Der Second-Order Ansatz und dessen Anwendung in der Sicht-basierten Anfrageverarbeitung

• Antragsteller: Dr. Christoph Wernhard
• Fachliche Zuordnung: Bild- und Sprachverarbeitung, Computergraphik und Visualisierung, Human Computer Interaction, Ubiquitous und Wearable Computing
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264466967

Im Projekt wird ein Ansatz zur Logik-basierten Wissensverarbeitung untersucht, der hier Second-Order Ansatz genannt werden soll. Die Idee ist, dass ausdrucksstarke Repräsentationssprachen einerseits verfügbar sind, um Anwendungen auf sehr natürliche Art zu formulieren, andererseits aber durch Reduktion auf schwächere Sprachen verarbeitet werden, die sich besser zur Berechnung eignen. Solche Reduktionen werden durch die Verwendung der ausdrucksstarken Sprachkonstrukte in spezifischen Anwendungskontexten ermöglicht.Proofs of Concept für diesen Ansatz wurden in den späten 90er Jahren mit dem Einsatz der Elimination von Quantoren zweiter Stufe zur Zirkumskriptionsberechnung und in letzter Zeit mit Anwendungen der uniformen Interpolation (die sich als Elimination von Quantoren zweiter Stufe ausdrücken lässt) in Beschreibungslogiken vorgelegt. Der Ansatz erlaubt es typischerweise, Konzepte aus dem Anwendungsbereich auf grundlegende Konzepte der Logik zurückzuführen und damit neue Anwendungsmöglichkeiten sowie Parallelen zwischen Gebieten, die den Austausch und die Kombination von Techniken ermöglichen, aufzuzeigen.Das Projekt verbindet zwei Arbeitslinien, die sich gegenseitig anregen: (1) Konzepte aus einem bestimmten Anwendungsbereich, der Sicht-basierten Anfrageverarbeitung, werden formal mit Operatoren zweiter Stufe modelliert. (2) Berechnungsmethoden werden entwickelt, die Anwendungen auf Grundlage der Formalisierung und im Wesentlichen durch Elimination von Operatoren zweiter Stufe realisieren.Grundidee der Sicht-basierten Anfrageverarbeitung ist, Anfragen zu übersetzen und zu zerlegen, so dass mehrere Agenten mit spezialisierten Wissensbasen und Verarbeitungsfähigkeiten zur Antwortberechnung beitragen können. Sicht-basierte Anfrageverarbeitung ist durch den engen Bezug zu Definierbarkeit, einem allgemeinen Konzept der Logik, für den Ansatz des Projekts gut geeignet. Projektziele bezüglich der Sicht-basierten Anfrageverarbeitung sind semantische Klärung der beteiligten Konzepte, Erschließung der Elimination von Operatoren zweiter Stufe zur Berechnung von Anfragetransformationen sowie Generalisierung über Datenbanken hinaus.In Bezug auf Berechnungsmethoden sollen neue Techniken zur Elimination von Quantoren zweiter Stufe entwickelt werden, basierend auf Aussagenlogik - verwandt mit aktuellen SAT-Präprozessoren, basierend auf Prädikatenlogik erster Stufe, sowie durch Berücksichtigung spezifischer Formelmuster, die in der Sicht-basierten Anfrageverarbeitung vorkommen.Die Projektergebnisse sollen als ausgearbeitete formale und automatisierte Grundlage für eine Vielzahl von weiteren für den Second-Order Ansatz geeigneten Anwendungen dienen. Dazu gehören beispielsweise Varianten von nicht-standard Inferenzen, abduktives Schließen, Modularisierung von Wissensbasen, nicht-monotones Schließen und Schließen über Wissen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen