專利名稱：用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的設(shè)備及相應的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的設(shè)備以及相應的方法、相應的應用和相應的計算機程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
本發(fā)明基于信息學領(lǐng)域并且涉及基于計算機的邏輯系統(tǒng)，其中根據(jù)描述邏輯基于語義模型(也稱為本體論)和該模型的相應模型實例可以推導出計算機輔助的知識。知識的這種推導相當于推導描述邏輯中的推斷。概念“描述邏輯”是信息學領(lǐng)域的專業(yè)術(shù)語，并且描述用于代表知識的語言族，其中大部分描述邏輯是第一階謂詞邏輯的片段。但是與謂詞邏輯不同，描述邏輯是可判定的，由此使得可以通過推斷生成新知識。根據(jù)本發(fā)明使用的本體論或語義模型在形式上以描述邏輯來定義并且也被專業(yè)人員稱為TBox (TBox=Terminological Box,術(shù)語集)。TBox包含關(guān)于域的草案的術(shù)語知識。與此不同的是，TBox的模型實例(也稱為ABox=Assertional Box,斷言集)表示借助本體論的相應術(shù)語概念的關(guān)于個體的邏輯陳述。TBox在工業(yè)場景中的術(shù)語概念例如是由傳感器監(jiān)視的系統(tǒng)和設(shè)備，所述傳感器直接或間接地例如經(jīng)由數(shù)據(jù)庫提供監(jiān)視數(shù)據(jù)。表示具體實例的相應ABox在該工業(yè)場景中例如包含具體的傳感器，也就是距離傳感器、氣體傳感器、溫度傳感器等。為了推導出描述邏輯中的推斷，通常使用所謂的推理機，所述推理機是將邏輯推斷方法應用于以上面提到的TBox或ABox為形式的明確說明的知識的系統(tǒng)。根據(jù)所基于的描述邏輯的表達力，推理機的相應推斷方法被不同復雜程度地構(gòu)建，這又導致推理機的以運行時間和存儲器需求為形式的不同資源需求。該資源需求又取決于TBox和ABox形式的待處理的知識的量。如果待處理的知識增多，則描述邏輯推理機的資源需求也增加。在分布式工業(yè)場景中使用邏輯系統(tǒng)的情況下，通常必須同時觀察非常大量的知識并且以集成的形式進行處理。該知識一般被集成在唯一的ABox中。如果ABox中的該數(shù)據(jù)量太大，則已知的描述邏輯推理機可能不再合適地應用在其中所集成的推斷方法，因為描述邏輯推理機只有效地在本地存在的知識上工作，并且將其內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)僅保持在相應計算機的工作存儲器中。因此，使用常規(guī)描述邏輯推理機用于分布式邏輯系統(tǒng)是不可能的，在所述分布式邏輯系統(tǒng)中數(shù)據(jù)以ABox的形式大量地并且在很多不同地點累積。這尤其還適用于所謂的基于輪詢的解決方案，其中應用主動向借助TBox和Abox作出推斷的推理機提出詢問。它們在效率上不足以能夠處理通過主動的數(shù)據(jù)詢問導致的高頻率的大數(shù)據(jù)量。由此應用的快速反應僅有限地是可能的，例如當應用應當實時地識別臨界事件并且應當引入對策時。為了解決該問題，由DE 10 2007 029 122 Al已知一種使用大量推理機的方法。為此Abox被劃分到不同的推理機上。如果向推理機之一提出應用的詢問，則首先確定對于處理該詢問所需要的那些推理機。然后應用的詢問被劃分為子詢問，并且單獨地由事先確定的推理機處理。于是各個推理機返回相應子詢問的結(jié)果，組合成總結(jié)果并且返回給所述應用。但是在此缺點是，必須使用大量推理機。此外，時間臨界的詢問和通過所述一個/多個推理機對相應推斷的確定僅有限地是可能，因為將原始詢問劃分為子詢問以及組合子詢問的結(jié)果需要更多時間。此外，不同的推理機由于不同的子詢問而需要不同的很多時間來推導出推斷，從而這里以推斷為形式的總結(jié)果在全部推理機已經(jīng)發(fā)送回子詢問的結(jié)果之后才可供應用使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務因此是提供一種設(shè)備和一種方法，其能夠?qū)崿F(xiàn)時間臨界的詢問和推斷，可以簡單和成本低地制造或執(zhí)行，并且同時對于推斷需要有限的存儲器需求。