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Forschungsprojekt - Detailansicht

Bereich Ingenieurwissenschaften - Fakultät Informatik - Institut für Theoretische Informatik - Professur für Automatentheorie

Reparatur beschreibungslogischer Ontologien
Titel (Englisch)
Repairing Description Logic Ontologies
Kurzbeschreibung (Deutsch)
Beschreibungslogiken (BL) sind eine Familie logik-basierter Repräsentationssprachen, die z.B. bei der Formalisierung biomedizinischer Ontologien verwendet werden. Mit wachsender Größe dieser Ontologien werden Werkzeuge zur Verbesserung ihrer Qualität immer wichtiger. BL-Systeme können Inkonsistenzen und andere implizite Konsequenzen berechnen. Es ist aber für Ontologieentwickler oft schwer zu verstehen, warum eine Folgerung gilt und wie man etwaige Fehler, die dadurch aufgezeigt werden, beheben kann. Der klassische algorithmische Reparaturansatz berechnet (eine oder mehrere) maximale Teilmengen der Ontologie, welche die Konsequenz nicht mehr haben. In einer Vorarbeit haben wir einen "sanfteren" Reparaturansatz eingeführt, der mehr Konsequenzen beibehält als der klassische: anstatt Axiome ganz zu entfernen, werden sie abgeschwächt zu Axiomen, die weniger Konsequenzen haben. Zusätzlich zum allgemeinen Ansatz haben wir Eigenschaften von Abschwächungsrelationen untersucht und zwei konkrete solche Relationen für die BL EL eingeführt.Ziel dieses Projektes ist es zunächst, diesen sanften Reparaturansatz genauer zu untersuchen. Dazu werden wir zum einen Varianten des allgemeinen Ansatzes betrachten, die sich z.B. dadurch unterscheiden, welche Axiome auf welche Weise abgeschwächt werden. Andererseits wollen wir verschiedene Abschwächungsrelationen sowohl für ausdrucksschwache BL wie EL als auch für ausdrucksstarke BL wie ALC entwickeln und deren Eigenschaften untersuchen. Des weiteren soll der Zusammenhang zu ähnlichen Ansätzen in der Wissensrevision (belief revision) sowie im inkonsistenztoleranten Schließen geklärt werden, und unser Ansatz in Richtung privatsphärenerhaltendes Publizieren von Ontologien erweitert werden. Der in der Wissensrevision betrachtete Ansatz der Pseudokontraktion ist verwandt mit unserem sanften Reparaturansatz, aber dort interessiert man sich mehr für abstrakte Eigenschaften (postulates) von Kontraktionen als für die Entwicklung und Untersuchung konkreter Kontraktionsoperationen. Wir werden untersuchen, welche Postulate von unseren Ansätzen erfüllt werden. Inkonsistenztolerantes Schließen ist für dieses Projekt interessant, da man hier häufig betrachtet, was aus einer, aller oder dem Durchschnitt aller Reparaturen folgt. Wir werden untersuchen, wie sich unsere neue Definition von Reparatur auf diese Ansätze auswirkt. Um beim Publizieren von Ontologien die Privatsphäre zu erhaltendes, genügt es nicht, die "geheimen" Konsequenzen zu entfernen, da man davon ausgehen muss, dass Angreifer über zusätzliches Hintergrundwissen verfügen. In einer Vorarbeit haben wir dieses Problem in einem sehr eingeschränkten Szenario betrachtet, in dem sowohl die zu publizierende Information als auch das Hintergrundwissen durch EL-Konzepte repräsentiert ist. Dies soll nun auf allgemeinere Formen von Wissensbasen und auf ausdrucksstärkere BL erweitert werden.
Kurzbeschreibung (Englisch)
Description Logics (DLs) are a family of logic-based knowledge representation languages, which are used to formalize ontologies for application domains such as biology and medicine. As the size of DL-based ontologies grows, tools for improving their quality become more important. DL reasoners can detect inconsistencies and infer other implicit consequences. However, for the developer of an ontology, it is often hard to understand why a consequence computed by the reasoner follows, and how to repair the ontology if this consequence is not intended. The classical algorithmic approach for repairing DL-based ontologies is to compute (one or more) maximal subsets of the ontology that no longer have the unintended consequence. In previous work we have introduced a more "gentle" approach for repairing ontologies that allows us to retain more consequences than the classical approach: instead of completely removing axioms, our gentle repair replaces them by "weaker" axioms, i.e., axioms that have less consequences. In addition to introducing the general framework, we have defined useful properties of weakening relations on axioms and investigated two particular such relations for the DL EL.The purpose of this project is foremost to investigate this gentle repair approach in more detail. On the one hand, we will consider variants of the general framework, e.g., w.r.t. which and how many axioms are chosen to be weakened. On the other hand, we will design different weakening relations, both for light-weight DLs such as EL and for expressive DLs such as ALC, and investigate their properties. In addition, we will clarify the relationship to similar approaches in other areas such as belief revision and inconsistency-tolerant reasoning, and extend our approach to the setting of privacy-preserving ontology publishing. Regarding belief revision, it should be noted that our gentle repair approach is related to what is called pseudo-contraction in that area. However, the emphasis in belief revision is more on abstract approaches for generating contractions that satisfy certain postulates than on defining and investigating concrete repair approaches. We will investigate which of these postulates are satisfied by our approaches. Inconsistency-tolerant reasoning is of interest since it is often based on considering what follows from some, all, or the intersection of all repairs. We will investigate how our new notion of repair influences these inconsistency-tolerant reasoning approaches. In privacy-preserving ontology publishing, removing consequences that are to be hidden from the ontology is not sufficient since an attacker might have additional background information. In previous work, we have considered this problem in a very restricted setting, where both the information to be published and the background knowledge are represented using EL concepts. We intend to generalize this to more general forms of knowledge bases and more expressive DLs.
Zeitraum
01.07.2020 - 30.06.2023
Art der Finanzierung
Drittmittel
Projektleiter
  • Herr Prof. Dr.-Ing. Franz Baader
Projektmitarbeiter
  • Herr Dr.-Ing. Francesco Kriegel
  • Herr Dr.-Ing. Adrian Nuradiansyah
Finanzierungseinrichtungen
  • Deutsche Forschungsgemeinschaft
Kooperationspartnerschaft
international
Externe Kooperationspartner
  • Rafael Peñaloza, Università degli Studi di Milano-Bicocca (Deutschland)
  • Prof. Renata Wassermann, Universidade de São Paulo (Deutschland)
  • Prof. Bernardo Cuenca Grau, University of Oxford (Deutschland)
Zugeordnetes DFG-Fachgebiet
Theoretische Informatik
Relevant für den Umweltschutz
Nein
Relevant für Multimedia
Nein
Relevant für den Technologietransfer
Nein
Schlagwörter
Description logic
Berichtsjahr
2020
Stand: 07.09.2020