Terminating Tableaux for Graded Hybrid Logic with Global Modalities and Role Hierarchies

We present a terminating tableau calculus for graded hybrid logic with global modalities, reflexivity, transitivity and role hierarchies. Termination of the system is achieved through pattern-based blocking. Previous approaches to related logics all rely on chain-based blocking. Besides being conceptually simple and suitable for efficient implementation, the pattern-based approach gives us a NExpTime complexity bound for the decision procedure

Modal Logics with Counting

International audienceWe present a modal language that includes explicit operators to count the number of elements that a model might include in the extension of a formula, and we discuss how this logic has been previously investigated under different guises. We show that the language is related to graded modalities and to hybrid logics. We illustrate a possible application of the language to the treatment of plural objects and queries in natural language. We investigate the expressive power of this logic via bisimulations, discuss the complexity of its satisfiability problem, define a new reasoning task that retrieves the cardinality bound of the extension of a given input formula, and provide an algorithm to solve it

Incremental decision procedures for modal logics with nominals and eventualities

This thesis contributes to the study of incremental decision procedures for modal logics with nominals and eventualities. Eventualities are constructs that allow to reason about the reflexive-transitive closure of relations. Eventualities are an essential feature of temporal logics and propositional dynamic logic (PDL). Nominals extend modal logics with the possibility to reason about state equality. Modal logics with nominals are often called hybrid logics. Incremental procedures are procedures that can potentially solve a problem by performing only the reasoning steps needed for the problem in the underlying calculus. We begin by introducing a class of syntactic models called demos and showing how demos can be used for obtaining nonincremental but worst-case optimal decision procedures for extensions of PDL with nominals, converse and difference modalities. We show that in the absence of nominals, such nonincremental procedures can be refined into incremental demo search procedures, obtaining a worst-case optimal decision procedure for modal logic with eventualities. We then develop the first incremental decision procedure for basic hybrid logic with eventualities, which we eventually extend to deal with hybrid PDL. The approach in the thesis suggests a new principled design of modular, incremental decision procedures for expressive modal logics. In particular, it yields the first incremental procedures for modal logics containing both nominals and eventualities.Diese Dissertation untersucht inkrementelle Entscheidungsverfahren für Modallogiken mit Nominalen und Eventualities. Eventualities sind Konstrukte, die erlauben, über den reflexiv-transitiven Abschluss von Relationen zu sprechen. Sie sind ein Schlüsselmerkmal von Temporallogiken und dynamischer Aussagenlogik (PDL). Nominale erweitern Modallogik um die Möglichkeit, über Gleichheit von Zuständen zu sprechen. Modallogik mit Nominalen nennt man Hybridlogik. Inkrementell ist ein Verfahren dann, wenn es ein Problem so lösen kann, dass für die Lösung nur solche Schritte in dem zugrundeliegenden Kalkül gemacht werden, die für das Problem relevant sind. Wir führen zunächst eine Klasse syntaktischer Modelle ein, die wir Demos nennen. Wir nutzen Demos um nichtinkrementelle aber laufzeitoptimale Entscheidungsverfahren für Erweiterungen von PDL zu konstruieren. Wir zeigen, dass im Fall ohne Nominale solche Verfahren durch algorithmische Verfeinerung zu inkrementellen Verfahren ausgebaut werden können. Insbesondere erhalten wir so ein optimales Verfahren für Modallogik mit Eventualities. Anschließend entwickeln wir das erste inkrementelle Verfahren für Hybridlogik mit Eventualities, welches wir schließlich auf hybrides PDL erweitern. Die Dissertation vermittelt einen neuen Ansatz zur Konstruktion modularer, inkrementeller Entscheidungsverfahren für expressive Modallogiken. Insbesondere liefert der Ansatz die ersten inkrementellen Verfahren für Modallogiken mit Nominalen und Eventualities

