extending consequence based
play

Extending Consequence-Based Reasoning to Andrew Bate, Boris Motik, - PowerPoint PPT Presentation

Extending Consequence-Based Reasoning to Andrew Bate, Boris Motik, Bernardo Cuenca Grau, Frantiek Simank , and Ian Horrocks Department of Computer Science University of Oxford Motivation Most reasoners based on


  1. Extending Consequence-Based Reasoning to ๐’ฏโ„›โ„๐’ญ Andrew Bate, Boris Motik, Bernardo Cuenca Grau, Frantiลกek Simanฤรญk , and Ian Horrocks Department of Computer Science University of Oxford

  2. Motivation โ€ข Most reasoners based on (hyper)tableau โ€“ FaCT++ โ€“ HermiT โ€“ Pellet โ€“ Konclude โ€“ Racer โ€ข Work reasonably well in practice โ€ข But building many counter models is expensive โ€“ To prove ๐’ซ โŠจ ๐ท โŠ‘ ๐ธ show ๐ท โŠ“ ยฌ๐ธ is unsat โ€“ Bottleneck: large number of concepts โ€“ Rebuilds entire model for each test

  3. Consequence-based Features Optimal worse-case complexity One pass classification No need for several counter models Pay as you go Deterministic

  4. State of the art ELK (Java) Snorocket (Java) CEL (Common LISP) โ„ฐโ„’ jcel (Java) Elephant (C) CB (OCaml) Horn- ๐’ฏโ„‹โ„๐’ญ ๐’โ„’๐’Ÿโ„ Horn- ๐’ฏโ„›๐’ซโ„๐’ญ ๐’โ„’๐’Ÿโ„‹ ๐’ฏโ„›โ„๐’ญ Condor (C++)

  5. Key Facts โ‘  Algorithm does not build models โ†’ Apply inference rules to derive local consequences of ontology โ‘ก Derived consequences not all stored together โ†’ Contexts store consequences corresponding to a conjunction of concepts and roles

  6. Reasoning Stages ๐’ฏโ„‹โ„๐’ญ DL Clauses FOL Clauses Taxonomy Calculus

  7. Example Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian โŠ‘ Person ?

  8. ๐’ฏโ„‹โ„๐’ญ DL Clauses FOL Clauses Taxonomy Calculus

  9. Structural transformation Translate into first-order clauses with equality ๐‘œ ๐‘› แˆฅ ๐‘ˆ ๐‘— โ†’ แˆง ๐‘€ ๐‘˜ ๐‘—=1 ๐‘˜=1 Atoms or equations of the forms ๐‘จ ๐‘— โ‰ˆ ๐‘จ ๐‘˜ or ๐‘จ ๐‘— โ‰‰ ๐‘จ ๐‘˜ Function-free atoms of the forms ๐ต ๐‘ฆ , ๐‘† ๐‘ฆ, ๐‘จ ๐‘— or ๐‘† ๐‘จ ๐‘— , ๐‘ฆ

  10. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ

  11. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5

  12. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 Meat ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โ†’ โŠฅ

  13. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 Meat ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โ†’ โŠฅ Vegetarian ๐‘ฆ โˆง eats ๐‘ฆ, ๐‘จ 1 โ†’ SideDish ๐‘จ 1

  14. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 Meat ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โ†’ โŠฅ Vegetarian ๐‘ฆ โˆง eats ๐‘ฆ, ๐‘จ 1 โ†’ SideDish ๐‘จ 1 5 5 แˆฅ eats ๐‘ฆ, ๐‘จ ๐‘— โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘จ ๐‘— โ‰ˆ ๐‘จ ๐‘˜ โˆจ แˆง Meat ๐‘จ ๐‘— ๐‘—=1 ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5

  15. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 Meat ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โ†’ โŠฅ Vegetarian ๐‘ฆ โˆง eats ๐‘ฆ, ๐‘จ 1 โ†’ SideDish ๐‘จ 1 5 5 แˆฅ eats ๐‘ฆ, ๐‘จ ๐‘— โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘จ ๐‘— โ‰ˆ ๐‘จ ๐‘˜ โˆจ แˆง Meat ๐‘จ ๐‘— ๐‘—=1 ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5 HealthyPerson ๐‘ฆ โ†’ Person ๐‘ฆ

  16. Vegetarian โŠ‘ Animal Animal โŠ‘ โ‰ฅ 5 eats Meat โŠ“ SideDish โŠ‘ โŠฅ Vegetarian โŠ‘ โˆ€ eats . SideDish โ‰ฅ 5 eats . ยฌMeat โŠ‘ HealthyPerson HealthyPerson โŠ‘ Person Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 Meat ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โ†’ โŠฅ Vegetarian ๐‘ฆ โˆง eats ๐‘ฆ, ๐‘จ 1 โ†’ SideDish ๐‘จ 1 5 5 แˆฅ eats ๐‘ฆ, ๐‘จ ๐‘— โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘จ ๐‘— โ‰ˆ ๐‘จ ๐‘˜ โˆจ แˆง Meat ๐‘จ ๐‘— ๐‘—=1 ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5 HealthyPerson ๐‘ฆ โ†’ Person ๐‘ฆ

  17. ๐’ฏโ„‹โ„๐’ญ DL Clauses FOL Clauses Taxonomy Calculus

  18. Contexts Set ๐’ฒ of contexts Each context ๐‘ค โˆˆ ๐’ฒ : core ๐‘ค ๐ต ๐‘ฆ โˆง ๐ถ(๐‘ฆ) โŠคcore ๐‘ค โ†’ โ‹ฏ core ๐‘ค โˆง ๐ท ๐‘ฆ โ†’ โ‹ฏ ๐’ฏ ๐‘ค โ‹ฎ core ๐‘ค โˆง ๐‘† ๐‘ง, ๐‘ฆ โ†’ โ‹ฏ Edges between contexts labelled with functions Context structure ๐’  is a the graph of labelled contexts and edges

