiên cứu được quan tâm trong logic mô tả.
Chương 3: Trình bày về một lĩnh vực đang được quan tâm của logic mô tả là dùng logic
mô tả cho việc phát triển web ngữ nghĩa. Web ngữ nghĩa giúp cho việc thiết kế và tìm kiếm
thông tin trên web hiệu quả hơn. Với mục đích như thế, các logic mô tả mở rộng đã trở thành
một ngôn ngữ nền tảng trong việc mô tả những trang web, cùng với những thuật toán lập luận
của logic mô tả đã giúp việc tìm kiếm các thông tin trên web thuận lợi hơn. Chương này sẽ đề
cập đến ý nghĩa của web ngữ nghĩa và các ngôn ngữ mở rộng từ logic mô tả phục vụ cho web
ngữ nghĩa.
Chương 4: Trình bày việc cài đặt thử nghiệm các thuật toán lập luận trong logic mô tả.

Đây là những thuật toán đã được sử dụng để lập luận trong các hệ thống xử lý thông tin. Chương
trình thử nghiệm thuật toán lập luận được cài đặt để giải quyết bài toán bao hàm, bài toán thoả
trong logic mô tả.
Chương 1
Tổng quan về logic mô tả

Chương này đề cập đến những động cơ thúc đẩy sự phát triển của logic mô tả như là một
hình thức cho việc biểu diễn tri thức cũng như một số ý tưởng cơ bản quan trọng cho nền tảng
của những hệ thống đã được tạo ra trong logic mô tả truyền thống.
Trong chương này, đầu tiên đề cập đến nguồn gốc của logic mô tả, sau đó sẽ đề cập một
cách tổng quát các đặc tính của logic mô tả, các giai đoạn nghiên cứu về logic mô tả và cuối
cùng chúng ta điểm qua các lĩnh vực ứng dụng của logic mô tả.
1.1 Nguồn gốc của logic mô tả
Logic mô tả bắt nguồn từ mạng ngữ nghĩa (semantic networks) và frame, biểu diễn những
khái niệm và lập luận trong chúng có quan hệ với nhau. Cấu trúc của một khái niệm được mô tả
bởi một ngôn ngữ (được gọi là ngôn ngữ khái niệm) và những phép toán logic.


Với cách tiếp cận của logic kinh điển, việc biểu diễn tri thức thường thông qua các biến
vị từ, những phép toán vị từ và lập luận xác định hệ quả logic. Theo cách tiếp cận của phi logic,
dựa vào những giao diện đồ hoạ, tri thức được biểu diễn thông qua các cấu trúc dữ liệu đặc biệt
và lập luận đựơc hoàn thành bằng những thủ tục có các thao tác giống nhau. Trong số đó có hai
ngôn ngữ sử dụng nhiều nhất đó là mạng ngữ nghĩa và Frame. Mặt dù có những khác nhau trong
cách ký hiệu giữa mạng ngữ nghĩa và Frame nhưng cả hai thể hiện tri thức bằng hình thức trực
quan. Do thuộc tính này, chúng trở thành cơ sở cho sự biểu diễn tri thức trước đây. Đáng tiếc là
chúng đã không được chấp nhận lâu dài, vì không biểu diễn đầy đủ những đặc tính ngữ nghĩa và
kết quả là các hệ thống có sự khác nhau trong cách sử dụng. Tuy nhiên, về mặt ngữ nghĩa, Frame
có thể thay cho logic vị từ, các phần tử cơ sở trong Frame được định nghĩa rõ ràng những tính
chất như những vị từ một ngôi mô tả những tập hợp các cá thể và vị từ hai ngôi mô tả mối quan
hệ giữa các cá thể. Mặt dù không thể hiện hết tất cả các ràng buộc về ngữ nghĩa như những logic

