Раздел 8 Логическое программирование Экспертный анализ

Еще в конце 1970-х годов стала отчетливо просматриваться тенденция к использованию в исследованиях в области искусственного интеллекта "формальных" методов, т.е. основанных на аппарате математической логики.

  • Под автоматическим формированием суждений (automated reasoning) понимается поведение некоторой компьютерной программы, которая строит логический вывод на основании определенных законов. Так, нельзя отнести к классу программ автоматического формирования суждений программу, которая моделирует подбрасывание монетки, чтобы определить, следует ли одна формула из набора других.
  • Ниже приведены все синтаксические правила, которые используются для конструирования правильно построенных формул (ППФ) в исчислении высказываний.
  • Для этого нужно анализировать пропозициональные символы в форме предикатов и аргументов, кванторов и квантифщированных переменных. Логика предикатов предоставляет нам набор синтаксических правил, позволяющих выполнить такой анализ, набор семантических правил, с помощью которых интерпретируются эти выражения, и теорию доказательств, которая позволяет вывести правильные формулы, используя синтаксические правила дедукции.
  • PROLOG — это не совсем обычный язык программирования, в котором программа состоит в основном из логических формул, а процесс выполнения программы представляет собой доказательство теоремы определенного вида. В языке PROLOG используется "интерпретация фраз Хорна для решения проблем" (см. [Kowalski, 1979, р. 88-89]). Фундаментальный метод доказательства теорем, на котором базируется PROLOG, называется опровержением резолюций
  • Мощность резолюции обеспечивается тем, что в ней суммируется множество других правил. Это станет очевидно после того, как обычные правила будут представлены в конъюнктивной нормальной форме.
  • Резолюция представляет собой правило вывода, с помощью которого можно вывести новую ППФ (правильно построенную формулу) из старой. Однако в приведенном выше описании логической системы ничего не говорилось о том, как выполнить доказательство. В этом разделе мы обратим основное внимание на стратегические аспекты доказательства теорем.
  • Система PLANNER моделировала состояние некоторой области рассуждений в терминах ассоциативной базы данных, которая содержала как утверждения, так и теоремы, функционирующие как процедуры. Утверждения представляли собой списки типа "предикат-аргумент", подобные тем, что используются в LISP
  • Также было показано, что если записать это выражение таким образом, чтобы слева от оператора ":-" стоял единственный позитивный литерал, а справа — негативные литералы, то получится выражение, представляющее фразу Хорна в синтаксисе языка логического программирования PROLOG:
  • В языке PROLOG такое упорядочение называется правилом поиска слева направо.
  • Определенные факты (основные атомы — ground atoms) нужно разместить в базе данных раньше, чем правила, которые в качестве цели имеют соответствующие предикаты. Таким образом будут минимизированы издержки обращения к правилам. Например, утверждение
  • Имеет ли смысл выразить следующие цитаты с помощью логики предикатов?

    I) Каждый студент использует какой-нибудь компьютер, и по крайней мере один компьютер используется каждым студентом. (Используйте только предикаты СТУДЕНТ, КОМПЬЮТЕР и ИСПОЛЬЗУЕТ.)

    II) Каждый год некоторые студенты-мужчины проваливают каждый экзамен, но каждый студент-женщина сдает какой-нибудь экзамен. (Используйте только предикаты СТУДЕНТ, МУЖЧИНА, ЖЕНЩИНА, СДАЕТ, ЭКЗАМЕН, ГОД.)

    Ill) Каждый мужчина любит какую-нибудь женщину, которая любит другого мужчину. (Используйте только предикаты МУЖЧИНА, ЖЕНЩИНА, ЛЮБИТ и = .)

    IV) Не существует двух философов, которые любили бы одну и ту же книгу. (Используйте только предикаты ФИЛОСОФ, КНИГА, ЛЮБИТ и = .)

    2. Выразите предложения упр. 1 в форме фразы.

    3. Имеет ли смысл выразить следующие цитаты с помощью логики предикатов? Покажите, в чем состоит сложность такого преобразования в каждом конкретном случае.

    I) Ни один человек не является островом. (Джон Донн (John Donne))

    II) Человек, который живет где-нибудь, живет везде. (Тацит)

    III) Прошлое — это иная страна. В нем все происходит по-другому. (Л. П. Хартли (L. P. Hartley))

    4. Следующая формула утверждает, что кто-то бреет себя сам или парикмахер бреет кого-то:

    бреет) X, X), бреет (парикмахер, X) <—

    I) Используя обратную стратегию, покажите, что из этой формулы следует

    бреет (парикмахер, парикмахер) <-

    II) То же самое покажите с помощью прямой стратегии.

    III) Как вы понимаете в том же контексте следующую фразу:

    <- бреет(У, Y), бреет (парикмахер, У)

    IV) Покажите, что следующие фразы противоречивы. Для этого достаточно показать, что из них следует пустая фраза:

    бреет(Х, X), бреет (парикмахер, X)

    <-<- бреет(У, Y), бреет (парикмахер, Y)

  • Примеры решения типовых задач математика, физика, электротехника