Bases de Datos Deductivas Administracin de bases de

Bases de Datos Deductivas Administración de bases de datos Bases de datos deductivas (BDD) 1

INDICE • 1. -Que es una base de datos deductiva • 2. -Introducción a las bases de datos deductivas • 3. -Prolog/datalog(notación prolog) • 4. -Notaciones • 5. -Cláusulas de Horn • 6. -Interpretación de las reglas • 7. -Mecanismos de inferencia(ascendente y descendente) • 8. -Programas en Datalog y su evaluación • 9. - Álgebra relacional y Prolog/Datalog • 9. -Sistemas LDL • 11. -Conclusión Bases de datos deductivas (BDD) 2

1. -¿Que es una base de datos deductiva? • Dados hechos o datos almacenados en una base de datos, ésta es deductiva, si es capaz de definir una serie de reglas a partir de las cuales deducir información adicional. • Son también llamadas bases de datos lógicas dado que son capaces de reaccionar frente a “hechos” o “reglas” Bases de datos deductivas (BDD) 3

2. -INTRODUCCIÓN • En una BDD (Base de datos deductiva) se utiliza un lenguaje declarativo para definir y especificar las reglas. • Un lenguaje declarativo, se basa en que el programa especifica lo que se quiere realizar y no como lograrlo, de ello se encargara otro elemento. (“maquina de inferencia”) • Como lenguajes declarativos destaca el Prolog junto con un subconjunto llamado Datalog. • Maquina de inferencia; encargada de buscar los resultados a partir de las reglas y los hechos Bases de datos deductivas (BDD) 4

Hechos • Una BDD utiliza dos tipos de especificaciones, los hechos y las reglas • Un Hecho se especifica de manera similar a como se hacían las relaciones o entidades; Hecho: Estudia(pedro, física) Este hecho representaría una tupla de dos elementos de la tabla Estudia. Si se crean mas hechos con el predicado Estudia, entrarían dentro de la tabla estudia. y es esto lo único que se guardaría en la base de datos Bases de datos deductivas (BDD) 5

3. -Prolog/Datalog Hechos 1. -Supervisar(federico, josé). 2. -Supervisar(federico, ramon). 3. -Supervisar(federico, Josefa). 4. -supervisar(jazmín, alicia). 5. -supervisar(jazmín, ahmed). 6. -Supervisar(jaime, federico). 7. -Supervisar(jaime, jazmín). Reglas 8. -Superior(X, Y): -supervisar(X, Y). 9. -Superior(X, Y): -supervisar(X, Z), superior(Z, Y). 10. -Subordinado(X, Y): -superior(Y, X). Consultas: Superior(jaime, Y)? Superior( jaime, josefa)? Bases de datos deductivas (BDD) 6

Árbol de supervisión derivado de los hechos Bases de datos deductivas (BDD) 7

4. -Notaciones(1) • Predicados. • Los atributos pueden ser variables(mayúscula) o elementos con valor fijo(minúscula) • El predicado supervisar se define por medio de dos atributos; Supervisar(federico, josé) “federico supervisa josé” • El resto de predicados se definen por medio de las reglas, tanto superior como subordinado. • La característica principal de de estos lenguajes lógicos es la capacidad de definir reglas de forma recursiva, • Notación de las reglas: cabeza (RHS right hand side) : - cuerpo(LHS) Bases de datos deductivas (BDD) 8

Notaciones(2) • En las reglas, y en la parte del cuerpo o LHS, la separación de los predicados se realiza con comas, pero deberían verse como conjunciones, dado que su significado es que deben verificarse (valor de verdad) los predicados adyacentes para que se verifique la cabeza. • RHS <= A AND B • Superior(X, Y): -supervisar(X, Y). • Superior(X, Y): -supervisar(X, Z), superior(Z, Y). Bases de datos deductivas (BDD) 9

