[論文レビュー] Perspectival Knowledge in PSOA RuleML: Representation, Model Theory, and Translation

Harold Boley, Gen Zou|arXiv (Cornell University)|Dec 7, 2017

Semantic Web and Ontologies参考文献 24被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、PSOA RuleMLにおける視点的知識表現を導入し、述語に依存する記述子を可能にすることで、同じオブジェクト識別子（OID）が異なる述語の視点によって異なる属性値をとることを可能にしている。モデル理論的意味論を形式化し、PSOATransRunを介した翻訳フレームワークを提供し、依存するタプルとスロットを用いたモデル化による効率性の向上を示している。これは、古典的なオブジェクト指向的および知識表現モデルを拡張するものである。

ABSTRACT

In Positional-Slotted Object-Applicative (PSOA) RuleML, a predicate application (atom) can have an Object IDentifier (OID) and descriptors that may be positional arguments (tuples) or attribute-value pairs (slots). PSOA RuleML explicitly specifies for each descriptor whether it is to be interpreted under the perspective of the predicate in whose scope it occurs. This predicate-dependency dimension refines the space between oidless, positional atoms (relationships) and oidful, slotted atoms (framepoints): While relationships use only a predicate-scope-sensitive (predicate-dependent) tuple and framepoints use only predicate-scope-insensitive (predicate-independent) slots, PSOA uses a systematics of orthogonal constructs also permitting atoms with (predicate-)independent tuples and atoms with (predicate-)dependent slots. This supports data and knowledge representation where a slot attribute can have different values depending on the predicate. PSOA thus extends object-oriented multi-membership and multiple inheritance. Based on objectification, PSOA laws are given: Besides unscoping and centralization, the semantic restriction and transformation of describution permits rescoping of one atom's independent descriptors to another atom with the same OID but a different predicate. For inheritance, default descriptors are realized by rules. On top of a metamodel and a Grailog visualization, PSOA's atom systematics for facts, queries, and rules is explained. The presentation and (XML-)serialization syntaxes of PSOA RuleML are introduced. Its model-theoretic semantics is formalized by extending the interpretation functions for dependent descriptors. The open-source PSOATransRun system realizes PSOA RuleML by a translator to runtime predicates, including for dependent tuples (prdtupterm) and slots (prdsloterm). Our tests show efficiency advantages of dependent and tupled modeling.

研究の動機と目的

• 同一のオブジェクトに対して文脈に依存する、複数の視点からの記述を扱える古典的知識表現の限界を解消すること。
• 原子における述語に依存する記述子をサポートするPSOA RuleMLのモデル理論的意味論を形式化すること。
• 視点的RuleMLを実行可能なランタイム述語にコンパイルする翻訳システム（PSOATransRun）を開発すること。
• 地理的情報、バイオメディカル、法的分野におけるユースケースを通じて、視点的モデリングの表現力と効率性を実証すること。
• PSOAメタモデルを、文節の拡張性、ルールによる継承、XML や JSON などの標準との相互運用性をサポートするように拡張すること。

提案手法

• PSOA RuleMLにおける直交的構成要素の体系的導入：OID、記述子タイプ（タプルまたはスロット）、記述子の依存関係（述語に依存するか独立するか）。
• モデル理論における解釈関数を拡張し、述語に依存する記述子を扱えるようにし、視点的原子の形式的意味論を可能にした。
• PSOA RuleML構文をランタイム述語にマップする翻訳者（PSOATransRun）を開発し、依存するタプル用の prdtupterm および依存するスロット用の prdsloterm を含む。
• オブジェクティフィケーションの原則を用いて、同じOIDを持つ異なる述語間での記述子のアンスコープ、集中化、再スコープ化を可能にした。
• ルールベースのデフォルト機構を用いて継承を実装し、デフォルトの記述子が視点的文脈で上書きまたは継承可能であるようにした。
• Grailog可視化およびRuleML/JSON構文を適応し、視点的知識の表現とシリアル化を可能にした。これにより相互運用性が向上した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 統一された知識表現モデルは、同一のオブジェクト識別子に対して複数の視点依存のビューをどのようにサポートできるか？
• RQ2 PSOA RuleMLにおける述語に依存する記述子を形式的に解釈するには、どのようなモデル理論的意味論が必要か？
• RQ3 視点的知識は、ルールベースのシステムにおいてどのように効率的に翻訳・実行できるか？
• RQ4 視点的モデリングは、古典的なフレームベースやオブジェクト指向モデルと比較して、表現力とパフォーマンスの面でどの程度向上するか？
• RQ5 PSOAメタモデルは、ニクソン・ダイアモンド問題やマルチコンテキスト法的知識のような高度なユースケースをサポートするように拡張可能か？

主な発見

• PSOA RuleMLは、述語に依存する記述子を備えた新しい種類の原子をサポートしており、同じOIDが異なる述語によって異なる値をとることを可能にしている。例えば、ジョンが教師、TA、学生としてそれぞれ異なる属性を持つ。
• モデル理論的意味論は、依存する記述子を解釈できるように形式的に拡張され、視点的推論における論理的整合性と明確性が保証された。
• PSOATransRunは、視点的RuleMLをランタイム述語に効率的にコンパイルすることができ、性能ベンチマークにより、依存する記述子やタプルを用いたモデリングにおける効率性の優位性が示された。
• 記述子の記述による独立記述子の異なる述語への再スコープ化を可能にするなど、柔軟な知識構造化を実現する高度な機能をサポートしている。
• 地理的情報、バイオメディカル、法的分野におけるユースケースは、視点的モデリングの実用的適用性を確認しており、特に懐疑的意味論を用いたニクソン・ダイアモンド問題のモデリングが可能である。
• PSOAメタモデルは、文節の拡張性、ルールによる継承、XML や JSON との統合を可能にし、相互運用性と拡張性を向上させた。