[论文解读] 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 3

一句话总结

该论文提出了 quontroller，一种通过将反应式 ASP 与专用前端集成，实现答案集编程（ASP）中交互式查询回答与理论探索的系统。利用 oclingo 的在线求解能力以及基于序列号和内部断言的映射机制，quontroller 允许用户提出连续查询，临时断言假设并随后撤回——实现无需重启求解器即可对动态逻辑程序进行高效、增量式推理。

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.

研究动机与目标

• 解决传统单次求解 ASP 求解器的局限性，即每次新查询或假设都需要重新启动。
• 支持对大型、约束不足的领域（如生物网络）进行交互式探索，使用户能够逐步测试多个假设。
• 在推理过程中支持事实、规则或查询的临时与持久断言，模拟计算中的实验过程。
• 通过使用序列号和步骤计数器将用户查询映射到内部表示，克服反应式 ASP 中的模块化限制。
• 提供用户友好的前端界面，与 oclingo 集成，支持带标签和易失性断言的在线、增量式求解。

提出的方法

• 通过 oclingo 使用反应式 ASP 支持在线、增量式求解，应对动态输入变化。
• 使用序列号将用户查询映射到内部表示：例如，'mark(1,1).' 在第 2 步变为 '_assert_mark(1,1,2)'。
• 通过 '#assert' 实现带标签的断言（持久），通过 '#volatile' 实现易失性断言（限时），以控制其生命周期。
• 利用 oclingo 的假设驱动求解机制管理临时规则，通过假设字面量（如 '_expire(3)'）强制执行过期。
• 在 ASP 中编码领域特定逻辑（如 n-着色问题），并使用设置文件定义领域、选择项和查询投影。
• 通过 '#step'、'#endstep'、'#forget' 和 '#retract' 支持查询流，以管理状态转换并撤回先前断言。

实验结果

研究问题

• RQ1 如何在不为每个新查询重启求解器的情况下，支持答案集编程中的交互式查询回答？
• RQ2 反应式 ASP 是否可被适配以通过临时或持久的规则与事实断言，支持用户驱动的假设测试？
• RQ3 如何克服反应式 ASP 中的模块化限制，以允许在不同查询中重复断言同一原子？
• RQ4 哪些机制能够实现高效增量推理，同时保留持久的冲突信息并支持动态领域更新？
• RQ5 如何设计用户界面，以在逻辑推理系统中支持带标签（持久）和易失性（限时）断言？

主要发现

• quontroller 通过使用序列号将用户查询映射到反应式 ASP 规则，支持在不同查询中重复断言同一原子，从而实现交互式查询回答。
• 该系统支持带标签断言（持久，直到显式撤回）和易失性断言（在定义步数后自动过期），实现灵活的假设测试。
• 利用 oclingo 的假设驱动求解机制，系统高效维护冲突信息，并避免在查询步骤间重复计算。
• 在 n-着色示例中，第一个查询产生六个稳定模型；第二个查询通过易失性断言 mark(1,1) 将其减少至两个模型。
• 第三个查询通过断言一条边以形成团结构，导致无稳定模型，展示了系统检测新假设下不一致性的能力。
• 在撤回边并添加新易失性断言后，系统恢复为一个稳定模型，表明其具备高效的增量推理与状态管理能力。