[논문 리뷰] A System for Interactive Query Answering with Answer Set Programming

Martin Gebser, Philipp Obermeier외 1명|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 20.

Logic, Reasoning, and Knowledge참고 문헌 13인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 반응형 ASP와 전용 프론트엔드를 통합함으로써 Answer Set Programming(ASP)에서 대화형 쿼리 응답 및 이론 탐색을 가능하게 하는 quontroller 시스템을 제시한다. oclingo의 온라인 해결 기능과 시퀀스 번호 및 내부 진술을 사용하는 매핑 체계를 활용하여 quontroller는 사용자가 연속적인 쿼리를 제출하고 일시적으로 가설을 진술하고 철회할 수 있도록 하며, 이는 솔버를 다시 시작하지 않고도 동적 로직 프로그램에 대해 효율적이고 증분적인 추론을 가능하게 한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 각 새로운 쿼리나 가설에 대해 다시 시작이 필요한 전통적인 one-shot ASP 솔버의 한계를 해결하기 위해.
• 생물학적 네트워크와 같이 사용자가 점진적으로 다수의 가설을 테스트할 필요가 있는 큰, 제약이 적은 도메인에서의 상호작용적 탐색을 가능하게 하기 위해.
• 이론 수행 중에 사실, 규칙, 또는 쿼리를 일시적 및 영구적 진술로 지원함으로써, 시뮬레이션 실험을 모방하기 위해.
• 반응형 ASP에서의 모듈화 제약을 극복하기 위해 사용자 쿼리를 시퀀스 번호와 스텝 카운터를 사용해 내부 표현으로 매핑함으로써.
• oclindo와 통합된 사용자 友好的 프론트엔드를 제공하여 레이블이 지정된(지속적) 및 일시적인(시간 제한 있음) 진술을 지원하는 온라인, 증분적 해결을 가능하게 하기 위해.

제안 방법

• oclindo를 통한 반응형 ASP를 사용하여 동적 입력 변경에 대응하는 온라인, 증분적 해결을 지원한다.
• 시퀀스 번호를 사용하여 사용자 쿼리를 내부 표현으로 매핑한다: 예를 들어 'mark(1,1).'은 스텝 2에서 '_assert_mark(1,1,2)'가 된다.
• 레이블이 지정된 진술(지속적)은 '#assert'를 통해, 일시적 진술(시간 제한 있음)은 '#volatile'을 통해 수명을 제어한다.
• oclindo의 가정 기반 해결 기능을 활용하여 일시적 규칙을 관리하며, 만료는 '_expire(3)'와 같은 가정 리터럴을 통해 강제한다.
• 도메인 전용 논리를 ASP로 인코딩한다(예: n-색칠 문제) 및 설정 파일을 사용해 도메인, 선택 사항, 쿼리 투영을 정의한다.
• 상태 전이 및 이전 진술 철회를 관리하기 위해 '#step', '#endstep', '#forget', '#retract'를 사용한 쿼리 스트림을 지원한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 각 새로운 쿼리마다 솔버를 다시 시작하지 않고도 Answer Set Programming에서 대화형 쿼리 응답을 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ2 반응형 ASP는 일시적 또는 영구적 규칙 및 사실 진술을 통해 사용자 중심의 가설 테스트를 어떻게 지원할 수 있는가?
• RQ3 반응형 ASP에서의 모듈화 제약을 어떻게 극복하여 동일한 원자에 대한 반복적 진술을 다양한 쿼리에서 가능하게 할 수 있는가?
• RQ4 지속적인 충돌 정보와 동적 도메인 업데이트를 갖춘 효율적 증분 추론을 가능하게 하는 메커니즘은 무엇인가?
• RQ5 논리적 추론 시스템에서 레이블이 지정된(지속적) 및 일시적인(시간 제한 있음) 진술을 지원하기 위해 사용자 인터페이스는 어떻게 설계할 수 있는가?

주요 결과

• quontroller는 시퀀스 번호를 사용해 사용자 쿼리를 반응형 ASP 규칙으로 매핑함으로써, 동일한 원자를 다양한 쿼리에 반복적으로 진술할 수 있도록 하여 대화형 쿼리 응답을 가능하게 한다.
• 시스템은 레이블이 지정된 진술(명시적으로 철회하기 전까지 지속됨)과 일시적 진술(정해진 스텝 수 후 자동으로 만료됨)을 모두 지원하여 영리한 가설 테스트를 가능하게 한다.
• oclindo의 가정 기반 해결 기능을 활용하여 시스템은 충돌 정보를 효율적으로 유지하고 쿼리 단계 간 중복 계산을 방지한다.
• n-색칠 예제에서 첫 번째 쿼리는 여섯 개의 안정 모델을 생성한다; 두 번째 쿼리에서 일시적 진술 mark(1,1)을 추가하면 안정 모델이 두 개로 줄어든다.
• 세 번째 쿼리에서는 클리크를 형성하기 위해 간선을 진술함으로써 안정 모델이 존재하지 않게 되어, 새로운 가설 하에서 모순을 탐지할 수 있음을 보여준다.
• 간선을 철회하고 새로운 일시적 진술을 추가한 후 시스템은 다시 하나의 안정 모델을 회복하여 효과적인 증분 추론과 상태 관리 능력을 입증한다.