Razonamiento y evolución ontológica con tolerancia a inconsistencias : un enfoque argumentativo a revisión de description logics

Abstract

El razonamiento y cambio de bases de conocimiento o knowledge bases (KBs) por sobre las inconsistencias, es de extrema importancia en áreas como la medicina y el derecho. Esto es, razonar y provocar la evolucion del conocimiento sin necesidad de restaurar la consistencia, sino proveyendo una forma de tolerancia a ella. La argumentacion puede brindar la posibilidad de dar con ambos problemas. Primeramente, me-diante la construcción de un marco argumentativo o argumen-tation framework (AF) a partir de la KB inconsistente, pode-mos decidir si aceptar o rechazar una cierta conclusion o claim a través de la interacción entre argumentos y contra-argumentos. Segundo, mediante el manejo de la dinámica de argumentos del AF, podemos dar con la dinámica del conoci-miento de la KB inconsistente subyacente.Por un lado, propondremos una nueva familia de marcos argumentativos abstractos a los cuales referimos como generalizados, e identificamos como generalized abstract argumentation frameworks (GenAF), debido a su habilidad de adaptacion a diferentes lenguajes de representación. El objetivo es proveer un marco argumentativo, no completamente abstracto, para razonar por sobre las inconsistencias de KBs representadas a través de cualquier lenguaje que se sepa conforme algún fragmento de primer-orden. Las semánticas estándar de Dung son adaptadas para construir la maquinaria de razonamiento del GenAF. En lo que constituye un primer enfoque a revision de creencias en esta tesis, se propondrá un operador de debugging para la KB subyacente definido sobre las semán-ticas argumentativas para GenAFs como un tipo de consoli-dación: operación propuesta por Hansson para restaurar consistencia a KBs. Por ello, nos basaremos sobre sus postula-dos usuales para caracterizar axiomaticamente la operación de debugging propuesta, mostrando el correspondiente teorema de representación. Luego, proponemos la reificación del lenguaje abstracto para argumentos del GenAF al lenguaje básico de descripción ALC. Esto muestra la flexibilidad del formalismo presentado y una forma de aplicar argumentación a ontologías para razonar sobre las inconsistencias. Finalmen-te, la operación de debugging provee una herramienta para reparar inconsistencias y conceptos insatisfacibles, restau-rando consistencia-coherencia a las ontologías ALC. La dinámica de argumentos ha recientemente atraído atención y aunque algunos enfoques han sido propuestos, una axioma-tización completa dentro de la teoría de revisión de creen-cias constituyó un resultado pendiente hasta el momento. Una revision surge cuando deseamos que las semánticas argumentativas acepten un nuevo argumento. La teorıa del cambio argumentativo o Argument Theory Change (ATC) define operadores de revision que modifican un AF mediante el análisis de árboles de dialéctica argumentos como nodos y ataques como arcos como la semántica argumentativa adoptada. Presentaremos un simple enfoque a ATC basado en KBs proposicionales. Esto nos permite manejar el cambio de KBs inconsistentes basandonos en la teoría clásica de revi-sión de creencias, aunque al contrario de lo que ella indica, se evitará la restauración de consistencia de la KB a trabajar. Subsecuentemente, un conjunto de postulados de racionali-dad será adaptado a argumentación y finalmente, el modelo de cambio propuesto será relacionado a los postulados a través del correspondiente teorema de representación. Seguidamente, los resultados serán extendidos a description logics, para manejar el razonamiento y evolución ontológicos con tolerancia a inconsistencias.

Reasoning and change over inconsistent knowledge bases (KBs) is of utmost relevance in areas like medicine and law. Argumentation may bring the possibility to cope with both problems. Firstly, by constructing an argumentation frame-work (AF) from the inconsistent KB, we can decide whether to accept or reject a certain claim through the interplay among arguments and counterarguments. Secondly, by handling dynamics of arguments of the AF, we might deal with the dynamics of knowledge of the underlying inconsistent KB. On the one hand, we propose a new family of abstract argu-mentation frameworks which we refer as generalized (iden-tified through the acronym GenAF), due to its ability of adapting to different representation languages. The objective is to provide a not so, but still, abstract argumentation framework for reasoning over inconsistent knowledge bases (KBs) represented through any language known to conform to some first-order fragment. The well known Dungs standard semantics are adapted to construct the GenAFs reasoning machinery. Constituting the first approach to belief revision in this thesis work, we propose a debugging operator for the underlying KB defined upon the argumentation semantics for GenAFs, as a kind of belief revisions consolidation. A consolidation is a well known Hanssons operation for restoring consistency to KBs, therefore, we rely upon its usual postulates to axiomatically characterize the debugging operation proposed here, showing the corresponding representation theorem. Afterwards, we propose a reification of the GenAFs abstract language for arguments to the basic ALC description logic. This shows both the flexibility of the formalism presented, and a way to apply argumentation for reasoning over inconsistent ontologies, subject of utmost relevance in areas like medicine and law. Finally, the debugging operation provides a tool for debugging inconsistent ontologies and repairing unsatisfiable concepts, for restoring both consistency and coherency to ALC ontologies. Dynamics of arguments has recently attracted attention and although some approaches have been proposed, a full axiomatization within the theory of belief revision was still missing. A revision arises when we want the argumentation semantics to accept an argument. Argument Theory Change (ATC) encloses the revision operators that modify the AF by analyzing dialectical trees arguments as nodes and attacks as edges as the adopted argumentation semantics. We present a simple approach to ATC based on propositional KBs. This allows to manage change of incon-sistent KBs by relying upon classic belief revision, although contrary to it, consistency restoration of the KB is avoided. Subsequently, a set of rationality postulates adapted to argumentation is given, and finally, the proposed model of change is related to the postulates through the corresponding representation theorem. Afterwards, the results are extended to description logics, to handle ontology reasoning and evolution with tolerancy to inconsistency.