Schlussfolgerung und Anfragebeantwortung unter Verwendung von Konzeptähnlichkeitsmaßen und graduellen Elementbeziehungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Franz Baader
• Fachliche Zuordnung: Theoretische Informatik ; Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 335448072

Beschreibungslogiken (BLs) sind eine gut untersuchte Familie logikbasierter Wissensrepräsentationsformalismen, die z.B. oft zur Formalisierung von Ontologien in Anwendungen aus der Biologie und der Medizin eingesetzt werden. Um wichtige Begriffe eines Anwendungsbereichs als formale Konzepte zu definieren, geben BLs hinreichende und notwendige Bedingungen dafür an, ob ein Individuum zu einem Konzept gehört. Wenn die anwendungsrelevanten Konzepte derart formalisiert sind, können sie in Anfragen verwendet werden, um neu Information aus Daten zu extrahieren. Da traditionelle BLs auf klassischer Logik erster Stufe beruhen, ist ihre Semantik strikt insofern als alle formulierten Eigenschaften erfüllt sein müssen, damit ein Individuum zu einem Konzept gehört. Entsprechendes gilt für Anfragen. In Anwendungen, bei denen es schwierig ist, exakte Definitionen zu finden, wäre es nützlich, Konzepte approximativ definieren zu können, d.h. zu verlangen, dass die meisten, aber nicht alle Eigenschaften erfüllt sein müssen. Für Anfrage, die keine Antwort haben, wären approximative Antworten, welche die meisten der in der Anfrage geforderten Bedingungen erfüllen, ebenfalls nützlich.Um approximative Konzeptdefinitionen zu ermöglichen, haben wir graduelle Elementbeziehungen eingeführt, die statt eines Booleschen Wertes 0 oder 1 einen Grad der Mitgliedschaft liefern, der aus dem Intervall [0,1] stammt. Schwellwertkonzepte können dann z.B. fordern, dass ein Individuum zu einem Konzept mit Grad mindestens 0,8 gehört. Ein anderer Ansatz, beruhend auf Ähnlichkeitsmaßen zwischen Konzepten, wurde verwendet, um approximative Instanzanfragen (d.h. Anfragen, die aus einem einzigen Konzept bestehen) zu realisieren. Für ein Anfragekonzept C suchen wir hier nach Antworten für Anfragen D, deren Ähnlichkeit zu C höher als ein gegebener Schwellwert ist. Diese Ansätze wurden von den beiden Antragstellern zusammen mit Doktoranden unabhängig voneinander entwickelt. Es stellte sich aber heraus, dass es enge Zusammenhänge gibt. So können Ähnlichkeitsmaße dazu verwendet werden, graduelle Elementbeziehungen zu definieren, und Schwellwertkonzepte bzgl. dieser Beziehungen liefern eine natürlichere Semantik für approximative Anfragen. Ziele dieses Projektes sind1. die gründliche Erforschung des Zusammenhangs zwischen beiden Ansätzen sowie die Entwicklung eines kombinierten Ansatzes;2. die Erweiterung der Anwendbarkeit dieses kombinierten Ansatzes durch Betrachtung von a) ausdrucksstärkeren BLs als der BL EL, für die die Ansätze ursprünglich entwickelt wurden; b) allgemeineren terminologischen Formalismen c) allgemeineren Anfragen, wie z.B. konjunktiven Anfragen d) allgemeineren Schlussfolgerungsproblemen, wie die automatische Bestimmung geeigneter Schwellwerte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Professorin Dr.-Ing. Anni-Yasmin Turhan