【導(dǎo)讀】人工智能學(xué)科體系的層次。計(jì)算機(jī)工程技術(shù):硬件,軟件技術(shù)。知識(shí)的表達(dá),知識(shí)的處理,知識(shí)的獲取與學(xué)習(xí),利用知識(shí)求解問題。專家咨詢系統(tǒng),專家系統(tǒng)開發(fā)工具與環(huán)境,自然語言理解系統(tǒng),圖像。與數(shù)學(xué)其它分支、計(jì)算機(jī)科學(xué)、AI、語言學(xué)有密。用形式邏輯表示知識(shí)是。AI研究中提出使用的一種普遍方法。假：錯(cuò)誤的判斷;真值＝0,F. 地球以外的星球上也有人。X+y>5X,y未知，真假不定。使用小寫的字母表示命題。定義1：設(shè)p為任一命題，復(fù)合命題“非p”稱為p的否定。p∧¬q：李平聰明,但不用功。定義5：設(shè)p,q為二命題，復(fù)合命題“p當(dāng)且僅當(dāng)q”稱作。用聯(lián)結(jié)詞將簡(jiǎn)單命題聯(lián)結(jié)起來，形成復(fù)合命題的。設(shè)A為一個(gè)命題公式，p1,p2,…,pn為出現(xiàn)在A中的所

　　

【正文】 y)),g(y)/u}是 F的最一般合一者 2020/11/17 90 [注意 ]： 1. 在合式公式中，連接詞的優(yōu)先級(jí)別是 :?, ∧,∨, ?, ? 2. 位于量詞后面的單個(gè)謂詞或用括號(hào)括起來的合式公式稱為量詞轄域，轄域內(nèi)與量詞中同名變?cè)Q為約束變?cè)?，不受約束的變?cè)Q為自由變?cè)? 如： (?x) (P(x,y) ? Q(x,y)) ∨ R(x,y) 3. 在謂詞公式中，變?cè)拿质菬o關(guān)緊要的，可以把一個(gè)名字換成另一個(gè)名字，但必須注意： ? 當(dāng)對(duì)量詞轄域內(nèi)的約束變?cè)麜r(shí)，必須把同名的約束變?cè)y(tǒng)一改成相同的名字，且不能與轄域內(nèi)的自由變?cè)? ? 當(dāng)對(duì)量詞轄域內(nèi)的自由變?cè)拿麜r(shí)，不能改成與約束變?cè)嗤拿帧? 2020/11/17 91 ? 謂詞邏輯是一種形式語言，也是到目前為止能夠表達(dá)人類思維活動(dòng)規(guī)律的一種最精確的語言，它與人們的自然語言比較接近，又可方便地存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中去，并被精確地處理。因此，它成為最早應(yīng)用于人工智能中表示知識(shí)的一種邏輯。 知識(shí)的一階謂詞邏輯表示 2020/11/17 92 ? 謂詞邏輯適合于表示事物的狀態(tài)、屬性、概念等事實(shí)性的知識(shí)，也可以用來表示事物間確定的 因果關(guān)系 ，即規(guī)則。 ?? 事實(shí)通常用合式公式的“與 /或”形表示（用合取符號(hào) ∧ 及析取符號(hào) ∨ 連接起來的公式）。 ?? 規(guī)則通常用蘊(yùn)涵式 ? 表示。 ? 用謂詞公式（合式公式）表示知識(shí)時(shí)，需要首先定義 謂詞 ，指出每個(gè)謂詞的確切含義，然后再用連接詞把有關(guān)的謂詞連接起來，形成一個(gè)謂詞公式表達(dá)一個(gè)完整的含義。 2020/11/17 93 例 1 有下列知識(shí)： 劉歡比他父親出名。 高揚(yáng)是計(jì)算機(jī)系的一名學(xué)生，但他不喜歡編程序。 人人愛勞動(dòng)。 為了用謂詞公式表示上述知識(shí)，首先需要定義謂詞： Bigger(x,y): x 比 y 出名。 Computer(x): x 是計(jì)算機(jī)系的學(xué)生。 Like(x,y): x 喜歡 y 。 Love(x,y): x 熱愛 y。 Man(x): x 是人。 然后用謂詞公式把上述知識(shí)表示為： Bigger（ Liuhong , father(Liuhong)) Computer(Gaoyang) ∧ ? Like(Gaoyang , programing) (?x) (Man(x) ?Love(x, labour) 2020/11/17 94 例 2 設(shè)有下列知識(shí) 自然數(shù)都是大于零的整數(shù) 所有整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù) 偶數(shù)除以 2是整數(shù) 首先定義謂詞如下： n(x):x是自然數(shù) I(x):x是整數(shù) E(x):x是偶數(shù) O(x):x是奇數(shù) GZ(x):x大于零 另外用函數(shù) S(x)表示 x除以 ， 上述知識(shí)可用謂詞公式分別表示為： (?x)（ n(x)?GZ(x)∧I(x) ） (?x) (I(x)?E(x) ∨ O(x)) (?x) (E(x)?I(s(x)) 2020/11/17 95 例 3. 設(shè)在房內(nèi) c處有一機(jī)器人，在 a及 b處各有一張桌子， a桌上有一個(gè)盒子，為了讓機(jī)器人從 c處出發(fā)把盒子從 a處拿到 b處的桌上，然后再回到c處，需要制定相應(yīng)的行動(dòng)規(guī)劃。下面用一階謂詞邏輯描述機(jī)器人的行動(dòng)過程。 該例子中，不僅要用謂詞表示事物的狀態(tài)、位置，還要表示其行動(dòng)。 