Predicados integrados • Prolog posee una serie de predicados integrados para realizar comparaciones, como pueden ser; =(A, B); <(A, B); >(A, B); <=(A, B); >=(A, B). • Predicados aritméticos, suma, división, multiplicación. • Datalog no posee estos predicados aritméticos, pero si extensiones q lo poseen. Bases de datos deductivas (BDD) 10

Consultas • Superior(jaime, Y)? ; Esta consulta pide los subordinados de jaime de cualquier nivel, sus subordinados directos y sus indirectos, entendiéndose como indirectos los que son subordinados de un subordinado de jaime. Y devuelve las tuplas con los valores constantes • Superior(jaime, josefa)? Esta consulta devuelve un valor booleano, si jaime, es superior a josefa. Bases de datos deductivas (BDD) 11

Notacion Datalog • Datalog es utilizado para la realización de las reglas. • La notación de Datalog es muy similar a la de Prolog, utilizando predicados. • Los predicados integrados son de la forma: less, less_or_equal, greater, greater_or_equal. • Un programa escrito en datalog se podría considerar como una serie de formulas del calculo de predicados. • Se componen de una condición que con tiene predicados llamados átomos que están basados en los nombres de las relaciones • Reglas para creación de estas formulas Cláusulas de Horn Bases de datos deductivas (BDD) 12

5. -Clausulas de Horn B ^ C => Z Ó Z<= B ^ C Bases de datos deductivas (BDD) 13

6. -Interpretación de las reglas ¿Cómo interpretar las reglas de forma teórica? • teoría de demostraciones: Los hechos se dan por ciertos, y las demostraciones reglas sirven para deducir hechos nuevos. A los hechos se les denomina Axiomas base , y a las reglas axiomas deductivos. • teoría de modelos: Dado un modelo finito o infinito de valores modelos constantes, asignamos a un predicado todas las combinaciones posibles de valores como argumentos. Después deberemos determinar si el predicado es verdadero o falso. En general basta con especificar las que se hacen verdadero y decir que para el resto se hace falso. Bases de datos deductivas (BDD) 14

Teoria de demostraciones 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) Bases de datos deductivas (BDD) 15

La teoria de modelos Hechos derivados: Superior(federico, josé). Superior(federico, ramon). Superior(federico, Josefa), superior (jazmín, alicia), superior(jazmín, ahmed). Superior(jaime, federico). Superior(jaime, jazmín). Hechos derivados regla 9 Superior(jaime, jose) Superior(jaime, ramon) Superior(jaime, josefa) Superior(jaime, alicia) Superior(jaime, ahmed) Bases de datos deductivas (BDD) 16

Interpretación de las reglas(2) ¿Cómo se interpretan las reglas realmente? • En los sistemas prácticos existe el mecanismo de inferencia, él es el que se encarga de la interpretación de las reglas y del calculo de las consultas. • Es un mecanismo computacional. • Prolog utiliza el mecanismo de inferencia descendente. Bases de datos deductivas (BDD) 17

7. -Mecanismos de inferencia Existen dos mecanismos de inferencia: ü Mecanismo de inferencia ascendente. También llamado encadenamiento hacia delante o resolución ascendente, cuando realizamos la consulta el mecanismo buscara los resultados línea a línea por las reglas, demostrara en primer lugar la cabecera y posteriormente el cuerpo ü Mecanismo de inferencia descendente. llamados encadenamiento hacia atrás, y resolución descendente. A diferencia del anterior demostrara de forma recursiva, en un primer momento el cuerpo para luego demostrar la cabecera. Bases de datos deductivas (BDD) 18

Mecanismos de inferencia descendente 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). Bases de datos deductivas (BDD) 19

Consulta: ? -rapta(bartolo, Y) Bases de datos deductivas (BDD) 20

Mecanismo inferencia ascendente 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). Bases de datos deductivas (BDD) 21

Consulta: ? - adinerado(X) ü 1)adinerado(romeo) ü 2)adinerado(bertoldo) ü 3)adinerado(bartolo) Tras encontrar los hechos derivados buscara los resultados propios para la consulta, en este caso todos los hechos derivados lo son. Probar: ? - adinerado(X), noble(X). Bases de datos deductivas (BDD) 22

