Extending Consequence-Based Reasoning to ๐ฏโโ๐ญ Andrew Bate, Boris Motik, Bernardo Cuenca Grau, Frantiลกek Simanฤรญk , and Ian Horrocks Department of Computer Science University of Oxford
Motivation โข Most reasoners based on (hyper)tableau โ FaCT++ โ HermiT โ Pellet โ Konclude โ Racer โข Work reasonably well in practice โข But building many counter models is expensive โ To prove ๐ซ โจ ๐ท โ ๐ธ show ๐ท โ ยฌ๐ธ is unsat โ Bottleneck: large number of concepts โ Rebuilds entire model for each test
Consequence-based Features Optimal worse-case complexity One pass classification No need for several counter models Pay as you go Deterministic
State of the art ELK (Java) Snorocket (Java) CEL (Common LISP) โฐโ jcel (Java) Elephant (C) CB (OCaml) Horn- ๐ฏโโ๐ญ ๐โ๐โ Horn- ๐ฏโ๐ซโ๐ญ ๐โ๐โ ๐ฏโโ๐ญ Condor (C++)
Key Facts โ Algorithm does not build models โ Apply inference rules to derive local consequences of ontology โก Derived consequences not all stored together โ Contexts store consequences corresponding to a conjunction of concepts and roles
Reasoning Stages ๐ฏโโ๐ญ DL Clauses FOL Clauses Taxonomy Calculus
Example Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian โ Person ?
๐ฏโโ๐ญ DL Clauses FOL Clauses Taxonomy Calculus
Structural transformation Translate into first-order clauses with equality ๐ ๐ แฅ ๐ ๐ โ แง ๐ ๐ ๐=1 ๐=1 Atoms or equations of the forms ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ or ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ Function-free atoms of the forms ๐ต ๐ฆ , ๐ ๐ฆ, ๐จ ๐ or ๐ ๐จ ๐ , ๐ฆ
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 Meat ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โ โฅ
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 Meat ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โ โฅ Vegetarian ๐ฆ โง eats ๐ฆ, ๐จ 1 โ SideDish ๐จ 1
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 Meat ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โ โฅ Vegetarian ๐ฆ โง eats ๐ฆ, ๐จ 1 โ SideDish ๐จ 1 5 5 แฅ eats ๐ฆ, ๐จ ๐ โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ โจ แง Meat ๐จ ๐ ๐=1 ๐=1 1โค๐<๐โค5
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 Meat ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โ โฅ Vegetarian ๐ฆ โง eats ๐ฆ, ๐จ 1 โ SideDish ๐จ 1 5 5 แฅ eats ๐ฆ, ๐จ ๐ โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ โจ แง Meat ๐จ ๐ ๐=1 ๐=1 1โค๐<๐โค5 HealthyPerson ๐ฆ โ Person ๐ฆ
Vegetarian โ Animal Animal โ โฅ 5 eats Meat โ SideDish โ โฅ Vegetarian โ โ eats . SideDish โฅ 5 eats . ยฌMeat โ HealthyPerson HealthyPerson โ Person Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 Meat ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โ โฅ Vegetarian ๐ฆ โง eats ๐ฆ, ๐จ 1 โ SideDish ๐จ 1 5 5 แฅ eats ๐ฆ, ๐จ ๐ โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ โจ แง Meat ๐จ ๐ ๐=1 ๐=1 1โค๐<๐โค5 HealthyPerson ๐ฆ โ Person ๐ฆ
๐ฏโโ๐ญ DL Clauses FOL Clauses Taxonomy Calculus
Contexts Set ๐ฒ of contexts Each context ๐ค โ ๐ฒ : core ๐ค ๐ต ๐ฆ โง ๐ถ(๐ฆ) โคcore ๐ค โ โฏ core ๐ค โง ๐ท ๐ฆ โ โฏ ๐ฏ ๐ค โฎ core ๐ค โง ๐ ๐ง, ๐ฆ โ โฏ Edges between contexts labelled with functions Context structure ๐ is a the graph of labelled contexts and edges
