[論文レビュー] A System for Interactive Query Answering with Answer Set Programming

Martin Gebser, Philipp Obermeier+1 more|arXiv (Cornell University)|Dec 20, 2013

Logic, Reasoning, and Knowledge参考文献 13被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、反応型ASPと専用のフロントエンドを統合することで、インタラクティブなクエリ応答および理論探索を可能にするシステム、quontrollerを提示する。ocl interactingのオンライン解決と、シーケンス番号および内部アサーションを用いたマッピング方式を活用し、quontrollerは、連続するクエリの提示、一時的な仮説のアサーション、およびその解除を可能にし、ソルバーの再起動なしに動的論理プログラムに対して効率的で段階的な推論を実現する。

ABSTRACT

Reactive answer set programming has paved the way for incorporating online information into operative solving processes. Although this technology was originally devised for dealing with data streams in dynamic environments, like assisted living and cognitive robotics, it can likewise be used to incorporate facts, rules, or queries provided by a user. As a result, we present the design and implementation of a system for interactive query answering with reactive answer set programming. Our system quontroller is based on the reactive solver oclingo and implemented as a dedicated front-end. We describe its functionality and implementation, and we illustrate its features by some selected use cases.

研究の動機と目的

• 各新しいクエリや仮説に対して再起動を要する伝統的なワンショットASPソルバーの制限を解消すること。
• 生物学的ネットワークなど、ユーザーが段階的に多数の仮説をテストする必要がある、大規模で未拘束なドメインにおけるインタラクティブな探索を可能にすること。
• 推論中に、事実、規則、またはクエリの両方の永続的および一時的アサーションをサポートすることにより、イン・シリコ実験を模倣すること。
• 反応型ASPにおけるモジュラリティの制約を乗り越えるために、シーケンス番号とステップカウンタを用いたユーザークエリの内部表現へのマッピングを実現すること。
• ocl interactingと統合された、オンラインで段階的な解決を可能にするラベル付きおよび揮発性アサーションをサポートするユーザーフレンドリーなフロントエンドを提供すること。

提案手法

• ocl interactingによる反応型ASPを用いて、動的入力変更に対応するオンラインで段階的な解決をサポートする。
• シーケンス番号を用いてユーザークエリを内部表現にマッピングする：例えば、'mark(1,1).' はステップ2で '_assert_mark(1,1,2)' に変換される。
• ラベル付きアサーション（永続的）は '#assert' で、揮発性アサーション（時間制限付き）は '#volatile' で制御し、寿命を管理する。
• ocl interactingの仮定ベース解決を活用し、一時的な規則を管理する。期限切れは '_expire(3)' のような仮定論理子を介して強制する。
• ドメイン固有の論理（例：n-彩色）をASPでエンコードし、セットアップファイルを用いてドメイン、選択肢、クエリプロジェクションを定義する。
• ステップ制御のための '#step'、'#endstep'、'#forget'、'#retract' を用いて、状態遷移を管理し、以前のアサーションを削除する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 各新しいクエリに対してソルバーを再起動せずに、Answer Set Programmingにおけるインタラクティブなクエリ応答をどのように実現できるか？
• RQ2 反応型ASPは、一時的または永続的な規則および事実のアサーションを通じて、ユーザー主導の仮説検証をサポートできるか？
• RQ3 反応型ASPにおけるモジュラリティの制約をどのように乗り越え、同じ原子を異なるクエリで繰り返しアサートできるようにするか？
• RQ4 持続的で衝突情報を有する効率的な段階的推論と動的ドメイン更新を実現するためのメカニズムは何か？
• RQ5 論理的推論システムにおいて、ラベル付き（永続的）および揮発性（時間制限付き）アサーションをサポートするユーザーアクセスインターフェースをどのように設計できるか？

主な発見

• quontrollerは、シーケンス番号を用いてユーザークエリを反応型ASP規則にマッピングすることで、同じ原子を異なるクエリで繰り返しアサートできるインタラクティブなクエリ応答を実現する。
• 本システムは、ラベル付きアサーション（明示的に削除されるまで永続的）と揮発性アサーション（定義されたステップ数後に自動的に期限切れ）の両方をサポートし、柔軟な仮説検証を可能にする。
• ocl interactingの仮定ベース解決を活用することで、システムは効率的に衝突情報を保持し、クエリステップ間で重複計算を回避する。
• n-彩色の例では、最初のクエリで6つの安定モデルが得られ、2番目のクエリで mark(1,1) の揮発性アサーションを追加することで、2つのモデルに減少する。
• 3番目のクエリでは、クリークを形成するエッジをアサートすることで、安定モデルが存在しなくなり、システムが新しい仮説下での不整合性を検出できる能力を示している。
• エッジを削除し、新たな揮発性アサーションを追加した後、システムは1つの安定モデルを回復する。これは、効果的な段階的推論と状態管理の能力を示している。