Modélisation sémantique et raisonnement réactif

Formalisme du langage µConcept

Le langage µConcept, basé sur le principe du monde fermé avec supposition du nom unique, offre un moyen de représenter sémantiquement des objets physiques ou logiques présents dans l’environnement (robots, capteurs, applications, etc.). Pour certaines classes d’objets, il permet aussi de représenter des actions exécutées par ces objets. Définition 1 : Un µConcept est une représentation sémantique formelle d’une entité physique ou logique, telle qu’une personne, un robot, un capteur, un actionneur, etc.

Il permet de définir les caractéristiques d’une entité, de définir des groupes d’entités partageant des caractéristiques communes, de déclarer les actions pouvant être exécutées par ces entités, et offre un support de raisonnement sur ces entités. La description d’une entité dans le formalisme µConcept est exprimée via des propriétés et des relations. Ces dernières sont définies indépendamment des concepts manipulés. Elles symbolisent des liens pour décrire les relations d’une part, entre concepts et d’autre part, entre un concept et une valeur littérale, par exemple, un entier ou une chaîne de caractères.

Pour ce faire, le langage µConcept offre un mécanisme permettant d’annoter les concepts, propriétés, actions et instances. Une des caractéristiques importantes offerte par le langage µConcept est la possibilité de définir des actions/commandes que chaque instance d’une entité du modèle sémantique est en mesure d’exécuter. Exemple. Le concept Stove est exprimé en langage µConcept comme suit : Dans les règles de nommage du langage µConcept, l’identifiant d’un concept est une chaîne de caractères qui commence par une majuscule.

Le caractère de soulignement est utilisé pour nommer un concept composé de plusieurs termes, comme par exemple, Space_Region, Home_Control_System. Les instances µConcept sont nommées en majuscule, comme par exemple, ROBOT_KOMPAI. Enfin, l’identifiant d’une action est une chaîne de caractères qui commence par le caractère de soulignement, comme par exemple, _SwitchOff, _Open.

Lien entre le formalisme µConcept et les autres standards

Dans le domaine du web sémantique, Resource Description Framework (RDF) et RDF-Schema (RDF-S) sont considérés comme des langages standards compte tenu de leurs propriétés d’extension et d’interopérabilité. Nous avons fait le choix de construire le langage µConcept au dessus de ces normes, figure 4.1. En conséquence, ce modèle est sémantiquement et syntaxiquement compatible avec la norme RDF/RDF-S.

La seule exception étant que les instances et les classes sont disjointes. En plus de la description du langage µConcept, une représentation du langage µConcept en RDF-S a été définie. Elle permet l’utilisation du formalisme µConcept avec les outils RDF/RDF-S du marché, et ainsi, de réutiliser des ontologies existantes. Figure 4.1 – Relations entre le langage µConcept et les standards existants

Représentation formelle du langage µConcept

Dans ce qui suit, nous décrivons le modèle µConcept à travers l’ensemble des définitions suivantes : Définition 2. Le langage µConcept est construit autour des notions de base suivantes : – Concept : Un concept correspond ici à la notion de classe dans le web sémantique ; – Relation (ou Propriété) : La notion de propriété est ici similaire à celle manipulée dans le web sémantique ; – Instance : La notion d’instance correspond à la notion d’individu dans le web sémantique ; – Action : Il n’existe pas de correspondance dans le standard web sémantique ;

Ainsi, une base de connaissances utilisant le langage µConcept peut être représentée sous forme d’un n-uplet : hC, P, InP , AIni (4.1) Où – C définit un ensemble d’entités partageant des caractéristiques communes. Chaque entité est décrite par un ensemble de propriétés P ; – AI représente les actions qu’une instance In peut exécuter ; – Les propriétés sont indépendantes des concepts, formellement, P u C = {}. où le symbole u représente l’opérateur de conjonction. 69 Chapitre 4. Modélisation sémantique et raisonnement réactif

Les propriétés ont pour rôle de décrire les concepts et de définir respectivement des relations (R) entre : – Deux concepts : R(C,C) – Un concept et ses instances : R(C,In) – Une instance et une valeur littérale : R(In, v) – InP : Une instance In associée à un concept. Elle peut avoir plusieurs propriétés, P =p1,p2,p3,…,pn /pi ∈P | i ∈ [1, n]. Exemples de Propriétés : 1. switchOn : Propriété booléenne décrivant l’état fonctionnel d’une entité telle qu’une cuisinière ; 2. isMoving : Propriété booléenne précisant qu’une entité telle qu’une personne, robot ou animal est en mouvement ; 3. hasLocation : Propriété permettant d’exprimer qu’une entité (personne, lecteur RFID, caméra, chaise, etc.) se trouve dans un espace donné ; 

hasPosture : Propriété décrivant la posture d’une entité. Cette propriété peut avoir pour valeur un label : Allongée, debout, assise, etc ; Définition 3. Soient T C, T A et T R respectivement l’ensemble des noms de concepts, d’actions et de relations (propriétés) appartenant à un domaine donné. L’interprétation I = (4I , . I ) définit une sémantique formelle des termes T C, T A et T P où 4I (ensemble d’instances) est le domaine de l’interprétation de I. . I est la fonction d’interprétation qui fait correspondre d’une part, chaque nom de concept a ∈ T C à un sous-ensemble d’éléments de 4I tel que : a ∈ T C si a I v 4I et d’autre part, chaque rôle T R à un sous-ensemble de 4I x 4I .

Définition 4. Les concepts sont ordonnés par la relation notée v. Pour tout concept E et F ∈ T C, on dit que F est plus général que E. On dit aussi que, F subsume E, ou que E est plus spécifique que F, et on écrit E v F. Une interprétation I est un modèle E v F tel que EI v F I . Définition 5. La relation de subsomption dans le langage µConcept est non-réflexive, antisymétrique, transitive et acyclique. Soient les concepts E, F, D ∈ T C, par conséquent, si E v F , F v D alors D * E.