Kapitel 11 Deduktive DBMS 11 Deduktive DBMS
Werbung
Prof. Dr. M.-R. Wolff BWL / Wirtschaftsinformatik Kapitel 11 Deduktive DBMS 11 Deduktive DBMS 11 Deduktive DBMS ...............................................................1 11.2 Charakterisierung deduktiver DBMS............................2 11.3 Ableitungsregeln zur Wissensverarbeitung..................3 11.4 Integritätsbedingungen zur Wissensverarbeitung........6 11.6 Relationale und deduktive DBMS ................................7 11.7 Anwendungsbereiche und Aussichten deduktiver DBMS 8 Seite 1 Prof. Dr. M.-R. Wolff 11.2 BWL / Wirtschaftsinformatik Charakterisierung deduktiver DBMS Deduktive Datenbanken verkörpern einen Bereich, in dem sich Datenbanken, Logik, künstliche Intelligenz und Wissensdatenbanken überschneiden. Erweiterungen relationaler Datenbankensysteme: • regelbasierte Sprachen zur Wissensrepräsentation • Deduktionsmethoden zur Wissensverarbeitung zentrale Konzepte der deduktiven Datenbanken: • Fakten • Ableitungsregeln • Integritätsbedingungen SQL3–Standard bietet für relationale Datenbanken Abhilfe: • durch die Spezifikation von rekursiven Sichten • durch das Triggerkonzept Seite 2 Prof. Dr. M.-R. Wolff BWL / Wirtschaftsinformatik Definition: Deduktive Datenbanken Eine deduktive Datenbank basiert auf einer relationalen Datenbank. Sie besteht demnach aus Tupeln (auch Fakten genannt), sowie zusätzlich Ableitungsregeln und Integritätsbedingungen. 11.3 Ableitungsregeln zur Wissensverarbeitung Ableitungsregeln Eine Ableitungsregel ist eine allgemeine Definition, die es ermöglicht, Daten intensional zu spezifizieren, wie etwa die Regel „Alle Bücher des Springer-Verlages aus der Reihe ’Lecture Notes on Computer Science’ (LNCS) sind in Englisch verfasst“ zur Verwaltung eines Informationssystems über eine Bibliothek. Seite 3 Prof. Dr. M.-R. Wolff BWL / Wirtschaftsinformatik Zwei Kalkülarten zum Ausdruck von Ableitungsregeln: • ein Tupelkalkül: „Buch. Nummer = 1234 and Buch. Sprache = Englisch“ • ein Domänenkalkül: „Buch(1234, Englisch)“ Beispiel für Domänenkalkül: Buch(x, Englisch) ← Verlag(x, Springer),Reihe (x, LNCS) Negation einer Ableitungsregel Wie in relationalen Datenbanken wird die Negation als Scheitern interpretiert. Anwendung von Ableitungsregeln Ableitungsregeln werden bei der Auswertung von Anfragen automatisch eingesetzt, um das intensional dargestellte Wissen effizient wiederzugeben Beispiel: Buch (x, Englisch), Thema (x, DBS) Seite 4 Prof. Dr. M.-R. Wolff BWL / Wirtschaftsinformatik Beispiel zu Ableitungsregeln: Fakten: Supervise (Franklin, John) Supervise (Franklin, Ramesh) Supervise (Franklin, Joyce) Supervise (Jennifer, Alicia) Supervise (Jennifer, Ahmad) Supervise (James, Franklin) Supervise (James, Jennifer) Regeln: Superior (X,Y) ← Supervise (X,Y) Superior (X,Y) ← Supervise (X,Z), Superior (Z,Y) Subordinate (X,Y) ← Superior (Y,X) Anfragen: Superior (James,Y) ? Superior (James, Joyce) ? James Franklin John Ramesh Jennifer Joyce Seite 5 Alicia Ahmad Prof. Dr. M.-R. Wolff 11.4 BWL / Wirtschaftsinformatik Integritätsbedingungen zur Wissensverarbeitung Beispiele für Integritätsbedingungen: • „Die Nummer eines Buches ist eine eindeutige Bezeichnung des Buches“ • „An jedem Arbeitstag gibt es mindestens einen direkten Flug von einem der drei größten Flughäfen Deutschlands zur Ostküste der USA“ Realisierung von Integritätsbedingungen: Integritätsbedingungen können anschaulich mit Hilfe von Ableitungsregeln dargestellt werden, deren Konklusionen „falsch“ sind, wie etwa in: false Reihe ← (x,LNCS), not Thema(x, Informatik) Seite 6 Prof. Dr. M.-R. Wolff 11.6 BWL / Wirtschaftsinformatik Relationale und deduktive DBMS Erweiterung einer Datenbank natürlich, da ... • Ableitungsregeln stellen lediglich eine Verallgemeinerung des im relationalen Modell vorhandenen Begriffes der „Sicht" (view) dar. • Ein allgemeiner Ansatz für Integritätsbedingungen war bereits ein Ziel der relationalen Datenbanken. • Intensionale Darstellungen haben den Vorteil, konzeptuell natürlicher zu sein. • Sie weisen zusätzlichen den Vorteil auf, oft eine wesentliche Datenkompaktierung zu ermöglichen. Seite 7 Prof. Dr. M.-R. Wolff 11.7 BWL / Wirtschaftsinformatik Anwendungsbereiche und Aussichten deduktiver DBMS Anwendungsgebiete deduktiver Datenbanksysteme: • Informationssysteme • Computer-Aided-Designs (CAD) • Entscheidungsunterstützung • Verwaltungsdatenbanken • Knowledge Discovery in Databases und Data Mining Seite 8
