Una aproximación ontológica al desarrollo de sistemas de razonamiento basado en casos

Abstract

Nuestro trabajo en esta tesis se ha centrado en el diseño de sistemas de razonamiento basado en casos (en inglés Case-Based Reasoning, CBR) que integren procesos de razonamiento con conocimiento adicional sobre el dominio de aplicación. En concreto hemos estudiado las ventajas de disponer de un modelo terminológico de conocimiento del dominio explícitamente representado, así como también los beneficios derivados de utilizar las lógicas descriptivas (en inglés Description Logics, DLs): un formalismo de representación de conocimiento que proporciona mecanismos de razonamiento sofisticados. Una idea subyacente a esta tesis consiste en promover la reutilización de componentes de conocimiento durante el diseño de sistemas CBR. En concreto nos interesa aplicar al diseño de sistemas CBR los resultados de dos áreas de investigación activas en Inteligencia Artificial (IA): las ontologías y los métodos de resolución de problemas. La reutilización de ontologías como fuente de conocimiento sobre CBR y sobre el domonio de aplicación, teniendo en cuenta que una ontología define los términos y relaciones básicos que comprenden el vocabulario en un área de aplicación. Por otro lado, los métodos de resolución de problemas permiten representar el conocimiento asociado con los procesos CBR independientes del dominio que se pueden reutilizar en otros sistemas. Las aportaciones fundamentales de nuestro trabajo son dos: 1,- La representación explícita - utilizando un sistema de DLs- de CBROnto, una ontología sobre la resolución de problemas mediante CBR, tanto respecto a la terminología -vocabulario- como a las tareas y métodos típicamente asociados a los sistemas CBR. 2,- El diseño e implementación de COLIBRI (Cases and Ontology Libraries Integration for Building Reasoning Infrastructures), un entorno de desarrollo de sistemas CBR basado en CBROnto. En la practica la mayoría de los sistemas CBR utilizan conocimiento adicional sobre el dominio que está fuertemente ligado al motor CBR. Desde una postura metodológica, es mejor considerarlos separadamente y de distintos orígenes. El modelo de diseño de aplicaciones con COLIBRI se basa en la disgregación entre los componentes de un sistema CBR que pueden provenir de distintas fuentes: los casos, el conocimiento del dominio y los PSMs que los utilizan. En concreto, los PSMs y la terminología CBR que se usa como elemento integrador provienen de CBROnto y el conocimiento del dominio proviene de la reutilización de ontologías de una biblioteca o de la conceptualización y formalización de una base de conocimiento específica para la aplicación. La reutilización de lso PSMs y del conocimiento general del dominio puede permitir que el esfuerzo de desarrollo de un nuevo sistema CBR se centre en adquirir el conocimiento especializado del sistema y en incorporar mecanismos específicos de la tarea a resolver. La elección de un lenguaje como LOOM, basado en la lógica descriptiva, para formalizar CBROnto se debe a las buenas propiedades de esta tecnología y su adecuación para el CBR que constatan los numerosos trabajos en el área