人工智能原理及其應(yīng)用

1、ARTIFICIAL INTELLIGENCE 人工智能原理及其應(yīng)用 GOYAL990.NET 2001.9第三章確確定性性推理一、推理理的基本本概念定義推理：已知事事實結(jié)結(jié)論知識推理理是指在計計算機(jī)或或智能機(jī)機(jī)器中，在知識識表達(dá)的的基礎(chǔ)上上，利用用形式化化的知識識模型，進(jìn)行機(jī)機(jī)器思維維求解問問題，實實現(xiàn)狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)移的的智能操操作序列列。策略第三章確確定性性推理基本問題題：推理的的方法和和控制的的策略推理方法法及分類類根據(jù)知識識表示方方式分類類“圖搜索索”方法法如如：狀狀態(tài)空間間法、與與或圖“邏輯論論證”方方法如如：謂詞邏邏輯等推理算法法與推理理步驟算法：完備性性如如寬度度優(yōu)先步驟：不完備備如如

2、深度度優(yōu)先啟發(fā)式與與非啟發(fā)發(fā)式啟發(fā)性知知識：即解決決問題的的策略、技巧、竅門等等實踐經(jīng)經(jīng)驗和知知識。例例：瞎子子爬山第三章確確定性性推理按邏輯基基礎(chǔ)演繹推理理：一般到個個別三段論歸納推理理：個別到一一般完全歸納納、不完完全歸納納枚舉歸納納、類比比歸納等等默認(rèn)（缺缺省）推推理：知知識不完完備按知識的的確定性性確定性推推理：知知識和結(jié)結(jié)論都是是精確的的非確定性性推理第三章確確定性性推理按推理過過程的單單調(diào)性單調(diào)推理理非單調(diào)推推理：加入新新知識會會否定原原來推出出的結(jié)論論，使推推理過程程回退控制策略略及分類類推理的控控制策略略：指如何何使用領(lǐng)領(lǐng)域知識識使推理理過程盡盡快達(dá)到到目標(biāo)的的策略。推理策略略

3、：推理方方向控制制策略、求解策策略、限限制策略略、沖突突消解策策略搜索策略略（第五章章）：推推理線路路、推理理效果、推理效效率第三章確確定性性推理正向推理理知識庫、綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)機(jī)正向推理理的過程程（圖3-1）優(yōu)點：直觀。適合于于診斷、監(jiān)控、設(shè)計、預(yù)測等等領(lǐng)域。缺點；推理無無明確目目標(biāo)，效效率較低低。逆向推理理逆向推理理的過程程（圖3-2）優(yōu)點：目標(biāo)明明確，效效率較高高缺點：情況不不明時，選擇假假設(shè)目標(biāo)標(biāo)的盲目目性比較較大，可可能多次次提出假假設(shè)，降降低系統(tǒng)統(tǒng)效率第三章確確定性性推理混合推理理方法先正后逆逆（圖3-3）先逆后正正（圖3-4）雙向（圖圖3-5）適用場合合事實不夠夠充分正向推

4、理理推出的的結(jié)論可可性度不不高希望得到到更多結(jié)結(jié)論第三章確確定性性推理沖突消解解策略基本思想想：對可可用知識識排序特殊知識識優(yōu)先新鮮知識識優(yōu)先差異性大大的知識識優(yōu)先領(lǐng)域特點點優(yōu)先上下文關(guān)關(guān)系優(yōu)先先前提條件件少者優(yōu)優(yōu)先第三章確確定性性推理二、推理理的邏輯輯基礎(chǔ)基本概念念謂詞公式式的解釋釋對所包含含的常量量、函數(shù)數(shù)、謂詞詞賦值謂詞公式式的永真真性與可可滿足性性非空個體體域上的的任一解解釋（在D上永真）；任何何非空個個體域（永真）謂詞公式式的等價價性與永永真蘊(yùn)含含性在D上等價與等價PQ,永真蘊(yùn)蘊(yùn)含PQ常用的等等價式、永真蘊(yùn)蘊(yùn)含式（牢記）第三章確確定性性推理謂詞公式式的范式式前束范式式：前前綴母母式置

5、換與合合一已知：W1(A),(x)(W1(x)W2(x)結(jié)論：W2(A)置換：在在表達(dá)式式中用置置換項置置換變量量。t1/x1,t2/x2, ,tn/xn,量詞串無量詞公公式第三章確確定性性推理置換的例例置換的合合成(Ls1)s2=L(s1s2)置換一般般不可交交換s1s2s2s1例：表達(dá)式P(x,g(y),c)置換s1=f(y)/x,z/ys2=a/x,b/y,y/zPs1=P(f(z),g(z),c)Ps2=P(a,g(b),c)Ps1s2=P(f(b),g(b),c)s1s2=f(b)/x,b/y,y/zPs2s1=P(a,g(b),c)s2s1=a/x,b/y第三章確確定性性推理合一：

