Lógica de descripción

Las lógicas de descripción, también llamadas lógicas descriptivas (DL por description logics) son una familia de lenguajes de representación del conocimiento que pueden ser usados para representar conocimiento terminológico de un dominio de aplicación de una forma estructurada y formalmente bien comprendida. El nombre lógica de descripción se refiere, por un lado, a descripciones de conceptos usadas para describir un dominio y, por otro lado, a la semántica que establece una equivalencia entre las fórmulas de lógicas de descripción y expresiones en lógica de predicados de primer orden. DL se diseñó como una extensión de frames (marcos) y redes semánticas, los cuales no estaban equipados con semántica basada en la lógica. A diferencia de los demás sistemas de representación ( redes semánticas y frames), estas lógicas están dotadas con una semántica formal basada en lógica y tienen características muy importantes como son:

  • Un formalismo descriptivo: conceptos, roles, individuos y constructores.
  • Un formalismo terminológico: axiomas terminológicos que introducen descripciones complejas y propiedades de la terminología descriptiva.
  • Un formalismo asertivo: que introduce propiedades de individuos.
  • Son capaces de inferir nuevo conocimiento a partir de conocimiento dado; tienen por tanto, algoritmos de razonamiento que son decidibles.

Los elementos centrales del alfabeto del lenguaje de las lógicas de descripción son:

  • Nombres de concepto (concept name): asignan un nombre a un grupo de objetos.
  • Nombres de rol (role name): asigna un nombre a una relación entre objetos.
  • Nombres de individuos (u objetos): los individuos son instancias de los conceptos y también se pueden relacionar por medio de un rol.
  • Constructores (constructor): relaciona nombres de conceptos y nombres de roles, y también crea conceptos complejos a partir de los atómicos (complex concepts).
  • Definiciones de conceptos complejos: usa los símbolos para declarar conjunto de igualdades y conjuntos de inclusiones.

El nombre de lógica de descripción es de los años 1980s. Antes de esto se llamaba (cronológicamente): sistemas terminológicos, y lenguajes de conceptos. Las lógicas de descripción de hoy en día se han convertido en una piedra fundamental de la web semántica para su uso en el diseño de ontologías.

El primer sistema basado en DL fue KL-ONE (por Brachman and Schmolze, 1985). Después vinieron algunos otros sistemas de DL. Están LOOM (1987), BACK (1988), KRIS (1991), CLASSIC (1991), FaCT (1998), RACER (2001), CEL (2005), KAON 2 (2005) y JCEL (2010).

El desarrollo de OIL fue inspirado en DL.

Modelando con Lógicas de Descripción

En DLs, existe un distinción entre la llamada TBox (caja terminológica) y la ABox (caja de aserciones). En general, la TBox contiene sentencias describiendo conceptos jerárquicos ( i.e., relaciones entre conceptos) mientras la ABox contiene sentencias "ground" indicando a donde pertenecen los individuos en la jerarquía (i.e., relaciones entre individuos y conceptos). Por ejemplo, la frase:

(1) Cada empleado es una persona

pertenece a la TBox, mientras que la frase:

(2) Bob es un empleado

pertenece a la ABox. Nótese que la distinción entre TBox y ABox no es significante en el mismo sentido que en la lógica de primer orden (la cual subsume la mayoría de las DL). Las dos "clases" de sentencias se tratan de igual forma. Cuando se traduce a lógica de primer orden, un axioma de subsumición como (1) es simplemente un condicional restringido a predicados unarios (conceptos) donde sólo aparecen variables. Una sentencia de esta forma no tiene un tratamiento distinto de las sentencias donde sólo aparecen constantes (valores "ground ") como en (2).

Entonces, ¿por qué hacer esta distinción? La principal razón es que esta separación puede ser útil para describir y formular procedimientos de decisión para varias DL. Por ejemplo, un razonador podría procesar la TBox y la ABox por separado. Ciertos problemas claves de inferencia están ligados a una pero no a la otra ('clasificación' está relacionado con la TBox, 'chequeo de instancia' a la ABox). Además la complejidad de la TBox puede afectar considerablemente el rendimiento de un procedimiento de decisión para cierta DL, independientemente de la ABox. Así resulta útil una forma de hablar de una parte específica de una base de conocimiento (KB). Otro motivo de esta distinción es que tenga sentido desde el punto de vista del que modela la base de conocimiento. Es conveniente poder distinguir entre los conceptos en el mundo (axiomas de clase en la TBox) y las manifestaciones particulares de esos conceptos (aserciones de instancia en la ABox)

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