8. -Programas Datalog/prolog y su evaluación • Es posible la creación de programas inseguros, por ejemplo relizando una consulta cuyo resultado sea infinito • Programas como estos se pueden reparar reajustando las formulas(reglas o consultas), y añadiendo algún tipo de tope • Reglas a cumplir por atributos que aparecen en los predicados de las reglas para ser variable limitada: o aparece en un predicado normal (no integrado) en el cuerpo de la regla. o aparecen en formas como las siguientes, donde X es la variable y c*los valores constantes: X=c o c=X o (C 1 <=X and X<= C 2) o aparece en un predicado de la forma X=Y o Y=X en el cuerpo de la regla, donde Y es una variable limitada. Bases de datos deductivas (BDD) 23

9. -Algebra relacional y Prolog/Datalog • Las formulas del álgebra relacional es posible verlas como reglas de prolog y datalog. Ejemplo: rel_uno(A, B, C). rel_dos(D, E, F). seleccionar_uno_A_igual_c(X, Y, Z): -rel_uno(c, Y, Z). seleccionar_uno_B_menor_5(X, Y, Z): rel_uno(X, Y, Z), Y<5. Bases de datos deductivas (BDD) 24

10. -Sistemas LDL. • El proyecto Logic Data Languaje (Lenguaje Lógico de dato: LDL) de Microelectronics and Computer Corporation (MCC) se inicio en 1984 con dos objetivos primarios: -Crear un sistema que extendiera el modelo relacional y a la vez que aprovechara algunas de las características positivas de un SGBDR. -Mejorar la funcionalidad de un SGBD de modo que operara como un SGBD deductivo y además permitiera la creación de aplicaciones de propósito general. • Ahora el sistema resultante es un SGBD deductivo que se encuentra en el mercado. Bases de datos deductivas (BDD) 25

Sistemas LDL(2) • Aplicaciones de LDL ü Modelado de empresas: implica modelar la estructura, empresas los procesos y las restricciones dentro de una empresa. Los datos relacionados con ella pueden resultar en modelo ER extendido que contiene cientos de entidades y vinculos y miles de atributos. ü Prueba de hipótesis o dragado de datos: Formular una datos hipótesis, traducirla a un conjunto de reglas LDL y una consulta y luego ejecutar la consulta contra los datos para probar la hipótesis. Esto se ha aplicado al análisis de datos de genoma en el campo de la microbiología. El dragado de datos consiste en identificar las secuencias de DNA a partir de autoradiografías digitalizadas de bajo nivel obtenidas de experimentos con bacterias E. coli. Bases de datos deductivas (BDD) 26

Sistemas LDL(3) ü Reutilización del software: software Una pequeña fracción de una aplicación se basa en reglas y se codifica en LDL. Por ejemplo, en cada modulo en C empleado en un programa se pueden definir un conjunto de reglas que definen las formas en que los módulos pueden exportar/importar funciones. Bases de datos deductivas (BDD) 27

11. -Conclusiones • Creación de prototipos de Bases de datos • Posiblidad de creación de bases de datos de mas tamaño • Posibilidad de portar cualquier base de datos relacional a BDD Bases de datos deductivas (BDD) 28

12. -GNU prolog • • • pauillac. inria. fr/~diaz/gnu-prolog/ Instalación linux, windows. Utilización: – Crear fichero de hechos y reglas – Ejecutar gprolog – Consult(‘fichero. BDD. pl’). – Consultas – Halt. Bases de datos deductivas (BDD) 29

13. -Bibliografia • -Sistemas de bases de datos, conceptos fundamentales. ELMASRI/NAVATHE • -http: //www. lsi. upc. es/~rigau/ Ejemplo mecanismos inmersión. • -http: //www. google. com Información general • http: //pauillac. inria. fr/~diaz/gnu-prolog/ Página donde lograr el gprolog Bases de datos deductivas (BDD) 30