BASES DE DATOS DEDUCTIVAS

1. BASES DE DATOS DEDUCTIVAS Autor: Mikel Alonso Hornes

2. Bases De Datos Deductivas INDICE 1.¿Que es una base de datos deductiva? 2.Lenguajes declarativos 3.Prolog/Datalog 4.Algunas BDD en el mundo real 5.Conclusiones

3. Bases De Datos Deductivas 1.¿Que es una base de datos deductiva? Una base de datos deductiva es un sistema que incluye mecanismos para definir reglas (deductivas) que pueden inferir o deducir información adicional de los hecho almacenados en la base de datos. Las reglas se especifican en un lenguaje declarativo; y estas son analizadas por un motor de inferencia (el mecanismo que realiza la deducción).

4. Bases De Datos Deductivas Estas reglas deductivas se deben inferir acordes a las características de los datos que integran la propia base de datos. Las BDD consisten en aplicar la programación lógica a las bases de datos. Las BDD están estrechamente relacionadas con el modelo de datos relacional y en particular buscan cubrir algunos defectos que plantea el algebra relacional: -como la ausencia de la recursion. -como el desconocimiento de inconsistencia de datos.

5. Bases De Datos Deductivas 2.Lenguajes declarativos Es un lenguaje basado en la especificación de reglas o premisas, con las que se pretende buscar representaciones del conocimiento humano. A raíz de estas reglas y una serie de hechos (iniciales o adquiridos a lo largo del tiempo) Una máquina de inferencia (o mecanismo de deducción) deduce nuevos hechos. O sea la función de una Maquina De Inferencia es encontrar soluciones a partir de la interpretación de una serie de reglas (determinadas por un lenguaje declarativo )y un conjunto de hechos.

6. Bases De Datos Deductivas llegados a este punto podemos decir que: A) las bases de datos deductivas usan: • Un lenguaje declarativo para especificar reglas. • Un motor de inferencia que puede deducir hechos nuevos a partir de la base de datos. B) Utilizan dos tipos de especificaciones: • Hechos • Reglas. Especifican relaciones virtuales que no están almacenadas.

7. Bases De Datos Deductivas Para compender las diferentes componentes que integran la BDD usaremos como ejemplo uno de los lenguajes declarativos mas usados PROLOG. Las Bases de Datos Deductivas basados en lógica han utilizado PROLOG como punto de partida para especificar las reglas y hechos usamos las cláusulas de que ofrece PROLOG; y el interprete de PROLOG hace de maquina de inferencia.

8. Bases De Datos Deductivas 3.Prolog/Datalog PROLOG, proveniente del francés Programation et Logique, es un lenguaje de declarativo bastante popular en el medio de investigación en Inteligencia artificial. Se trata de un lenguaje ideado a principios de los años 70 en la universidad de Aix-Marseille por los profesores Alain Colmerauer y Phillipe Roussel. En principio se ideo como un lenguaje interpretado, aunque con el trascurso de los años se desarrollaron compiladores.

9. Bases De Datos Deductivas Hechos: Son un conjunto de premisas que intentan inferir una cierta información de una representación del mundo real. ej: Juan, Jorge y Manolo son fumadores. los loros son mas habladores que las palomas. Desde un punto de vista de PROLOG, para representar hechos tenemos primero que definir los atributos. Estos pueden ser variables o constantes. De tal manera que representaríamos:

10. Bases De Datos Deductivas Relacionesunarias: Juan y Jorge fuman => fumadores (Juan, Jorge) Las relaciones binarias o predicados relacionan unos elementos con otros: pablo es padre de Juan=> padre (Pablo, Juan) Gracias a estas estructuras de predicados tendríamos elementos relacionados. Con la especificación de atributos y predicados tendremos Un árbol relacional entre elementos donde podremos ver relaciones directas pero también indirectas.

