Raisonner en Logiques de Description Augmentées avec la Sémantique Rafraichissante

Reasoning in Descriptions Logics Augmented with Refreshing Variables

• Auteur / Autrice : Théo Ducros
• Direction : Farouk Toumani, Marinette Bouet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 27/09/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences pour l'ingénieur (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'Informatique, de Modélisation et d'Optimisation des Systèmes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mírian Halfeld Ferrari Alves
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François Goasdoué, Nabil Layaida
• DOI : 10.70675/134ef590z5297z47ffz81a9z7b902e4adbef

Mots clés

Mots clés contrôlés

Logique informatique

Subsomption

Mots clés libres

Logique de description

Sémantique rafraichissante

Raisonnement

Matching

Pattern containment

Description logic

Refreshing semantics

Reasoning

Matching

Pattern containment

Résumé

Les logiques de descriptions ont été étudiées et utilisées dans de nombreux systèmes basés sur la connaissance. Elles permettent non seulement de representer la connaissance mais également de raisonner sur celle-ci. La relation de subsumtpion, une relation hierarchique entre les concepts, est l'une des tâches de raisonnement les plus communes. Le matching et l'unfication généralise la subsumption aux descriptions de concepts impliquants des variables. Dans ce papier, nous étudions le problème de raisonner en logique de description avec des variables. Plus précisement, nous considérons deux types de sémantique pour les variables dans le contexte de la logique el. Nous étudions fondamentalement deux types de raisonnement dans ce contexte, le matching et l'inclusion de pattern. Le problème de matching est utilisé comme un mécanisme pour évaluer des patterns sur une base de connaissances (i.e. calculer les réponses à une requête qui prends la forme d'un pattern) alors que l'inclusion de pattern permet de déterminer si les réponses d'un pattern sont inclus dans les réponses d'un autre pattern et ce, peu importe la base de connaissances. Nous démontrons que les deux problemes, le matching et l'inclusion de pattern, sont EXPTIME-complete. Les principaux résultats techniques sont obtenus par l'établissement d'une correspondance entre logique et automate à variables.

Description logics are a family of knowledge representation that have been widely investigated and used in knowledge-based systems. The strength of description logics is beyond their modeling assets, it's their reasoning abilities. %Reasoning takes the shape of mechanisms that make the implicit knowledge explicit. One of the most common mechanism is based on the subsumption relationship. This relationship is a hierarchical relationship between concepts which aims to state if a concept is more general than another. The associated reasoning tasks aims to determine the subsumption relationship between two concepts. %Variables have been introduced to description logic to answer the needs of representing incomplete information. In this context, deciding subsumption evolved into two non-standard reasoning tasks known as matching and unification. Matching aims to decide the subsumption relationship between a concept and a pattern (i.e. a concept expressed with variables). Unification extends matching to the case where both entries are patterns. The semantics associated to variables can be qualified as non-refreshing semantics where assignment are fixed. In this thesis, we investigate reasoning with variables augmented with refreshing semantics. Refreshing semantics enables variables to be released and then given a new assignment. We define recursive pattern queries as terminologies that may contain variables leading to investigation of problems to answer recursive pattern queries over description logic ontologies. More specifically, we focus on the description logic el. Recursive pattern queries are expressed in the logic elrv, an extension of the description logic el with variables equipped with refreshing semantics.%We study the complexity of query answering and query containment in elrv, two reasoning mechanisms that can be viewed as a variant of matching and unification in presence of refreshing variables. Our main technical results are derived by establishing a correspondence between this logic and a variant of variable automata. While the upper bound is given by specific algorithms which are proven to be optimal, the lower bound is achieved by a reduction to halting problem of alternating turing machine. Thus leading to these problems being EXPTIME-complete.