描述逻辑是一种知识表示和推理的逻辑系统,它在人工智能和知识工程领域中扮演着核心角色。作为形式化工具,描述逻辑结合了语义网络和框架系统的特点,同时避免了它们在精确性和语义规范方面的不足。它的发展源于对更高效、更直观的知识表示方法的需求,以支持智能系统在明确表示的知识中进行推理。
描述逻辑(DL)起源于20世纪70年代的知识表示研究,当时的研究者们尝试构建基于逻辑和非基于逻辑的系统。基于逻辑的系统采用一阶谓词逻辑作为基础,通过变量和谓词来表示和推理知识,而非基于逻辑的系统,如语义网络和框架,强调认知直观和灵活性,但缺乏严格定义的语义。语义网络和框架都是网络结构,用于表示个体和它们之间的关系,但在没有精确语义的情况下,不同系统的行为可能不一致。
为了克服这一挑战,研究者开始探索如何为这些系统提供语义,特别是通过框架和一阶逻辑的关系。描述逻辑便是这一探索的产物,它采用了部分一阶逻辑的片断,允许表达概念(个体集合)和关系(个体间的连接),但避免了全一阶逻辑的复杂性。这种简化使得描述逻辑的推理技术可以专门设计,以适应特定的计算复杂度。
描述逻辑的语言结构包含一元和二元谓词,以及层次化的术语构造,这些构造允许灵活地表示复杂领域。在描述逻辑系统中,推理服务根据所使用的特定逻辑片段而有所不同,从而影响计算的难度。随着时间的推移,研究重点从术语模型转向了逻辑系统的属性,"描述逻辑"这一术语逐渐成为主流。
描述逻辑不仅有深厚的理论基础,还有各种实际应用的实现。这些实现系统展示了描述逻辑在知识表示和推理中的实用价值,尤其是在特定领域,如生物医学信息学、知识管理和信息检索等。描述逻辑的系统通常具有用户友好的图形界面,允许用户通过直观的方式输入和操作知识,同时背后的推理引擎则负责处理复杂的数据和逻辑关系。
本书的第一章将对描述逻辑的基本概念、历史背景、与语义网络和框架的关联,以及推理技术进行深入探讨。它还将提供一个概述,引导读者理解整个书籍的内容结构和阅读路径。通过学习描述逻辑,读者将能够掌握一种强大的工具,用于构建和理解智能系统如何处理和利用知识进行决策和推理。随着描述逻辑研究的不断深化,它将继续对人工智能领域的理论和实践产生深远影响。