9. Übung Künstliche Intelligenz

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1 Prof. Dr. Gerd Stumme, Dominik Benz Fachgebiet Wissensverarbeitung 9. Übung Künstliche Intelligenz Wintersemester 2008/ Frames Betrachten Sie nochmals die beispielhafte Frame-Repräsentation der letzten Übung zum Thema Tierwelt: (animal (bird (cat (elephant (canary (tweety (clyde (can move) (have color) (must eat)) (has-part wings)) (has-part legs)) (color gray) (has-part legs)) (isa bird) (move flying) (has-part legs) (color yellow)) (inst canary)) (inst elephant)) 1. Welcher Inferenz-Mechanismus kann angewendet werden, um aus der bestehenden Wissensbasis abzuleiten, dass tweety sich fortbewegen kann? Vererbung über zwei Stufen 2. Stellen Sie sich vor, es gäbe ein Individuum: (bonnie (color grey)) Zu welchem Frame passt dieses Individuum am besten? Welcher Inferenzmechanismus wird hierbei angewendet? 1

2 bonnie passt am besten zum Frame elephant, hierbei wird der Inferenzmechanismus matching angewendet. Für das matching ist ein Ähnlichkeitsmass nötig, um die Ähnlichkeit zwischen dem Individuum bonnie und allen existierenden Frames zu beurteilen. In unserem Fall wäre ein passendes Mass z.b. die Anzahl der übereinstimmenden Slots - je nach Art der Repräsentation sind auch andere Masse möglich. 3. Stellen Sie sich vor, es gäbe im australischen Regenwald eine Katzenart jumpcat, die sich nicht durch Laufen, sondern durch Springen fortbewegt. Erweitern sie die Wissenbasis um diese Tierart. Welche weitern Frames müssten Sie der Wissensbasis hinzufügen, um beispielhaft darzustellen, dass das Default Reasoning auf dieser Wissensbasis nicht-monoton ist? Für den Frame jumpcat muss der slot move des Parent-Frames cat mit jumping ueberschrieben werden. Nimmt man dann den frame (silvester (inst cat)) hinzu, so kann man z.b. schliessen, dass silvester sich laufend fortbewegt. Spezifiziert man dann die Tierart von Silvester genauer mittels (silvester (inst jumpcat)), so ist dieser schluss nicht mehr gültig. 4. Was ist der Unterschied zwischen Defaultwerten und Generischen Werten? Geben Sie ein Beispiel aus der obigen Wissensbasis. Defaultwerte gelten für jeweils einen Frame, können durch Instanzen dieses Frames überschrieben werden (Bsp: color: grey beim Elefant). Generische Werte dienen zur Definition von Default-Werten ueber Vererbungsgrenzen hinweg (vgl. abstrakte Klassen / Interfaces; Bsp can move bei animal). Jeder Defaultwert eines Frames A ist automatisch ein generischer Wert aller Frames, die von A abgeleitet sind. 5. Bechreiben Sie den Unterschied zwischen if-needed und if-added-prozeduren. Nehmen Sie an, man könnte die Fortbewegungsgeschwindigkeit eines Elefanten aus seinem Gewicht ausrechnen nach der Formel. Nehmen Sie des weiteren an, dass Elefanten 1 Gewicht an jedem Fuss 4 Zehen haben (was nicht stimmt 1 :) ), und nehmen Sie Anzahl der Zehen als Prozedur in die Wissensbasis auf. Diese soll aus der Anzahl der Füsse berechnet werden (welche Sie auch noch der Wissensbasis hinzufügen müssen). Erweitern Sie die obige Wissensbasis um beide Prozeduren. Handelt es sich hierbei jeweils um eine if-needed oder um eine if-added-prozedur? 1 2

3 Eine if-needed Prozedur ist eine Leseprozedur, die bei Anfrage neue Werte aus vorhandenen berechnet. In unserem Fall wird auf Anfrage die Geschwindigkeit des Elefanten aus seinem Gewicht berechnet. Eine if-added-prozedur ist eine Schreibprozedur, die noch nicht vorhandene Werte eines Slots beim Schreiben eines anderen Werts ausrechnet. In unserem Beispiel wird die Anzahl Zehen beim Schreiben der Anzahl Füsse mit ausgerechnet: (elephant (color grey) (numberoflegs 4) (weight 1000kg) (speed (numberoftoes (proc 1/weight) (exec if-needed)) (proc numberoflegs x 4) (exec if-added))) 2 Beschreibungslogiken 1. In der Vorlesung wurde besprochen, dass die Beschreibungslogik SHOIN(D n ) als Logik für das Semantic Web eingesetzt wird. Warum kommt an dieser Stelle nicht die Prädikatenlogik erster Stufe (FOL) zum Einsatz? DL ist ein entscheidbares Fragment von FOL; bei FOL kann man dagegen nicht garantieren, dass alle Anfragen terminieren. 2. Definieren Sie das Konzept Grosseltern mittels des Konzepte Person sowie der Rolle ElternVon. (ElternVon bzw. GrosselternVon beschreiben hierbei die geschlechtsneutrale Elternbeziehung, d.h. entweder (Gross)VaterVon oder (Gross)MutterVon) Grosseltern ElternVon. ElternVon.Person 3. Betrachten Sie folgende (grafische Repräsentation der) Interpreration I mit I = {d, e, f, g} (Abbildung 1): Geben Sie für die folgendenden Konzepte C alle Elemente x I für die gilt x C I : C A B C I = {d, e, f } C s. A C I = {g} C s.a C I = {d, e, f } 3

4 Abbildung 1: Interpretation I C s. s. s. s.a C I = {g} C t.a t. A C I = {d, e, f, g} C r.( A B) C I = {d, f, g} C s.(a s. B) r. r.(a A) C I = e} 4. Betrachen Sie folgende ABox A: (Ralf, Claudia): likes (Claudia, Jörg): is-neighbour-of Claudia: blond (Ralf, Jörg): likes (Jörg, Andrea): is-neighbour-of Andrea: blond a) Besitzt A ein Modell? 4

5 Ja, z.b. folgendes: b) Ist Ral f eine Instanz des Konzeptes likes.(blond is-neighbour-of. blond) in allen Modellen von A? Nein - fügt man obiger Interpretation hinzu, dass Jörg blond ist, so ist diese Interpretation immer noch ein Modell von A, aber Ralf ist keine Instanz dieses Konzeptes mehr. c) Ist Ral f eine Instanz des Konzeptes likes( is-neighbour-of.( is-neighbour-of. blond)) in allen Modellen von A? Nein, auch hier lässt sich ein Modell der gegebenen ABox kontstruieren, in dem dies nicht mehr gilt: Fügt man obiger Interpretation hinzu, dass Jörg Nachbar von Claudia ist ((Jörg, Claudia): is-neighbour-of), dass Andrea Nachbarin von Claudia ((Jörg, Claudia): is-neighbour-of) sowie dass Jörg blond ist, so ist Ralf keine Instanz des gesuchten Konzepts mehr. 5. HAUSARBEIT: Konstruieren Sie eine TBox, die einen Supermarkt beschreibt. Verwenden Sie hierbei Konzeptnamen wie Supermarkt, Markt, Lebensmittel, Angestellter, sowie Rollenbezeichnungen wie verkauft und arbeitetfuer. Erweitern Sie schliesslich die TBox zu einer Wissensbasis, indem Sie eine geeignete ABox konstruieren. 5