該任務通過用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的設(shè)備來解決，該設(shè)備包括至少一個具有推理機的推理裝置，該推理機基于語義模型和該語義模型的模型實例借助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生推斷；至少一個數(shù)據(jù)源，用于提供數(shù)據(jù)用以通過推理裝置處理；以及至少一個應用(Anwendung)，其對推理裝置提出詢問并且從推理裝置獲得推斷的結(jié)果，其中推理裝置和數(shù)據(jù)源相互作用，使得推理裝置基于所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)源的事件，尤其是在特定的時刻從數(shù)據(jù)源獲得關(guān)于所述事件以及基于事件的數(shù)據(jù)的信息以用于產(chǎn)生有因果關(guān)系的和/或基于時間的(temporalbasiert)推斷，以及其中關(guān)于所述事件和/或數(shù)據(jù)源的基于事件的數(shù)據(jù)的信息包括時間的和有因果關(guān)系的成分。該任務同樣通過用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的方法解決，包括步驟:
-向至少一個推理裝置提出應用的詢問，
-將數(shù)據(jù)源的基于事件的數(shù)據(jù)的信息傳送到該推理裝置，其中數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)向推理裝置的傳送基于事件地，尤其是在特定的時刻進行， -通過所述推理裝置的推理機，基于語義模型和該語義模型的模型實例，借助所傳送的信息的數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)來確定有因果關(guān)系的和/或基于時間的推斷，以及-借助所述推理裝置將所述推斷傳送到所述應用。由此所實現(xiàn)的優(yōu)點是，存儲器需求和推理機的為處理詢問所需要的計算時間基本上不變。此外，語義模型(TBox)在其復雜度方面幾乎可以自由選擇地被選擇，而不導致不再能夠及時處理時間臨界的詢問。此外，所述設(shè)備使得可以處理不同事件的時間邏輯關(guān)系。為了不由于所述設(shè)備的有限的存儲器需求而丟失重要的時間依賴關(guān)系，所述設(shè)備或方法使得可以將事件聚集成更高層面的推斷。從而例如分別在時間窗-H, U..中分別得出溫度升高的推斷的不同傳感器值可以被聯(lián)合成在時刻tlv (其中U<+.= I < =η + I )之間的溫度升高的推斷。本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點在從屬權(quán)利要求中描述。有利地，推理裝置包括用于從推理裝置的存儲器中移除過時的數(shù)據(jù)和/或推斷的移除裝置。在此實現(xiàn)的優(yōu)點是，即使在事件出現(xiàn)頻率高的情況下，資源需求、尤其是存儲器需求也不上升或基本上保持恒定。用于移除過時的數(shù)據(jù)的裝置在實現(xiàn)了關(guān)于推斷的信息聚集在更高的層面中時才移除這些過時的數(shù)據(jù)。適宜地，為了處理事件，推理裝置包括事件控制裝置，其中該事件控制裝置被構(gòu)成為將推理機的推斷傳送到應用。在此情況下優(yōu)點是，由此可以通過簡單和可靠的方式將數(shù)據(jù)源的事件或其數(shù)據(jù)輸送給推理機，并且可以將推理機的結(jié)果直接傳送到進行詢問的應用。由此可以取消諸如經(jīng)由中央接口傳輸推理機的結(jié)果的時間密集的其它處理步驟。有利地，推理裝置包括訂購裝置，所述訂購裝置構(gòu)成為借助應用的詢問適當?shù)剡x擇數(shù)據(jù)源。在此優(yōu)點是，由此應用的詢問需要最小的數(shù)據(jù)容量，并且同樣應用可以向推理裝置提出在抽象層面上的詢問，因為在多個不同的數(shù)據(jù)源的情況下應用不需要識別對數(shù)據(jù)源的精確選擇和/或數(shù)據(jù)源的可用性。訂購裝置分析所述詢問并且于是選擇一個或多個適用于確定針對所述詢問的推斷的數(shù)據(jù)源。適宜地，在數(shù)據(jù)源和推理裝置之間布置觸發(fā)裝置。觸發(fā)裝置的優(yōu)點是，由此也可以連接諸如數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)源，它們不能將出現(xiàn)的事件一例如模擬傳感器值的變化一和相應的數(shù)據(jù)傳送到推理裝置。