Answer Set编程及其应用研究

Answer Set编程及其应用研究

论文摘要

1988年M.Gelfond和V.Lifschitz共同为非单调逻辑编程创建了一种重要的模型语义一Stable模型语义,并在1991年将该模型语义扩展并更名为Answer Set语义,由此发展出一种重要的非单调逻辑编程技术—Answer Set编程技术。作为该类编程技术的核心,Answer Set语义相对其它非单调逻辑编程语义理论简洁明了,它充分利用了逻辑编程领域的已有成果,有效地实现了逻辑程序的非单调推理。目前,Answer Set编程不仅被公认为一种重要的知识表示工具,而且是逻辑编程与非单调推理领域的研究热点。在对Answer Set编程理论进行了探索性研究基础上,取得了如下创新性成果:1.提出了一种利用基于Answer Set语义的权约束编程实现策略冲突自动消解的新方法。随着策略的广泛应用,关于其冲突消解的研究愈来愈受到重视。在目前存在的多种途径中,采用逻辑编程完成冲突消解具有自动化程度高、逻辑严谨等优点。但是,原有方法却存在被消解的冲突种类受限、优化机制单一等缺点。为克服以上缺陷,在完成策略语法与语义形式化定义、冲突捕获机制定义、冲突分类以及冲突消解特性分析的基础上,本文充分利用了权约束编程特有的集合选择紧凑表示能力以及灵活的优化语句,完成了冲突消解权约束程序建立等工作。该方法不但扩展了被消解的冲突种类,而且提供了更为合理和灵活的优化机制,有效地克服了原有方法的缺陷。2.提出了一种基于事件的Web服务组合新方法。随着电子商务的普及,有关Web服务自动组合的研究愈来愈受到重视。目前主要存在基于AI(Artificial Intell-igence)规划和诸如UML(Unified Modeling Language)技术的两类途径。但是,由于难以建立服务组合域,加之不完全信息的影响,因而前类方法难以实现,而后者由于描述能力不足,因此无法满足用户的多样化需求。为获得一种既易于实现又能满足用户多样化需求的服务组合的有效途径,本文在完成一种基于事件的服务语言定义、用于描述服务组合的组合方案建立机制以及服务互斥性质分析的基础上,通过Answer Set编程表示组合方案,以获得实现组合服务目标的组合轨迹。该方法充分利用了策略的动态执行能力和Answer Set编程丰富的表示能力,不但应该具有良好的应用前景而且能够满足用户的多样化需求。3.利用Answer Set编程完成了ER模型(Entity-Relationship Model)的逻辑表示。ER模型是一种重要的语义数据模型(Semantic Data Model),至今仍被广泛地应用于数据库设计中。针对ER模型的改进,目前主要存在基于图形表示和描述性逻辑表示两种途径,但是,前者缺乏自动推理能力,而后者却存在表示能力弱、与数据库兼容性不足等缺陷。为克服以上缺陷,本文在完成ER模型分类研究、ER模式语义与语法形式定义的基础上,利用Answer Set编程完成了ER模式的逻辑表示。该方法不但为ER模型提供了一种新的逻辑表示途径,而且有效地克服了基于描述性逻辑表示途径的缺陷。更为重要的是,它还为利用ER模式实现异构数据库之间的语义协作提供了理论基础。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 理论朔源
  • 1.1.1 逻辑编程
  • 1.1.2 非单调推理
  • 1.2 非单调逻辑编程
  • 1.3 Answer Set编程及研究现状
  • 1.3.1 理论研究
  • 1.3.2 计算方法与编程系统实施
  • 1.3.3 应用研究
  • 1.4 研究重点和贡献
  • 1.5 全文组织结构
  • 第二章 Answer Set编程理论
  • 2.1 一阶逻辑
  • 2.1.1 一阶语言
  • 2.1.2 解释及模型
  • 2.2 Herbrand理论
  • 2.3 Horm编程
  • 2.3.1 语法
  • 2.3.2 语义
  • 2.4 Answer Set程序
  • 2.5 Answer Set语义
  • 2.5.1 正规非析取程序
  • 2..5.2 正规析取程序
  • 2.5.3 扩展析取程序
  • 2.5.4 推理
  • 2.6 语法及语义特征
  • 2.6.1 层次性
  • 2.6.2 头无圈性
  • 2.7 程序分割
  • 2.8 权约束编程
  • 2.8.1 语法
  • 2.8.2 语义
  • 2.8.3 优化机制
  • 2.9 本章小结
  • 第三章 策略冲突消解
  • 3.1 ECA策略
  • 3.1.1 形式定义
  • 3.1.2 Horn编程
  • 3.2 冲突
  • 3.2.1 行动约束
  • 3.2.2 优化消解
  • 3.2.3 冲突类型
  • 3.3 Chomicki方法的局限性
  • 3.4 冲突消解权约束程序
  • 3.4.1 基数最优消解
  • 3.4.2 权值最优消解
  • 3.5 事件取消
  • 3.6 应用模型框架及其流程
  • 3.7 本章小结
  • 第四章 Web服务自动组合
  • 4.1 SELS
  • 4.2 组合方案
  • 4.2.1 基本服务
  • 4.2.2 复杂服务
  • 4.2.3 组合服务
  • 4.3 语义及Answer Set编程表示
  • 4.3.1 组合方案的语义
  • 4.3.2 Answer Set程序编码
  • 4.4 互斥约束
  • 4.5 示范举例
  • 4.6 本章小结
  • 第五章 ER模型表示
  • 5.1 ER模型
  • 5.1.1 概述
  • 5.1.2 模型要素
  • 5.1.3 多样性及弱实体类型性质
  • 5.2 基本模式
  • 5.2.1 语法
  • 5.2.2 语义
  • 5.3 Answer Set编程表示
  • 5.3.1 编码
  • 5.3.2 正确性证明
  • 5.4 扩展
  • 5.5 本章小结
  • 第六章 全文总结及进一步的工作
  • 6.1 全文总结
  • 6.2 未来工作
  • 致谢
  • 参考文献
  • 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果
  • 相关论文文献

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