11. a1 a2 a3 a4 b1 b2 b3 b4 c1 c3 c2 c4 c5 d1 d2 d3 d4 Bases De Datos Deductivas Relaciones y predicados: Ejemplo Relaciones unarias: fumador = {b3, b4, d2}; enfermo = {b3, b4, c3, c4, c5, d2, d3, d4}; barbudo = {a3, b3, b4, c1, c2, c4, d1, d2} Relación binaria: padre_de = {(a1,b1), (a1,b2), (a2,b1), (a2,b2), (a3,b3), (a3,b4), (a4,b3), (a4,b4), b1,c1), (b1,c2), (b2,c3), (b3,c3), (b4,c4), (b4,c5), (c1,d1), (c2,d1),(c2,d2), (c4,d2), (c4,d3), (c5,d4)}

12. Bases De Datos Deductivas Reglas: Las reglas consiste en el conjunto de restricciones o cualidades que exigimos a nuestra representación. Stas reglas se representan mediante composiciones logicas. ej: X esta enfermo implica ser fumador . X esta enfermo implica que X es padre de Y e Y esta enfermo En PROLOG la simbolizacion logica se representa tal que: a,b => a and b not(a) => not a a;b => a or b a:-b => a->b

13. Bases De Datos Deductivas Ademas PROLOG incorpora terminos para realizar comparaciones: = , < , > , <= , >= , /= , == , /== Predicados aritméticos: + , - , * , / , rem , X is <Exp. Aritm> Ademas tambien puede trabajar con otras tipos de datos como: string , listas , terminos complejos

14. Bases De Datos Deductivas De tal manera que las consultas antes realizadas quedarian de la forma: enfermo(X):- fumador(X). enfermo(X):- padre_de(X,Y), enfermo(Y). cura(medicamento, enfermedad) :- síntomas(sintoma, enfermedad), alivia(medicamento, sintoma).

15. Bases De Datos Deductivas reglas recursivas: Una de las capacidades que tiene este lenguaje frente al relacional normal es la recursion. Esta se expresa en la definición de las reglas. Una regla seria recursiva si se llama a si misma. ej: ascendente(X,Y) :- progenitor(X,Y). ascendente(X,Y) :- progenitor(X,Z), ascendente(Z,Y).

16. Bases De Datos Deductivas Ahora que tenemos los hecho iniciales y las reglas (según la definición de estas) podremos tener unos hechos derivados: 1 superior(X,Y):-supervisar(X,Y). (regla 1) 2 superior(X,Y):-supervisar(X,Z),superior(Z,Y). (regla 2)   3 supervisar(jazmín,ahmed). (axioma base,dado) 4 supervisar(jaime,jazmín). (axioma base,dado) 5 superior(jazmín,ahmed). (aplicar 1 a 3) 6 superior(jaime,ahmed):- supervisar(jaime,jazmín),superior(jazmín,ahmed). (aplicar 2 a 4 y 5)

17. Bases De Datos Deductivas Maquina de inferencia: Dentro de las maquinas de inferencia podemos distinguir dos mecanismos de inferencia: • Encadenamiento hacia atrás (backward chaining). Inicia con la conclusión que se desea demostrar y procura establecer la certeza de los hechos que conducen a ella. • Encadenamiento hacia delante (forward chaining). Realiza comparaciones entre las reglas y los hechos disponibles de manera que se establezcan nuevos hechos hasta llegar al objetivo deseado.

18. Bases De Datos Deductivas Hacia adelante Hacia adelante Hacia atras

19. Bases De Datos Deductivas Ej: encadenamiento hacia atras 1) rapta(X, Y) :- rufián(X), desea(X, Y).  2) desea(X,Y) :- noble(X), princesa(Y), guapa(Y). 3) desea (X,Y) :- plebeyo(X), princesa(Y). 4) rufián(bertoldo). 5) rufián(bartolo). 6) noble(romeo). 7) noble(bertoldo) 8) plebeyo(bartolo). 9) princesa(gertrudis). 10) princesa(julieta). 11) guapa(julieta).