觸發(fā)裝置于是與推理組件無關(guān)地周期性地執(zhí)行向數(shù)據(jù)源針對新的和/或經(jīng)變化的數(shù)據(jù)的查詢，并且在存在新的或經(jīng)變化的數(shù)據(jù)的情況下將新的或經(jīng)變化的數(shù)據(jù)傳送到推理裝置以用于進一步處理。有利地，數(shù)據(jù)源的基于事件的數(shù)據(jù)的有因果關(guān)系的和時間的成分相互邏輯連接。在此所實現(xiàn)的優(yōu)點是，由此通過推理裝置借助時間關(guān)聯(lián)還能更簡單地進行因果關(guān)系的推斷，這提高了所述設(shè)備的靈活性。適宜地，模型實例的大小取決于時間窗的大小。通過這種方式，由時間窗的大小基本上確定推理組件的模型實例數(shù)據(jù)的量，所述推理組件在特定時刻被認為是對推理裝置相關(guān)的；因此總的來說模型實例數(shù)據(jù)的量基本上保持恒定。這使得能夠以集成電路的形式實現(xiàn)所述設(shè)備，所述集成電路通常具有有限的存儲器。有利地，布置至少一個第一和第二推理裝置，其中第一推理裝置構(gòu)成為用于第二推理裝置的數(shù)據(jù)源。在此所實現(xiàn)的優(yōu)點是，由此一方面能夠?qū)崿F(xiàn)對應用的詢問的處理的可能并行化，從而總的來說降低用于處理詢問的時間。另一方面由此還可以通過逐步的預處理減小復雜度。由此減小在兩個推理裝置之間由此要傳輸?shù)挠糜谠儐柕臄?shù)據(jù)的大小。有利地，從推理裝置和/或數(shù)據(jù)源中移除過時的數(shù)據(jù)和/或過時的推斷。這減小了推理裝置和/或數(shù)據(jù)源中要維持的事件的量，并且將推理裝置的存儲器需求最小化。適宜地，推理裝置借助應用的詢問選擇數(shù)據(jù)源。在此所實現(xiàn)的優(yōu)點是，由此可以更抽象地和更富有意義地向推理裝置表達應用的詢問，因為應用不必在該詢問中命名各個數(shù)據(jù)源，而是通過推理裝置選擇對于該詢問的推斷所需要的數(shù)據(jù)源。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點從以下對實施例的描述中得出。在此，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實施方式的設(shè)備的原理圖。
具體實施例方式在圖1中，附圖標記V表示用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的設(shè)備。該設(shè)備包括應用1、推理裝置R、和以數(shù)據(jù)庫4以及模擬傳感器5為形式的數(shù)據(jù)源。應用I在步驟S1中經(jīng)由訂購接口 2向推理裝置R提出待訂購的詢問A。該詢問A例如可以用SPARQL來定義并且陳述，應當向應用I告知整個系統(tǒng)中的所有臨界錯誤或者例如告知臨界的模擬傳感器值。推理裝置R的Pellet推理機Rp為了產(chǎn)生推斷所需要的數(shù)據(jù)在第一種情況下可以在整個系統(tǒng)的診斷數(shù)據(jù)庫4中存在，在第二種情況下來自布置在整個系統(tǒng)的一個組件處的模擬傳感器5。作為單獨的或可組合的數(shù)據(jù)源4、5，還可以使用文件、日志文件、互聯(lián)網(wǎng)中的服務等。待訂購的詢問A在另一步驟S2中從訂購接口 2被傳送到推理裝置R的訂購裝置
8。現(xiàn)在根據(jù)應用I的詢問A的類型，訂購裝置8選擇數(shù)據(jù)源4、5的一個或多個，其方式是所述訂購裝置根據(jù)來自應用I的詢問A的語義來分析該詢問，并且然后借助所執(zhí)行的分析在步驟S3或S4中將相應的訂購轉(zhuǎn)發(fā)到相應的數(shù)據(jù)源4、5。同時，推理裝置R借助訂購裝置8產(chǎn)生表格形式的在相應數(shù)據(jù)源4、5與應用I的詢問A之間的分配。下面描述通過訂購裝置8選擇數(shù)據(jù)庫4的情況。模擬傳感器5的選擇以及相應的步驟在此被模擬地(analog)執(zhí)行。因此在數(shù)據(jù)庫4之前連接觸發(fā)器T，在此以數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器的形式。觸發(fā)器T以短的間隔檢查是否新的數(shù)據(jù)被添加給了數(shù)據(jù)庫4或者是否已存在的數(shù)據(jù)被改動了。如果新的數(shù)據(jù)到達，例如通過將新的數(shù)據(jù)組添加到數(shù)據(jù)庫4中，并且這通過觸發(fā)器T識別到，例如通過自動激活觸發(fā)器T，則觸發(fā)器T在步驟S5中將數(shù)據(jù)4的相應的變化了的數(shù)據(jù)例如作為事件借助實時流協(xié)議發(fā)布(Realtime Streaming Protocol Publish)等，例如以資源描述框架或網(wǎng)絡本體語言(Web Ontology Language)實例數(shù)據(jù)的形式發(fā)送到推理裝置R的轉(zhuǎn)發(fā)接口 3。