BASES DE DATOS
DEDUCTIVAS
Autor: Mikel Alonso Hornes
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
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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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Relaciones unarias:
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.
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Relaciones y predicados: Ejemplo
a1
a2
b1
c1
a3
b2
b3
b4
c3
c2
d1
a4
d2
c4
d3
c5
d4
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)}
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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
not(a)
a;b
a:-b
=>
=>
=>
=>
a and b
not a
a or b
a->b
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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
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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).
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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).
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Ahora que tenemos los hecho iniciales y
las reglas (según la definición de estas)
podremos tener unos hechos derivados:
1
2
3
4
superior(X,Y):-supervisar(X,Y).
superior(X,Y):-supervisar(X,Z),superior(Z,Y).
supervisar(jazmín,ahmed).
supervisar(jaime,jazmín).
(regla 1)
(regla 2)
(axioma base,dado)
(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)
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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.
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Hacia
adelante
Hacia adelante
Hacia atras
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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).
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Consulta: ?-rapta(bartolo,Y)
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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).
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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
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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
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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.
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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
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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.
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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
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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.
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4. al estar basado en el modelo relacional podemos
transformar cualquier base de datos a una BDD
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