Андре Тейз, Паскаль Грибомон, Жорж Луи и др.
ЛОГИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИСКУССТВЕННОМУ ИНТЕЛЛЕКТУ:
ОТ КЛАССИЧЕСКОЙ ЛОГИКИ К ЛОГИЧЕСКОМУ ПРОГРАММИРОВАНИЮ
*** 1990 ***
|
Предисловие редактора перевода
Многообразие научных и технических исследований, называемое искусственным интеллектом, уже давно использует различные логические средства — язык, понятия и приемы логических исчислений. В искусственном интеллекте есть целая область, существенно опирающаяся на логические представления и конструкции, основная ее задача состоит в разработке способов доказательства теорем. Вполне естественным поэтому представляется стремление авторов данной книги рассказать и показать, где и как работает логика в искусственном интеллекте; причем они попытались сделать это так, чтобы изложение было доступно даже читателю, не имеющему специальной подготовки ни по искусственному интеллекту, ни по логике. Отметим, однако, что решить эту сложную задачу в полной мере авторам, как нам кажется, пока не удалось. Но все же «развеять немного туманную завесу» над довольно обширной «логической панорамой» искусственного интеллекта они смогли. Читателю, не являющемуся специалистом по логике, книга, бесспорно, сослужит добрую службу, хотя и потребует от него систематического ее прочтения и привлечения хорошего руководства по математической логике. Для читателя, имеющего традиционную логическую подготовку, т. е. изучавшего теорию высказываний (логику и исчисление) и теорию предикатов первого порядка (логику и исчисление), интерес могут представить гл. 3 и 4, материал которых на русском языке в достаточно последовательном и полном виде пока еще не появлялся. Та часть книги, в которой описывается ряд аспектов логического программирования, просто представляет читателю некоторые взаимосвязи, существующие между логическими исчислениями и языками логического программирования. Она, естественно, не может служить руководством по Прологу. В предисловии авторы говорят о своем намерении осветить в последующих томах и другие важные приложения логики в искусственном интеллекте. Как стало известно, в настоящее время появился второй том, имеющий подзаголовок «От модальной логики к логике баз данных». В заключение отметим, что, по нашему мнению, книга будет полезна научным и инженерно-техническим работникам, а также студентам старших курсов вузов и всем читателям, интересующимся приложениями математической логики. Г. П. Гаврилов Предисловие Цель этой книги — представить понятия и методы искусственного интеллекта (ИИ), используя в качестве определяющего логический подход. Мы стремились добиться достаточно автономного и дидактически выдержанного изложения. Оно ориентировано на читателей (студентов или исследователей), имеющих хорошую культуру в области математики и информатики. Однако особых знаний ни в логике, ни в ИИ не предполагается. Мы пока что запланировали выпустить два тома. Содержание данного тома, первого из них, можно описать следующим образом. В первой главе собраны математические и логические сведения, которые будут использоваться в дальнейшем. Излагаются основные понятия классической логики. Сперва рассмотрено исчисление высказываний, а затем — исчисление предикатов. Особое внимание уделено методу резолюций и связанным с ним понятиям, что обусловлено их ролью в приложениях. Вторая глава представляет аксиоматический подход к логике и служит введением в теории первого порядка. В ней показано, как исчисление предикатов превращается в основу теории для изучения специфических математических структур. В этом контексте изложены некоторые фундаментальные вопросы логики, естественным образом продолжающиеся в теоретическую информатику. В частности, это касается алгоритмических языков Тьюринга и Гёделя, тезиса Чёрча, класса вычислимых функций и понятия разрешимости. В третьей главе показано, как классическая логика (особенно логика предикатов) может использоваться для представления знаний и автоматических рассуждений, относящихся к ним. Изложены методы, позволяющие преобразовать логическое представление в сетевое и объектное. Затем обсуж- даются сравнительные достоинства этих различных представлений. Классическая логика связана с формализацией корректных рассуждений. Однако, как это бывает в ИИ, моделирование рассуждений не ограничивается областью абсолютно корректных рас-суждений. Основанные на неполной, неточной или изменчивой информации, наши рассуждения часто гипотетичны, лишь в той или иной степени правдоподобны и предполагают осуществление систематических пересмотров (модификаций). Четвертая глава служит введением в логики, которые