然后該事件以及所屬的數(shù)據(jù)在步驟S7中由轉(zhuǎn)發(fā)接口 3傳送到事件控制裝置6。事件控制裝置6將由事件以及所屬的數(shù)據(jù)組成的信息在步驟S8中傳送到Pellet推理機RP，必要時在事先變換為OWL實例數(shù)據(jù)的情況下。當然還可以代替Pel let推理機Rp而使用Fact++推理機或RacerPro推理機。Pellet推理機Rp現(xiàn)在基于傳送給它的信息來確定推斷，例如其中該Pellet推理機確定臨界錯誤。所述推斷由Pellet推理機Rp在步驟S9中傳送到事件控制裝置6。事件控制裝置6現(xiàn)在借助通過訂購裝置8事先產(chǎn)生的表來分析相應的應用，并且在另一步驟Siq中向應用I傳送Pellet推理機Rp的推斷。在另一步驟S11中，移除裝置7被通知存在新的數(shù)據(jù)，也就是所作出的推斷。移除裝置7分析Pellet推理機Rp的Abox并且在步驟S12中從Abox中移除不再需要的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)曾被考慮用于所述推斷。雖然上面借助優(yōu)選實施例描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此，而是可以通過多種方式修改。從而例如還可以使用Excel文件、Word文件、Access數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡服務(Webservice)形式的數(shù)據(jù)源或任何形式的一般結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)來作為數(shù)據(jù)源。此外還可以根據(jù)推理機或推理機裝置的資源需求，根據(jù)應用的所需要的表達強度和資源需求使用不同的描述邏輯語言，例如 OWL Light、OWL DL, WOL Full, OffL2 EL、0WL2 QL、0WL2 RL 等。附圖標記列表 V設(shè)備
I應用 S1訂購 2訂購接口 3轉(zhuǎn)發(fā)接口R推理裝置RpPellet推理機T觸發(fā)器4數(shù)據(jù)庫5傳感器6事件控制裝置7移除裝置8訂購裝置S1-S12方法步驟
權(quán)利要求
1.用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的設(shè)備(V)，該設(shè)備包括 至少一個具有推理機(Rp)的推理裝置(R)，該推理機基于語義模型和該語義模型的模型實例借助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生推斷， 至少一個數(shù)據(jù)源(4，5)，用于提供數(shù)據(jù)用以通過推理裝置(R)處理，以及 至少一個應用(1)，其對推理裝置(R)提出詢問(A)并且從推理裝置(R)獲得推斷的結(jié)果，其中推理裝置(R)和數(shù)據(jù)源(4，5)相互作用，使得推理裝置(R)基于所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)源(4，5)的事件，尤其是在特定的時刻從數(shù)據(jù)源(4，5)獲得所屬的基于事件的數(shù)據(jù)以用于產(chǎn)生有因果關(guān)系的和/或基于時間的推斷，以及其中關(guān)于數(shù)據(jù)源(4，5)的基于事件的數(shù)據(jù)的信息包括時間的和有因果關(guān)系的成分。
2.根據(jù)至少權(quán)利要求1的設(shè)備(V)，其中推理裝置(R)包括用于從推理裝置(R)的存儲器中移除過時的數(shù)據(jù)和/或推斷的移除裝置(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2至少之一的設(shè)備(V)，其中為了處理事件，推理裝置(R)包括事件控制裝置(6 )，其中該事件控制裝置(6 )被構(gòu)成為將推理機(Rp)的推斷傳送到應用(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3至少之一的設(shè)備(V)，其中推理裝置(R)包括訂購裝置(8)，所述訂購裝置被構(gòu)成為借助應用(I)的詢問(A)適當?shù)剡x擇數(shù)據(jù)源(4，5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4至少之一的設(shè)備(V)，其中在數(shù)據(jù)源(4，5)和推理裝置(R)之間布置觸發(fā)裝置(T)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5至少之一的設(shè)備(V)，其中數(shù)據(jù)源(4，5)的基于事件的數(shù)據(jù)的有因果關(guān)系的和時間的成分相互邏輯連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6至少之一的設(shè)備(V),其中模型實例的大小取決于時間窗的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7至少之一的設(shè)備(V)，其中布置至少一個第一和第二推理裝置(R)，其中第一推理裝置(R)構(gòu)成為用于第二推理裝置(R)的數(shù)據(jù)源(4，5)。
9.用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的方法，包括步驟: -向至少一個推理裝置(R)提出(S1)應用(I)的待訂購的詢問(A)， -將數(shù)據(jù)源(4，5)的基于事件的數(shù)據(jù)的信息傳送(S5，S7, S8)到該推理裝置(R)，其中數(shù)據(jù)源(4，5)的數(shù)據(jù)向推理裝置(R)的傳送(S5，S7, S8)基于事件地、尤其是在特定的時刻進行， -通過所述推理裝置(R)的推理機(RP)，基于語義模型和該語義模型的模型實例，借助所傳送的信息的數(shù)據(jù)源(4，5)的數(shù)據(jù)來確定(Sf)有因果關(guān)系的和/或基于時間的推斷，以及 -借助所述推理裝置(R)將所述推斷傳送(S9，S10)到所述應用(I)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，包括步驟:從推理裝置(R)和/或數(shù)據(jù)源(4，5)中移除(Sn，S12)過時的數(shù)據(jù)和/或過時的推斷。
11.根據(jù)權(quán)利要求9-10至少之一的方法，其中，尤其是通過推理裝置(R)給數(shù)據(jù)源(4，5)的數(shù)據(jù)配備時間戳和/或配備時間依賴關(guān)系。
12.根據(jù)權(quán)利要求9-11至少之一的方法，其中，推理裝置(R)借助應用(I)的詢問(A)來選擇數(shù)據(jù)源(4，5)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-8至少之一、尤其是適用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求9-12至少之一的方法的設(shè)備用于在計算機輔 助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的應用。
14.計算機程序產(chǎn)品，具有存儲在機器可讀載體上的程序代碼，用于當程序在計算機上運行時執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求 9-12至少之一的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于在計算機輔助的邏輯系統(tǒng)中處理數(shù)據(jù)的設(shè)備，該設(shè)備包括至少一個具有推理機的推理裝置，該推理機基于語義模型和該語義模型的模型實例借助數(shù)據(jù)來產(chǎn)生推斷；至少一個數(shù)據(jù)源，用于提供數(shù)據(jù)用以通過推理裝置處理；以及至少一個應用，其對推理裝置提出詢問并且從推理裝置獲得推斷的結(jié)果，其中推理裝置和數(shù)據(jù)源相互作用，使得推理裝置基于所出現(xiàn)的數(shù)據(jù)源的事件，尤其是在特定的時刻從數(shù)據(jù)源獲得所屬的基于事件的數(shù)據(jù)以用于產(chǎn)生有因果關(guān)系的和/或基于時間的推斷，以及其中關(guān)于數(shù)據(jù)源的基于事件的數(shù)據(jù)的信息包括時間的和有因果關(guān)系的成分。本發(fā)明同樣涉及相應的方法以及相應的應用。
文檔編號G06N5/04GK103080955SQ201180044009
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者J-G.菲舍爾 申請人:西門子公司