vị từ, nhưng chúng được xem là một thành phần con của logic vị từ.
Nghiên cứu về logic mô tả được bắt đầu từ những hệ thống sử dụng thuật ngữ
(terminological) để nhấn mạnh đến việc thiết lập những thuật ngữ cơ sở mô tả về một lĩnh vực.
Những năm gần đây, logic mô tả trở nên phổ biến. Khi dùng logic mô tả trong các hệ thống biểu
diễn tri thức thường dùng từ “khái niệm” (concept) được đề cập đến như là một “biểu thức” của
logic mô tả, chúng dùng để mô tả những cá thể và từ “thuật ngữ” (terminology) để diễn tả một
cấu trúc được xây dựng, cung cấp một thể hiện biểu diễn cho lĩnh vực quan tâm.
Nghiên cứu về logic mô tả đã được nghiên cứu cả phần lý thuyết, cùng với cài đặt những
hệ thống biểu diễn tri thức và phát triển ứng dụng trong nhiều lĩnh vực của logic mô tả. Nghiên
cứu lý thuyết kết hợp chặt chẽ với thực hành đã trở thành phương pháp luận cho việc nghiên cứu
logic mô tả. Bên cạnh đó, nhiều hệ thống được xây dựng trên nền tảng logic mô tả với những
chuẩn mô tả và những khả năng biểu diễn tri thức khác nhau. Thêm vào đó, các chuẩn và những
thuật toán tính toán trong lập luận cũng được nghiên cứu chi tiết. Những nghiên cứu này xuất
phát từ việc sử dụng những cấu trúc được cài đặt trong hệ thống hoặc sự cần thiết của các cấu
trúc cho những hệ thống đặc biệt và kết quả đã có những hệ thống mới hiệu quả hơn.
Tµi LiÖu Tham Kh¶o
TiÕng ViÖt:


1. Phan Đình Diệu, Lôgic toán và cơ sở toán học (2003), Nhà xuất bản Đại học Quốc gia
Hà nội.
2. Nguyễn Thanh Thuỷ (1999), Trí tuệ nhân tạo, NXB Giáo dục.
Tiếng Anh:
3. C. A. Welty (2003), The description logic handbook: Theory, implementation, and
applications, chapter 11: software engineering, Published by the press Syndicate of the
university of Cambridge.
4. Daniele Nardi, Ronald J. Brachman (2003), The description logic handbook: Theory,
implementation, and applications, chapter 1: An introduction to description logics,
Published by the press Syndicate of the university of Cambridge.
5. Dieter Fensel, Ora Lassila, Frank Van Harmelen, Ian Horrocks, James Hendler, Deborah

L. McGuinness (2000), The semantic web and its languages, IEEE Intelligent systems.
6. Enrico Franconi (2003), The description logic handbook: Theory, implementation, and
applications, chapter 15: Natural language processing, Published by the press Syndicate
of the university of Cambridge.
7. Franz Baader, Ulrike Sattler (2001),An overview of Tableau Algorithms for Description
Logics, Kluwer Academic publisher, printed in the Nertherland.
8. Franz Baader, Werner Nutt (2003), The description logic handbook: Theory,
implementation, and applications, chapter 2: Basic description logics, Published by the
press Syndicate of the university of Cambridge.
9. Franz Baader (2000), Tableau algorithms for Description Logics, Theoretical Computer
Science RWTH Aachen Germany.
10. F. M. Donini, M. Lenzerini, D. Nardi, A. Schaerf (1997), Reasoning in Description
Logics, CSLI Publications.
11. Francesco M. Monini (2003), The description logic handbook: Theory, implementation,
and applications, chapter 3: Complexity of reasoning, Published by the press Syndicate
of the university of Cambridge.


12. Ian Horrocks, Ulrike Sattler, Franz Baader (2003), “Description logics as ontology
languages for the semantic web”, University of Manchaster, UK, Theoretical computer
science, RWTH Achen, Germany
13. Ian Horrocks, Deborah L. McGuiness, Chirstopher Welty (2003), The description logic
handbook: Theory, implementation, and applications, chapter 14: Digital libraries and
web-base information systems, Published by the press Syndicate of the university of
Cambridge.
14. Ian Horrocks, Ulrike Sattler, Stephan Tobies (2000), Reasoning with individuals for the
Description Logics SHIQ,, University of Manchaster, UK, Lufg theoretical computer
science, RWTH Achen, Germany.
15. Jeff Z. Pan (2004), Description logic: Reasoning support for the semantic web, the
degree of Doctor of philosophy in the faculty of Science and Engineering Manchester

University.
16. J. M Crawford and B. J. Kuipers (1991), All: Formalizing Acess-Limited Reasoning,
principles of semantic networks, Morgan Kaufmann, pp. 2990-330.
17. K.Schild (1991), A correspondence thoery for terminological logic, Perliminary reprt, in
Mylopoulos, R. Reiter, editors, proc of IJCAI–91, Sydney.
18. Nenad Krdžavac, Dragan Gaševic, Vlandan Devedžić (2004), Description logics
reasoning in web-based education environments, University of Belgrade.
19. Steffen Hölldodber, TrÇn §×nh Khang, Hans - Peter Slörr (2002), “A Fuzzy Description
Logic with Hedges as Concept Modifiers” Technische Universität Dresden, Department
of computer science D-01062 Dresden, Germany.
20. U. Sattler, D. Calvanese, and R. Molitor (2003), The description logic handbook:
Theory, implementation, and applications, chapter 4: Relationships with other fomalisms,
Published by the press Syndicate of the university of Cambridge.