模糊描述逻辑F-SHIQ公理体系及其推理机制的研究

论文摘要

计算机与Internet的快速发展,使得语义网和描述逻辑在人工智能等领域扮演着越来越重要的角色,基于语义网的知识获取与知识推理应用也在不断增加。但在我们的日常生活中,越来越多不确定的、模糊的信息需要处理,这就需要有一套完整的理论联系实际的模糊知识处理体系,来对模糊信息进行准确的表述与推理。本文以此目标为研究方向,把模糊逻辑理论作为基础,对现有的基于语义网的理论与技术进行了深入的研究,重点关注了理论的完善和实践的可应用性两个关键的问题,所取得的主要研究成果如下:（1）提出了对描述逻辑SHIQ的模糊扩展,给出了一个可靠的公理体系:模糊描述逻辑公理体系F-SHIQ,将其作为知识表示与推理的理论基础。以一个构造公理系统的角度,将描述逻辑中必要的概念、关系、操作等都进行了模糊扩展,给出了相应的定义,法则,公理和定理等,并对公理体系进行了推导证明,以保证其可靠性。（2）把F-SHIQ公理体系作为逻辑基础,扩展了现有的本体描述语言OWL DL,提出了基于模糊描述逻辑的规则语言FSRL。使得知识表述语言在类、属性、个体、操作等方面同样具有了表达和处理模糊信息的能力。并为后面的模糊推理机提供了必要的知识表示形式基础,推理机中的知识和规则都可以以此形式进行存储应用。（3）提出了使用本体和语义规则来对模糊公理体系的法则,定理等进行存储的存储模型。利用本体是个语义知识库的特点,把公理体系分解为最基本的概念类和概念关系,并利用语义规则进行必要的关联。这样既高效的实现了对法则定理等的全面存储,又消除了存储的冗余。（4）以F-SHIQ为逻辑基础,以FSRL为知识表示与存储形式,给出了一个能够推理模糊知识的实用型模糊推理机FSRLReasoner。对以知识基形式存在的模糊问题,解析后利用规则进行模糊推理,给出相应的结果,最后还通过一个知识基推理的实验,对本推理机的能力进行了必要的检验。本文的研究工作,将模糊逻辑引入扩展到了语义网的知识表述与推理中,增强了处理模糊信息的能力,提供了一整套的模糊信息处理体系,对今后各学科模糊知识的表述与推理都有着很好的理论和实践意义。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 模糊知识推理研究背景
• 1.1.1 模糊信息处理的发展
• 1.1.2 推理技术研究背景
• 1.1.3 基于语义网的模糊知识推理存在的主要问题和发展方向
• 1.2 研究目标和主要研究内容
• 1.3 论文组织结构
• 第二章 语义网中模糊描述逻辑及推理机研究综述
• 2.1 描述逻辑研究
• 2.1.1 描述逻辑定义
• 2.1.2 描述逻辑的发展
• 2.2 模糊逻辑
• 2.2.1 模糊逻辑数学基础
• 2.2.2 模糊逻辑推理
• 2.2.3 模糊描述逻辑
• 2.3 现有语义Web中的逻辑推理机介绍
• 2.3.1 推理机主要推理方式
• 2.3.2 现有推理机应用
• 2.4 本章小结
• 第三章 F-SHIQ 模糊描述逻辑公理体系
• 3.1 基础描述逻辑SHIQ
• 3.1.1 描述逻辑SHIQ 语法
• 3.1.2 描述逻辑SHIQ 语义
• 3.2 F-SHIQ 公理系统中的基本约定
• 3.2.1 公理系统产生
• 3.2.2 公理系统的初始符号
• 3.2.3 公理系统中基本的形成规则
• 3.2.4 系统中的定义
• 3.3 系统公理及其语义运算法则
• 3.3.1 系统公理的提出
• 3.3.2 语义运算法则
• 3.4 逻辑系统中定理的提出与证明
• 3.5 本章小节
• 第四章 基于F-SHIQ 公理体系的OWL扩展
• 4.1 OWL及其理论基础
• 4.1.1 本体描述语言的发展
• 4.1.2 OWL DL对知识的描述
• 4.2 FSRL扩展对基本元素的描述
• 4.2.1 FSRL对类与个体的描述
• 4.2.2 FSRL对属性的描述
• 4.2.3 FSRL对其他操作的描述
• 4.3 FSRL扩展的知识表示
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于F-SHIQ 公理体系的本体建立
• 5.1 本体及其建模方法
• 5.1.1 本体的特点
• 5.1.2 本体的建模
• 5.2 公理体系本体的设计与实现
• 5.2.1 本体的构造方法
• 5.2.2 本体的需求分析
• 5.2.3 定义本体中概念类元素
• 5.2.4 定义本体中关系属性元素
• 5.3 系统中定理的规则库建立
• 5.4 本章总结
• 第六章 基于F-SHIQ 公理体系推理机的设计与实现
• 6.1 推理方法及推理机设计
• 6.1.1 推理方法的研究
• 6.1.2 推理机整体推理设计
• 6.2 推理机的工作流程
• 6.3 推理机实验检验与结果
• 6.4 本章小结
• 第七章 结论和展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