6、尋尋找項對對變量的的置換，以使表表達(dá)式一一致。Pg(x),f(y),B,Ph(x),f(B),B不可合一一盡管s=A/x,B/y是Px,f(y),B,Px,f(B),B的一個合合一者，但是最最簡單的的合一者者是g=B/y最一般(通用)合一者(mgu)：置換最少少的變量量以使表表達(dá)式一一致。分歧集：例：F=P(x,y,z),P(x,f(a),h(b)的分歧集集D1=y,f(a)D2=z,h(b)第三章確確定性性推理合一算法法(p89)例：F=P(a,x,f(g(y),P(z,h(z,u),f(u)第三章確確定性性推理三、自然然演繹推推理已知事實實結(jié)結(jié)論注意肯定定前件、否定后后件的錯錯誤例3.8：

7、定義謂詞詞：Prog(x)Like(x,y)Lang(x)事實：Prog(x)Like(Wang,x)(x)(Lang(x)Prog(x) )Lang(C)結(jié)論：Like(Wang,C)經(jīng)典邏輯輯推理規(guī)規(guī)則第三章確確定性性推理四、歸結(jié)結(jié)演繹推推理（Robinson消解原理理）對前提P，結(jié)論Q，證明PQ永真PQ與PQ等價只需證明明（PQ）即P Q不可滿足足。第三章確確定性性推理子句集概念文字：原子謂詞詞公式及及其否定定子句：任何文字字的析取取式空子句NIL：永假、不不可滿足足化為子句句集消去蘊(yùn)涵涵和等價價符號減少否定定符號的的轄域?qū)ψ兞繕?biāo)標(biāo)準(zhǔn)化，保證每每個量詞詞有其唯唯一的啞啞元消去存在在量詞s

8、kolem函數(shù)第三章確確定性性推理化為前束束形前綴（全全稱量詞詞串）母式（元元量詞公公式）把母式化化為合取取范式消去全稱稱量詞消去連詞詞符號更換變量量名稱第三章確確定性性推理例（x）P(x)(y)P(y)P(f(x,y)(y)Q(x,y)P(y) 第三章確確定性性推理二、p9398:只要求記記住兩條條有用的的結(jié)論：原謂詞公公式不可可滿足，其標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)子句集集則一定定不可滿滿足。Herbrand(海伯倫)定理：子句集集S不可滿足足的充要要條件是是存在一一個有限限的不可可滿足的的基子句句集S。第三章確確定性性推理三、魯賓賓遜（ Robinson）歸結(jié)原原理基本思想想否定結(jié)論論，加入入前提子子句集，應(yīng)用

9、歸歸結(jié)原理理，是否否能導(dǎo)出出空子句句，若存存在，證證明否定定結(jié)論錯錯誤，即即原結(jié)論論得證。（反證證法）實際上歸歸結(jié)原理理不僅應(yīng)應(yīng)用在定定理證明明，還可可應(yīng)用于于問題求求解過程程。歸結(jié)原理理互補(bǔ)文字字：P、 P歸結(jié)式：分為命命題邏輯輯歸結(jié)和和謂詞邏邏輯歸結(jié)結(jié).第三章確確定性性推理命題邏輯輯歸結(jié)定義：L1、L2分別是子子句C1、C2中的文字字，并并且L1、L2互補(bǔ)，即即L1L2，將它們們從C1、C2中消去，并將兩兩子句余余下部分分按析取關(guān)系系組成新子子句C12，即歸結(jié)式。C1、C2叫做親本子句句。例：p993.15、3.16、3.17第三章確確定性性推理定理：歸結(jié)式式C12是親本子子句C1和C2的

10、邏輯結(jié)結(jié)論。定理：子句集集S是不可滿滿足的，當(dāng)且僅僅當(dāng)存在在一個從從S到空子句句的歸結(jié)結(jié)過程。第三章確確定性性推理歸結(jié)反演演定理證證明過程程：公式集S，目標(biāo)公式式G否定G，得到G把G添加到S中去新產(chǎn)生G，S化為子句句集應(yīng)用歸結(jié)結(jié)原理，力圖推推導(dǎo)出一一個矛盾盾空子句句例：p1013.18第三章確確定性性推理謂詞邏輯輯歸結(jié)定義：對含有有變元的的子句C1、C2中文字L1、L2，如果L1、L2存在最一一般合一一者，則有歸歸結(jié)式C12C1L1 C2-L2二元歸結(jié)結(jié)式不作作要求例：p102謂詞邏輯輯歸結(jié)反反演定理理證明例：p103105第三章確確定性性推理謂詞邏輯輯歸結(jié)反反演問題題求解答案求取取涉及到到把一棵棵根部有有空子句句的反演樹變變換為在根部帶帶有可用用作答案案的某個個語句的的一棵證明樹把由目標(biāo)標(biāo)公式的的否定產(chǎn)產(chǎn)生的每每個子句句添加到到目標(biāo)公公式否定定的否定定的子句句中去按照反演演樹，執(zhí)執(zhí)行和以以前相同同的消解解，直至至在根部部得到某某個子句句止。用根部的的子句作作為一個個回答語語句例：p110第三章確確定性