Interrogation de bases de connaissances avec règles existentielles : décidabilité et complexité

Querying existential rule knowledge bases : decidability and complexity

• Auteur / Autrice : Swan Rocher
• Direction : Marie-Laure Mugnier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Informatique
• Date : Soutenance le 25/11/2016
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'informatique, de robotique et de micro-électronique (Montpellier ; 1992-....)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Paul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marie-Laure Mugnier, Christophe Paul, Sebastian Rudolph, Marie-Christine Rousset, Jean-François Baget, Andreas Pieris
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sebastian Rudolph, Marie-Christine Rousset

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bases de connaissances

Ontologies (informatique)

Datalog (langage de programmation)

Intelligence artificielle

Mots clés libres

Intelligence artificielle

Représentation des connaissances et raisonnement

Règles existentielles

Datalog+/-

Requêtes conjonctives

Artificial Intelligence

Knowledge Representation and Reasoning

Existential Rules

Datalog +/-

Conjunctive Queries

Résumé

Dans cette thèse, nous nous intéressons au problème d'interrogation de bases de connaissances composées de données et d'une ontologie, qui représente des connaissances générales sur le domaine d'application. Parmi les différents formalismes permettant de représenter les connaissances ontologiques, nous considérons ici un fragment de la logique du premier ordre appelé règles existentielles (aussi connues sous le nom de ``tuple generating dependencies'' et Datalog+/-). Le problème fondamental de conséquence logique au cœur de cette thèse demande si une requête conjonctive est conséquence d'une base de connaissances. Les règles existentielles étant très expressives, ce problème est indécidable. Toutefois, différentes restrictions sur les ensembles de règles ont été proposées afin d'obtenir sa décidabilité.La contribution de cette thèse est double. Premièrement, nous proposons un outil qui nous permet d'unifier puis d'étendre la plupart des classes de règles connues reposant sur des notions d'acyclicité assurant la finitude du chaînage avant. Deuxièmement, nous étudions la compatibilité des classes décidables de règles existentielles connues avec un type de connaissance souvent nécessaire dans les ontologies: la transitivité de relations binaires. Nous aidons à clarifier le paysage des résultats positifs et négatifs liés à cette question et fournissons une approche permettant de combiner la transitivité avec les règles existentielles linéaires.

In this thesis we investigate the issue of querying knowledge bases composed of data and general background knowledge, called an ontology. Ontological knowledge can be represented under different formalisms and we consider here a fragment of first-order logic called existential rules (also known as tuple-generating dependencies and Datalog+/-).The fundamental entailment problem at the core of this thesis asks if a conjunctive query is entailed by an existential rule knowledge base. General existential rules are highly expressive, however at the cost of undecidability. Various restrictions on sets of rules have been proposed to regain the decidability of the entailment problem.Our specific contribution is two-fold. First, we propose a new tool that allows to unify and extend most of the known existential rule classes that rely on acyclicity conditions to tame infinite forward chaining, without increasing the complexity of the acyclicity recognition. Second, we study the compatibility of known decidable rule classes with a frequently required modeling construct, namely transitivity of binary relations. We help clarifying the picture of negative and positive results on this question, and provide a technique to safely combine transitivity with one of the simplest, yet useful, decidable rule classes, namely linear rules.