  19. Contexts Set ๐’ฒ of contexts Each context ๐‘ค โˆˆ ๐’ฒ : core ๐‘ค ๐ต ๐‘ฆ โˆง ๐ถ(๐‘ฆ) |core ๐‘ค โŠค โ†’ โ‹ฏ core ๐‘ค โˆง ๐ท ๐‘ฆ โ†’ โ‹ฏ ๐’ฏ ๐‘ค โ‹ฎ core ๐‘ค โˆง ๐‘† ๐‘ง, ๐‘ฆ โ†’ โ‹ฏ Edges between contexts labelled with functions Context structure ๐’  is a the graph of labelled contexts and edges

  20. Sound Context Structures core ๐‘ฃ = ๐ท ๐‘ฆ โˆง ๐ธ(๐‘ฆ) core ๐‘ค = ๐ต ๐‘ฆ โˆง ๐ถ(๐‘ฆ) ๐‘” ๐‘™ โ†’ โ‹ฏ โ†’ โ‹ฏ โŠค โŠค โ†’ โ‹ฏ โ†’ โ‹ฏ โŠค โˆง ๐ท ๐‘ฆ โŠค โˆง ๐‘‡(๐‘ฆ, ๐‘ง) โ‹ฎ โ‹ฎ โŠค โˆง ๐‘† ๐‘ง, ๐‘ฆ โ†’ โ‹ฏ โŠค โ†’ โ‹ฏ โ‘  ๐’ซ โŠจ core ๐‘ค โˆง ฮ“ โ†’ ฮ” for each ๐‘ค โˆˆ ๐‘Š and each ฮ“ โ†’ ฮ” โˆˆ ๐’ฏ ๐‘ค โ‘ก ๐’ซ โŠจ core ๐‘ฃ โ†’ core ๐‘ค ๐‘ฆ โ†ฆ ๐‘” ๐‘™ ๐‘ฆ , ๐‘ง โ†ฆ ๐‘ฆ for each ๐‘ฃ, ๐‘ค, ๐‘” ๐‘™ โˆˆ โ„ฐ

  21. Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Vegetarian ๐‘ฆ

  22. Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Animal ๐‘ฆ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ โŠค โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 5 ๐‘ฆ แˆผ Vegetarian ๐‘ฆ โ†’ Animal ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โ‹ฎ โ‹ฎ Animal ๐‘ฆ โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ Animal ๐‘ฆ โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 แˆฝ โŠ† ๐’ซ Vegetarian ๐‘ฆ โˆง eats ๐‘ฆ, ๐‘จ 1 โ†’ SideDish ๐‘จ 1

  23. Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Animal ๐‘ฆ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ โŠค โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 5 ๐‘ฆ 5 โŠค โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰ˆ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ โˆจ แˆง Meat ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5 5 5 แˆผ แˆฝ โŠ† ๐’ซ แˆฅ eats ๐‘ฆ, ๐‘จ ๐‘— โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘จ ๐‘— โ‰ˆ ๐‘จ ๐‘˜ โˆจ แˆง Meat ๐‘จ ๐‘— ๐‘—=1 ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5

  24. Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Animal ๐‘ฆ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ ๐‘” 1 โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ ๐‘” 2 , ๐‘” 3 , ๐‘” 4 , ๐‘” 5 โŠค โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 eats ๐‘ง, ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ง, ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 5 ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘ฆ 5 โŠค โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰ˆ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ โˆจ แˆง Meat ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5

  25. Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Animal ๐‘ฆ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ ๐‘” 1 โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ ๐‘” 2 , ๐‘” 3 , ๐‘” 4 , ๐‘” 5 โŠค โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 eats ๐‘ง, ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ง, ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 5 ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘ฆ 5 โŠค โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰ˆ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ โˆจ แˆง Meat ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5 5 5 แˆผ แˆฝ โŠ† ๐’ซ แˆฅ eats ๐‘ฆ, ๐‘จ ๐‘— โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘จ ๐‘— โ‰ˆ ๐‘จ ๐‘˜ โˆจ แˆง Meat ๐‘จ ๐‘— ๐‘—=1 ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5

  26. Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Vegetarian ๐‘ฆ โŠค โ†’ Animal ๐‘ฆ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 1 ๐‘ฆ ๐‘” 1 โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ฆ, ๐‘” 5 ๐‘ฆ ๐‘” 2 , ๐‘” 3 , ๐‘” 4 , ๐‘” 5 โŠค โ†’ ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰‰ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ for 1 โ‰ค ๐‘— < ๐‘˜ โ‰ค 5 eats ๐‘ง, ๐‘ฆ โˆง SideDish ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 1 ๐‘ฆ โ‹ฎ โŠค โ†’ eats ๐‘ง, ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘” 5 ๐‘ฆ โŠค โ†’ SideDish ๐‘ฆ 5 Meat ๐‘ฆ โ†’ Meat ๐‘ฆ โŠค โ†’ HealthyPerson ๐‘ฆ โˆจ แˆง ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ โ‰ˆ ๐‘” ๐‘˜ ๐‘ฆ โˆจ แˆง Meat ๐‘” ๐‘— ๐‘ฆ Meat ๐‘ฆ โ†’ โŠฅ ๐‘—=1 1โ‰ค๐‘—<๐‘˜โ‰ค5

Recommend


More recommend