20. Bases De Datos Deductivas Consulta: ?-rapta(bartolo,Y)

21. Bases De Datos Deductivas Ej: encadenamiento hacia delante 1) rapta(X, Y) :- rufián(X), desea(X, Y).  2) desea(X,Y) :- noble(X), princesa(Y), guapa(Y). 3) desea(X,Y) :- plebeyo(X), princesa(Y). 4)adinerado(X):-noble(X). 5)adinerado(X):-rufian(X),plebeyo(X). 6) rufián(bertoldo). 7) rufián(bartolo). 8) noble(romeo). 9) noble(bertoldo) 10) plebeyo(bartolo). 11) princesa(gertrudis). 12) princesa(julieta). 13) guapa(julieta).

22. Bases De Datos Deductivas Lo primero que haría es buscar las posibles soluciones que podrían dar; una vez las tiene solo tendría que coger las apropiadas cuando le efectuamos una consulta. 1)adinerado(romeo) 2)adinerado(bertoldo) 3)adinerado(bartolo) Probar: ?- adinerado(X),noble(X). En este caso las tres posibles soluciones seria apropiadas

23. Bases De Datos Deductivas Por ultimo cabe destacar que tendremos que tener cuidado con la recursion ( ver las relaciones entre los elementos) ya que podríamos meternos en procesos que nunca terminan. PROLOG usa encadenamiento hacia atrás en su maquina de inferencia

24. Bases De Datos Deductivas Consultas: por ultimo vamos a ver como se realizan las consultas y los problemas que podriamos tener al hacerlas. Las consultas se simbolizan con un signo ? Al final y nos las podemos encontrar de dos tipos: 1- consultamos un predicado donde ponemos todos los datos son constantes ,con lo que el sistema nos devolverá una respuesta booleana Superior(jaime,pedro)?; resp=>true o false.

25. Bases De Datos Deductivas 2. Consultamos un predicado donde alguna a todas las datos del predicado son variables, en las que la repuesta será una lista de los hechos que lo cumplirían. Superior(jaime,Y)?; resp=> Superior(jaime,pedro); resp=> Superior(jaime,antonio); resp=> Superior(jaime,maria); Un punto importante de las

26. Bases De Datos Deductivas 4.Algunas BDD en el mundo real Hoy en día nos podemos encontrar con diferentes proyectos de BDD, entre las que se pueden incluir: El proyecto Aditi [Rama93] :comenzó en 1988 en la universidad de Melbourne y ha dado como resultado una segunda versión (Aditi 2) que se inició en 1994 y la versión alfa está disponible desde abril de 2001. Incorpora: acceso concurrente gestión de transacciones paralelismo a varios niveles resolución de predicados descendente.

27. Bases De Datos Deductivas El proyecto VALIDITY [FGLV95] [LMV95], que se inició en Bull Corporation de la mano de Jean-Marie Nicolas y Laurent Vieille para desarrollar un sistema de bases de datos deductivas que integrase características de orientación a objetos El proyecto Logic Data Languaje (Lenguaje Lógico de dato: LDL) de Microelectronics and Computer Corporation (MCC) se inicio en 1984 Otras referencias que nos podemos encontrar son Coral y XSB

28. Bases De Datos Deductivas 5.Conclusiones 1. las bases de datos deductivas son bases de datos a las que aplicamos la programación lógica.(aunque esta en una etapa experimental). 2. se crearon para intentar suplir las deficiencias de el algrebra relacional. 3. al utilizar la logica podemos otorgar a los datos una propiedades que nos permiten (al poder inferirse informacion) realizar consultas mas precisas y realizar labores de mantenimiento en bases de datos muy grandes.

29. Bases De Datos Deductivas 4. al estar basado en el modelo relacional podemos transformar cualquier base de datos a una BDD