c a b 設(shè)相關(guān)謂詞的定義如下： table(x):x是桌子 empty(y):y手中是空的 at(y， z)： y在 z的附近 holds(y,w):y拿著 w on(w,x):w在 x的上面 其中， x的個(gè)體域是 {a,b}。 y的個(gè)體域是 {robot}。 z的個(gè)體域是 {a,b,c}。 w的個(gè)體域是 {box} 2020/11/17 96 問題的初始狀態(tài)是： at(robot,c) empty(robot) on(box,a) table(a) table(b) 問題的目標(biāo)狀態(tài)是： at(robot,c) empty(robot) on(box,b) table(a) table(b) 機(jī)器人的目標(biāo)是把問題的初始狀態(tài)轉(zhuǎn)化為目標(biāo)狀態(tài) ， 其間它必須完成一系列的操作 。 c a b 2020/11/17 97 操作一般可以分為 條件 和 動(dòng)作 兩部分 。 ? 條件 可以很容易的用謂詞公式表示 ， ? 動(dòng)作 可以通過動(dòng)作前后的狀態(tài)變化表示出來 ， 即只要指出動(dòng)作后應(yīng)從動(dòng)作前的狀態(tài)中刪去和增加什么謂詞就描述了相應(yīng)的動(dòng)作 。 機(jī)器人為了把盒子從 a處拿到 b處 ， 應(yīng)執(zhí)行如下三個(gè)操作： goto(x,y):從 x處走到 b處； pick_up(x):在 x處拿起盒子； set_done(x):在 x處放下盒子 。 這三個(gè)操作分別用條件和動(dòng)作表示如下： 1. Goto(x,y) 條件： at(robot,x) 動(dòng)作 刪除： at(robot,x) 增加： at(robot,y) 2. Pick_up(x) 條件： on(box,x)∧ table(x)∧ empty(robot) 動(dòng)作 刪除： empty(robot)∧ on(box,x) 增加 : holds(robot,box) 2020/11/17 98 3. Set_down(x) 條件： at(robot,x)∧ table(x)∧ holds(robot,box) 動(dòng)作 刪除： holds(robot,box) 增加： empty(robot)∧ on(box,x) 操作步驟： 機(jī)器人在執(zhí)行每一個(gè)操作前 ， 總要先檢查當(dāng)前狀態(tài)是否可使所要求的條件得到滿足 。 若能滿足 ， 就執(zhí)行相應(yīng)的操作 ， 否則就檢查下一個(gè)操作所要求的條件 。 所謂檢查當(dāng)前狀態(tài)是否滿足所要求的條件 ， 其實(shí)是一個(gè)定理證明的過程 ，即證明當(dāng)前狀態(tài)是否蘊(yùn)含操作所要求的條件 ， 若蘊(yùn)含表示當(dāng)前所要求的條件得到了滿足 。 機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問題的求解過程如下： (其中 ， 在檢查條件的滿足性時(shí)要進(jìn)行變量的代換 。 ) 2020/11/17 99 At(robot,c) Empty(robot)狀態(tài) 1(初始狀態(tài) ) On(box,a) 用 c代換 x Table(a) 用 a代換 y Table(b) ? goto(x,y) At(robot,a) Empty(robot)狀態(tài) 2 On(box,a) 用 a代換 x Table(a) Table(b) ? pickup(x) At(robot,a) Hold(robot,box)狀態(tài) 3 Table(a) 用 a代換 x Table(b) 用 b代換 y ? goto(x,y) At(robot,b) Hold(robot,box) 狀態(tài) 4 Table(a) 用 b代換 x Table(b) ? setdown(x) At(robot,b) empty(robot) 狀態(tài) 5 on(box,b) 用 b代換 x Table(a) 用 c代換 y Table(b) ? goto(x,y) At(robot,c) empty(robot) 狀態(tài) 6 on(box,b) (目標(biāo)狀態(tài) ) Table(a) Table(b) c a b 2020/11/17 100 自然性： 符合人類對(duì)問題的直覺理解； 描述性： 表示與知識(shí)分離； 精確性： 只有“真與假”的值； 嚴(yán)密性： 謂詞邏輯具有嚴(yán)格的形式定義以及推理規(guī)則； 容易實(shí)現(xiàn)： 用謂詞邏輯表示的知識(shí)可以比較容易地轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)內(nèi)部形式，易于模塊化，便于對(duì)知識(shí)的增加、修改、刪除； 不能表示不確定的知識(shí)； 組合爆炸： 不易表示啟發(fā)式知識(shí)，當(dāng)狀態(tài)空間大時(shí)，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫與知識(shí)庫中操作的匹配以及操作層列的確定會(huì)出現(xiàn)時(shí)空上的膨脹。 效率低。 謂詞表示的特性