Automated Reasoning

This volume, LNAI 13385, constitutes the refereed proceedings of the 11th International Joint Conference on Automated Reasoning, IJCAR 2022, held in Haifa, Israel, in August 2022. The 32 full research papers and 9 short papers presented together with two invited talks were carefully reviewed and selected from 85 submissions. The papers focus on the following topics: Satisfiability, SMT Solving,Arithmetic; Calculi and Orderings; Knowledge Representation and Jutsification; Choices, Invariance, Substitutions and Formalization; Modal Logics; Proofs System and Proofs Search; Evolution, Termination and Decision Prolems. This is an open access book

Model and Proof Theory of Constructive ALC, Constructive Description Logics

Description logics (DLs) represent a widely studied logical formalism with a significant impact in the field of knowledge representation and the Semantic Web. However, they are equipped with a classical descriptive semantics that is characterised by a platonic notion of truth, being insufficiently expressive to deal with evolving and incomplete information, as from data streams or ongoing processes. Such partially determined and incomplete knowledge can be expressed by relying on a constructive semantics. This thesis investigates the model and proof theory of a constructive variant of the basic description logic ALC, called cALC. The semantic dimension of constructive DLs is investigated by replacing the classical binary truth interpretation of ALC with a constructive notion of truth. This semantic characterisation is crucial to represent applications with partial information adequately, and to achieve both consistency under abstraction as well as robustness under refinement, and on the other hand is compatible with the Curry-Howard isomorphism in order to form the cornerstone for a DL-based type theory. The proof theory of cALC is investigated by giving a sound and complete Hilbert-style axiomatisation, a Gentzen-style sequent calculus and a labelled tableau calculus showing finite model property and decidability. Moreover, cALC can be strengthened towards normal intuitionistic modal logics and classical ALC in terms of sound and complete extensions and hereby forms a starting point for the systematic investigation of a constructive correspondence theory.Beschreibungslogiken (BLen) stellen einen vieluntersuchten logischen Formalismus dar, der den Bereich der Wissensrepräsentation und das Semantic Web signifikant geprägt hat. Allerdings basieren BLen meist auf einer klassischen deskriptiven Semantik, die gekennzeichnet ist durch einen idealisierten Wahrheitsbegriff nach Platons Ideenlehre, weshalb diese unzureichend ausdrucksstark sind, um in Entwicklung befindliches und unvollständiges Wissen zu repräsentieren, wie es beispielsweise durch Datenströme oder fortlaufende Prozesse generiert wird. Derartiges partiell festgelegtes und unvollständiges Wissen lässt sich auf der Basis einer konstruktiven Semantik ausdrücken. Diese Arbeit untersucht die Model- und Beweistheorie einer konstruktiven Variante der Basis-BL ALC, die im Folgenden als cALC bezeichnet wird. Die Semantik dieser konstruktiven Beschreibungslogik resultiert daraus, die traditionelle zweiwertige Interpretation logischer Aussagen des Systems ALC durch einen konstruktiven Wahrheitsbegriff zu ersetzen. Eine derartige Interpretation ist die Voraussetzung dafür, um einerseits Anwendungen mit partiellem Wissen angemessen zu repräsentieren, und sowohl die Konsistenz logischer Aussagen unter Abstraktion als auch ihre Robustheit unter Verfeinerung zu gewährleisten, und andererseits um den Grundstein für eine Beschreibungslogik-basierte Typentheorie gemäß dem Curry-Howard Isomorphismus zu legen. Die Ergebnisse der Untersuchung der Beweistheorie von cALC umfassen eine vollständige und korrekte Hilbert Axiomatisierung, einen Gentzen Sequenzenkalkül, und ein semantisches Tableaukalkül, sowie Beweise zur endlichen Modelleigenschaft und Entscheidbarkeit. Darüber hinaus kann cALC zu normaler intuitionistischer Modallogik und klassischem ALC durch vollständige und korrekte Erweiterungen ausgebaut werden, und bildet damit einen Startpunkt für die systematische Untersuchung einer konstruktiven Korrespondenztheorie