Knowledge Formalization Methods for Semantic Interoperability in Rule Bases
Metody formalizacji opisu i przekładu baz wiedzy regułowej

mgr inż. Krzysztof Kaczor

Promotor: dr hab. inż. Grzegorz J. Nalepa
Dyscyplina: Informatyka


Przedstawiona rozprawa doktorska dotyczy efektywnych metod wymiany wiedzy regułowej. Reguły jako deklaratywna metoda reprezentacji wiedzy posiadają dużą ekspresywność przy jednoczesnym zachowaniu przejrzystości i łatwości interpretacji. Dlatego też, znajdują one zastosowanie w wielu nowych obszarach. W ostatnich latach reguły są używane w środowisku biznesowym do definiowania sposobów funkcjonowania przedsiębiorstwa gdzie są nazywane regułami biznesowymi. Używane są one także jako komplementarna metoda reprezentacji wiedzy w projekcie sieci semantycznej czy też w procesach biznesowych.

Duża różnorodność zastosowań reguł spowodowała powstanie wielu odrębnych reprezentacji mających różną naturę, bazujących na rozbieżnych założeniach i posiadających różnoraką ekspresywność. Różnice te powodują, że tłumaczenie wiedzy pomiędzy takimi reprezentacjami nie jest zadaniem trywialnym a zastosowanie naiwnych algorytmów translacji (np. syntaktycznych) najczęściej prowadzi do semantycznego niedopasowania wiedzy przed i po tłumaczeniu. Problem ten został rozpoznany już w czasach klasycznych systemów ekspertowych i jest nazywany problemem wymiany wiedzy regułowej.

Głównym przedmiotem rozprawy jest opracowanie metody wymiany wiedzy, opartej o reguły produkcyjne, która pozwoli na uwzględnienie jej semantyki. Innymi słowy, rezultatem tłumaczenia wykonanego przy pomocy takiej metody ma być wiedza pozwalająca na wyciąganie tych samych konkluzji co wiedza źródłowa. W trakcie badań będących przedmiotem tej rozprawy, wypracowano szereg rezultatów stanowiących oryginalny wkład do rozwiązania rozważanego problemu. Na wstępie przeprowadzono szczegółową analizę wybranych języków regułowych pod kątem zidentyfikowania elementów decydujących o ich ekspresywności. Analiza ta poprzedziła definicję sformalizowanego modelu reprezentacji wiedzy bazującego na logice atrybutowej. Model ten pozwolił na precyzyjne określenie interpretacji zidentyfikowanych elementów i rozpoznanie tych, które posiadają taką samą semantykę. Prace te były kluczowe dla opracowania skutecznej metody wymiany wiedzy, która została stworzona na bazie otrzymanego modelu.

W celu wykazania słuszności proponowanego podejścia, przeprowadzona została teoretyczna i praktyczna ewaluacja zdefiniowanej metody. Ewaluacja teoretyczna polega na porównaniu semantyki operacyjnej reguł przed i po translacji wiedzy. Z kolei, praktyczna pokazuje tłumaczenie bazy wiedzy przykładowego systemu regułowego do wybranych języków i porównuje rezultaty otrzymane po ich uruchomieniu. Jako rezultat przeprowadzonej analizy omówiono wyniki, świadczące o słuszności proponowanego podejścia.

Pełna wersja autoreferatu kkr2015phd-autoreferat-pl.pdf

1. Grzegorz J. Nalepa, Antoni Ligęza, Krzysztof Kaczor, Formalization and modeling of rules using the XTT2 method. In International Journal on Artificial Intelligence Tools; ISSN 0218-2130. - 2011 vol. 20 no. 6 spec. iss., s. 1107-1125. - Bibliogr. s. 1123-1125. - tekst.
   
   
2. Krzysztof Kaczor, Grzegorz J. Nalepa, Semantically-driven rule interoperability - concept proposal. In Artificial Intelligence and Soft Computing: 12th International Conference, ICAISC 2013: Zakopane, Poland, June 9-13, 2013: proceedings, Pt. 2 / eds. Leszek Rutkowski [et al.]. - Berlin; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2013. - (Lecture Notes in Computer Science; ISSN 0302-9743; 7895. Lecture Notes in Artificial Intelligence). - ISBN: 978-3-642-38609-1; e-ISBN: 978-3-642-38610-7. - S. 511-522. - Bibliogr. s. 521-522, Abstr.
   
   
3. Krzysztof Kaczor, Grzegorz J. Nalepa, Critical evaluation of the XTT2 rule representation through comparison with CLIPS. In 8th Workshop on Knowledge Engineering and Software Engineering (KESE8) at the 20th biennial European Conference on Artificial Intelligence (ECAI 2012) : Montpellier, France, August 28, 2012 / eds. Grzegorz J. Nalepa, Joaquín Cañadas, Joachim Baumeister; AGH, University of Almería. - Almería, Spain : Department of Languages and Computation, University of Almería, 2012. - Technical report TR-2012/1. - S. 46-53. - Bibliogr. s. 53, Abstr.
   