Contexts Set ๐ฒ of contexts Each context ๐ค โ ๐ฒ : core ๐ค ๐ต ๐ฆ โง ๐ถ(๐ฆ) |core ๐ค โค โ โฏ core ๐ค โง ๐ท ๐ฆ โ โฏ ๐ฏ ๐ค โฎ core ๐ค โง ๐ ๐ง, ๐ฆ โ โฏ Edges between contexts labelled with functions Context structure ๐ is a the graph of labelled contexts and edges
Sound Context Structures core ๐ฃ = ๐ท ๐ฆ โง ๐ธ(๐ฆ) core ๐ค = ๐ต ๐ฆ โง ๐ถ(๐ฆ) ๐ ๐ โ โฏ โ โฏ โค โค โ โฏ โ โฏ โค โง ๐ท ๐ฆ โค โง ๐(๐ฆ, ๐ง) โฎ โฎ โค โง ๐ ๐ง, ๐ฆ โ โฏ โค โ โฏ โ ๐ซ โจ core ๐ค โง ฮ โ ฮ for each ๐ค โ ๐ and each ฮ โ ฮ โ ๐ฏ ๐ค โก ๐ซ โจ core ๐ฃ โ core ๐ค ๐ฆ โฆ ๐ ๐ ๐ฆ , ๐ง โฆ ๐ฆ for each ๐ฃ, ๐ค, ๐ ๐ โ โฐ
Vegetarian ๐ฆ โค โ Vegetarian ๐ฆ
Vegetarian ๐ฆ โค โ Vegetarian ๐ฆ โค โ Animal ๐ฆ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ โค โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 โค โ SideDish ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ SideDish ๐ 5 ๐ฆ แผ Vegetarian ๐ฆ โ Animal ๐ฆ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โฎ โฎ Animal ๐ฆ โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ Animal ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 แฝ โ ๐ซ Vegetarian ๐ฆ โง eats ๐ฆ, ๐จ 1 โ SideDish ๐จ 1
Vegetarian ๐ฆ โค โ Vegetarian ๐ฆ โค โ Animal ๐ฆ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ โค โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 โค โ SideDish ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ SideDish ๐ 5 ๐ฆ 5 โค โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โจ แง Meat ๐ ๐ ๐ฆ ๐=1 1โค๐<๐โค5 5 5 แผ แฝ โ ๐ซ แฅ eats ๐ฆ, ๐จ ๐ โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ โจ แง Meat ๐จ ๐ ๐=1 ๐=1 1โค๐<๐โค5
Vegetarian ๐ฆ โค โ Vegetarian ๐ฆ โค โ Animal ๐ฆ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ ๐ 1 โฎ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ ๐ 2 , ๐ 3 , ๐ 4 , ๐ 5 โค โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 eats ๐ง, ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โค โ SideDish ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ eats ๐ง, ๐ฆ โค โ SideDish ๐ 5 ๐ฆ โค โ SideDish ๐ฆ 5 โค โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โจ แง Meat ๐ ๐ ๐ฆ ๐=1 1โค๐<๐โค5
Vegetarian ๐ฆ โค โ Vegetarian ๐ฆ โค โ Animal ๐ฆ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ ๐ 1 โฎ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ ๐ 2 , ๐ 3 , ๐ 4 , ๐ 5 โค โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 eats ๐ง, ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โค โ SideDish ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ eats ๐ง, ๐ฆ โค โ SideDish ๐ 5 ๐ฆ โค โ SideDish ๐ฆ 5 โค โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โจ แง Meat ๐ ๐ ๐ฆ ๐=1 1โค๐<๐โค5 5 5 แผ แฝ โ ๐ซ แฅ eats ๐ฆ, ๐จ ๐ โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐จ ๐ โ ๐จ ๐ โจ แง Meat ๐จ ๐ ๐=1 ๐=1 1โค๐<๐โค5
Vegetarian ๐ฆ โค โ Vegetarian ๐ฆ โค โ Animal ๐ฆ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 1 ๐ฆ ๐ 1 โฎ โค โ eats ๐ฆ, ๐ 5 ๐ฆ ๐ 2 , ๐ 3 , ๐ 4 , ๐ 5 โค โ ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ for 1 โค ๐ < ๐ โค 5 eats ๐ง, ๐ฆ โง SideDish ๐ฆ โค โ SideDish ๐ 1 ๐ฆ โฎ โค โ eats ๐ง, ๐ฆ โค โ SideDish ๐ 5 ๐ฆ โค โ SideDish ๐ฆ 5 Meat ๐ฆ โ Meat ๐ฆ โค โ HealthyPerson ๐ฆ โจ แง ๐ ๐ ๐ฆ โ ๐ ๐ ๐ฆ โจ แง Meat ๐ ๐ ๐ฆ Meat ๐ฆ โ โฅ ๐=1 1โค๐<๐โค5
Recommend
More recommend