предназначены для формализации модифицируемых рассуждений: логики умолчаний, модальные логики знания и веры, немонотонные логики, авто-эпистемические логики. Пятая глава — вспомогательная. В ней показывается, как логическая интерпретация формальных грамматик и их правил вывода приводит к языкам логического программирования, наиболее известным из которых является Пролог. Грамматики классифицированы по иерархии Хомского. Каждая из грамматик этой иерархии описывается соответствующей машиной или автоматом. Автомат является основной моделью в теории грамматик и языков. Эта модель послужила источником сетевого формализма. Показана связь между такими сетями и языками функционального программирования, среди которых особенно типичен Лисп. В шестой главе представлен язык программирования Пролог. Его создание навеяно формальной логикой и формальными грамматиками. В Прологе некоторые логические формулы (хорновские дизъюнкты) становятся инструкциями, допускающими исполнение на ЭВМ. Пролог можно считать языком ИИ, который хорошо приспособлен для автоматизации некоторой формы логических рассуждений. В этом смысле он представляет собой итог изучения понятий и методов ИИ, основанных на логике. Итак, главная цель авторов — изложить согласованно и стройно набор дисциплин, включающий: классические логики, представление знаний и корректные рассуждения, неклассические логики, модифицируемые рассуждения, формальные грамматики, теорию автоматов, логическое программирование (особенно язык Пролог). Это интеграция различных дисциплин такого типа для решения сложных проблем, составляющих предмет того, что обычно принято называть ИИ. Среди проблем, особенно часто исследуемых свойственными ИИ методами, назовем распознавание и понимание речи и изображений, создание экспертных систем, имитацию рассуждений (например, в функционировании сознания или медицинских дисциплинах), робототехнику. Зависимость между главами первого тома этой книги можно схематически изобразить так. Планируется выпуск второго тома, который будет посвящен четырем следующим темам: • временная логика и ее приложения в ИИ и информатике, • углубленное изучение представления знаний и рассуждений, • логические грамматики и их применение к моделированию естественного языка и пониманию речи, • логика баз данных и баз знаний. Авторы хотели представить в этих двух томах основы ИИ, руководствуясь логикой. Важные аспекты ИИ были либо сильно сокращены (как, например, логическое программирование), либо полностью обойдены молчанием. В частности, последнее относится к: • функциональному программированию и объектно-ориентированному программированию, • доказательству теорем и верификации программ, • эвристикам поиска и стратегиям, • видению, пониманию речи, обучению, • построению экспертных систем. Эти темы могли бы быть изложены в последующих томах. Мы благодарны всем, кто помог нам в работе: Даниэль Брике, Мари-Франс Деклерфей, Даниэль Дзиржовски, Пьер-Ив Шоббен и Мишель Зинцофф согласились прочесть и прокомментировать части этой книги. Анна-Мари Де Сёсте и Эдит Моэ участвовали в редактировании текста. Один из авторов (Эрик Грегуар) благодарит Бельгийский институт научных исследований в промышленности и сельском хозяйстве за оказанную поддержку (Конвенция 4856: Общее направление исследований в ИИ). 1. Логика 1.1. Исчисление высказываний 1.1.1. Введение Исчисление высказываний — одна из самых простых теорий, однако оно основательно используется в весьма различных областях. Логикам, информатикам я математикам необходима полная ясность. Исчисление высказываний изучает предложения, которые могут быть либо истинными, либо ложными. Рассмотрим три следующих истинных предложения (утверждения): • За четверть часа до своей смерти он был еще жив. • Если верно, что когда идет дождь, то дорога мокрая, то справедливо также и следующее утверждение: если дорога сухая, то дождя нет. • Земля вертится. Чтобы убедиться в правильности первого предложения, достаточно понимать смысл слов: это предложение является истиной языка. Чтобы принять второе утверждение, достаточно понимать смысл некоторых слов (если ... то, нет), а также знать, что куски фразы «идет дождь» и «дорога мокрая» являются высказываниями, т. е. предложениями, которые могут быть истинными или ложными. Второе предложение останется истинным, если заменить эти два высказывания другими. Такие истины языка называются логическими истинами. Напротив, третье предложение не является истиной языка, так как оно выражает некоторый факт (в данном случае — из физики и астрономии). Таким образом, это предложение — фактическая истина. KOHEЦ ФPAГMEHTA КНИГИ |
