Qualitative calculi with heterogeneous universes

par Armen Inants

Thèse de doctorat en Mathématiques et informatique

Sous la direction de Jérôme Euzenat.

Le président du jury était Jérôme Gensel.

Les rapporteurs étaient Till Mossakowski, Maroua Bouzid.

  • Titre traduit

    Calculs qualitatifs avec des univers hétérogènes


  • Résumé

    Représentation et raisonnement qualitatifs fonctionnent avec des relations non-numériques entre les objets d'un univers. Les formalismes généraux développés dans ce domaine sont basés sur différents types d'algèbres de relations, comme les algèbres de Tarski. Tous ces formalismes, qui sont appelés des calculs qualitatifs, partagent l'hypothèse implicite que l'univers est homogène, c'est-à-dire qu'il se compose d'objets de même nature. Toutefois, les objets de différents types peuvent aussi entretenir des relations. L'état de l'art du raisonnement qualitatif ne permet pas de combiner les calculs qualitatifs pour les différents types d'objets en un seul calcul.De nombreuses applications discriminent entre différents types d'objets. Par exemple, certains modèles spatiaux discriminent entre les régions, les lignes et les points, et différentes relations sont utilisées pour chaque type d'objets. Dans l'alignement d'ontologies, les calculs qualitatifs sont utiles pour exprimer des alignements entre un seul type d'entités, telles que des concepts ou des individus. Cependant, les relations entre les individus et les concepts, qui imposent des contraintes supplémentaires, ne sont pas exploitées.Cette thèse introduit la modularité dans les calculs qualitatifs et fournit une méthodologie pour la modélisation de calculs qualitatifs des univers hétérogènes. Notre contribution principale est un cadre basé sur une classe spéciale de schémas de partition que nous appelons modulaires. Pour un calcul qualitatif engendré par un schéma de partition modulaire, nous définissons une structure qui associe chaque symbole de relation avec un domaine et codomain abstrait à partir d'un treillis booléen de sortes. Un module d'un tel calcul qualitatif est un sous-calcul limité à une sorte donnée, qui est obtenu par une opération appelée relativisation à une sorte. D'un intérêt pratique plus grand est l'opération inverse, qui permet de combiner plusieurs calculs qualitatifs en un seul calcul. Nous définissons une opération appelée combinaison modulo liaison, qui combine deux ou plusieurs calculs qualitatifs sur différents univers, en fonction de quelques relations de liaison entre ces univers. Le cadre est suffisamment général pour soutenir la plupart des calculs spatio-temporels qualitatifs connus.


  • Résumé

    Qualitative representation and reasoning operate with non-numerical relations holding between objects of some universe. The general formalisms developed in this field are based on various kinds of algebras of relations, such as Tarskian relation algebras. All these formalisms, which are called qualitative calculi, share an implicit assumption that the universe is homogeneous, i.e., consists of objects of the same kind. However, objects of different kinds may also entertain relations. The state of the art of qualitative reasoning does not offer a combination operation of qualitative calculi for different kinds of objects into a single calculus.Many applications discriminate between different kinds of objects. For example, some spatial models discriminate between regions, lines and points, and different relations are used for each kind of objects. In ontology matching, qualitative calculi were shown useful for expressing alignments between only one kind of entities, such as concepts or individuals. However, relations between individuals and concepts, which impose additional constraints, are not exploited.This dissertation introduces modularity in qualitative calculi and provides a methodology for modeling qualitative calculi with heterogeneous universes. Our central contribution is a framework based on a special class of partition schemes which we call modular. For a qualitative calculus generated by a modular partition scheme, we define a structure that associates each relation symbol with an abstract domain and codomain from a Boolean lattice of sorts. A module of such a qualitative calculus is a sub-calculus restricted to a given sort, which is obtained through an operation called relativization to a sort. Of a greater practical interest is the opposite operation, which allows for combining several qualitative calculi into a single calculus. We define an operation called combination modulo glue, which combines two or more qualitative calculi over different universes, provided some glue relations between these universes. The framework is general enough to support most known qualitative spatio-temporal calculi.


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