   
4. Grzegorz J. Nalepa, Antoni Ligęza, Krzysztof Kaczor, Overview of knowledge formalization with XTT2 rules. In Rule-based reasoning, programming, and applications: 5th international symposium, RuleML 2011 - Europe : Barcelona, Spain, July 19-21, 2011 : proceedings / eds. Nick Bassiliades, Guido Governatori, Adrian Paschke. - Berlin; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2011. - (Lecture Notes in Computer Science; ISSN 0302-9743; 6826). - ISBN: 978-3-642-22545-1; e-ISBN: 978-3-642-22546-8. - S. 329-336. - Bibliogr. s. 336, Abstr.
   
   
5. Krzysztof Kaczor, Krzysztof Kluza, Grzegorz J. Nalepa, Towards rule interoperability: design of drools rule bases using the XTT2 method. In: Transactions on Computational Collective Intelligence XI / ed. Ngoc-Thanh Nguyen. - Berlin; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2013. - (Lecture Notes in Computer Science; ISSN 0302-9743; 8065. Transactions on Computational Collective Intelligence; ISSN 2190-9288). - ISBN: 978-3-642-41775-7. - S. 155–175. - Bibliogr. s. 172-175, Abstr.
   
   
6. Grzegorz J. Nalepa, Szymon Bobek, Antoni Ligęza, Krzysztof Kaczor, Algorithms for rule inference in modularized rule bases. In: Rule-based reasoning, programming, and applications: 5th international symposium, RuleML 2011 - Europe : Barcelona, Spain, July 19-21, 2011 : proceedings / eds. Nick Bassiliades, Guido Governatori, Adrian Paschke. - Berlin; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2011. - (Lecture Notes in Computer Science; ISSN 0302-9743; 6826). - ISBN: 978-3-642-22545-1; e-ISBN: 978-3-642-22546-8. - S. 305-312. - Bibliogr. s. 312, Abstr.
   
   
7. Grzegorz J. Nalepa, Szymon Bobek, Antoni Ligęza, Krzysztof Kaczor, HalVA - rule analysis framework for XTT2 rules. In: Rule-based reasoning, programming, and applications: 5th international symposium, RuleML 2011 - Europe : Barcelona, Spain, July 19-21, 2011 : proceedings / eds. Nick Bassiliades, Guido Governatori, Adrian Paschke. - Berlin; Heidelberg : Springer-Verlag, cop. 2011. - (Lecture Notes in Computer Science; ISSN 0302-9743; 6826). - ISBN: 978-3-642-22545-1; e-ISBN: 978-3-642-22546-8. - S. 337-344. - Bibliogr. s. 344, Abstr.
   
   
8. Krzysztof Kaczor, Grzegorz J. Nalepa, A critical overview of methods for rules interoperability : position paper. In: Automatyka = Automatics; ISSN 1429-3447. - Tytuł poprz.: Automatyka: półrocznik Akademii Górniczo-Hutniczej im. Stanisława Staszica w Krakowie. - 2013 vol. 17 no. 1, s. 53–58. - Bibliogr. s. 57-58. - tekst.
   
   
9. Weronika T. Adrian, Szymon Bobek, Grzegorz J. Nalepa, Krzysztof Kaczor, Krzysztof Kluza, How to reason by HeaRT in a semantic knowledge-based wiki. In: ICTAI 2011: 2011 23rd IEEE International Conference on Tools with Artificial Intelligence: 7-9 November 2011, Boca Raton, Florida, USA : proceedings. - [USA : IEEE], [2011]. - S. 438-441. - Bibliogr. s. 441, Abstr.
   
   
10. Krzysztof Kaczor, Grzegorz Jacek Nalepa, Łukasz Łysik, Krzysztof Kluza, Visual design of drools rule bases using the XTT2 method. In: Semantic methods for knowledge management and communication / eds. Radosław Katarzyniak [et al.]. - Berlin; Heildelberg : Springer-Verlag, cop. 2011. - (Studies in Computational Intelligence; ISSN 1860-949X; vol. 381). - ISBN: 978-3-642-23417-0. - S. 57-66. - Bibliogr. s. 66, Abstr. - Publikacja jest poszerzoną wersją prezentacji z: 3rd International Conference on Computational Collective Intelligence - technologies and applications - ICCCI 2011 (21-23 September 2011, Gdynia, Poland); 1st Polish-Taiwanes workshop on Semantic methods for knowledge discovery and communication (21-23 September 2011, Gdynia, Poland)