国科大高级人工智能8-归结原理和horn子句
只有一条规则的推理
resolution(消解,归结)
- CNF(conjunction normal form合取范式
- (A∨B)∧(B∨C)(A∨B)∧(B∨C)(A∨B)∧(B∨C)
- 任何逻辑式都可转化为语义等价的CNF
- resolution消解(推理规则)
- 完备的
- 可靠的
complementary literal:互补文字
eg:A和¬A
resolution是完备的、可靠的
- 可靠性:|- --> |=
- 归结的过程是可靠的
- 归结过程:C1、C2中有互补文字==》C1∨C2
- 已知C1,C2 |- C1∨C2
- 证明C1,C2 |= C1∨C2
- 因为推理规则是可靠的(检查真值表)
C1 | C2 | C1∨C2 |
---|---|---|
false | false | false |
true | false | true |
false | true | true |
true | true | true |
完备性:
- 已知C1,C2 |= C1∨C2
- 证明C1,C2 |- C1∨C2
- RC(S)–归结闭集 resolution closure–所有S归结出来的都在RC(S)中=PL-Resolution(KB,α\alphaα)的最终clauses
- S={KB,¬α\alphaα}
- KB |=α\alphaα<>KB∧ ¬α\alphaα不可满足(永假)<=>S不可满足
- S={KB,¬α\alphaα}
- ground resolution theorem:S不可满足==>RC(S)中包含空子句
- 证明:从逆否命题入手:S可满足<==RC(S)中不包含空子句
- 因为RC(S)是有限的,所以PL-Resolution(KB,α\alphaα)总是可以终止的
- PL-Resolution(KB,α\alphaα)的终止条件是clauses中包含空子句
ground resolution theorem:S不可满足==>RC(S)中包含空子句
- 证明:从逆否命题入手:RC(S)中不包含空子句==>S可满足
- 所以不会有子句被指派为false==>也就是,S归结出来的所有子句均为真===>S可满足的(第二个反证)
1。转化为CNF
- 多项式时间复杂度:存在可以多项式时间解决这个问题的算法
2.归结算法PL-Resolution(KB,α\alphaα)
- 证明 KB∧αKB∧ \alphaKB∧α
- clauses:KB∧αKB∧ \alphaKB∧α的子句集
- 子句集中如果有可以消解的就消解了(递归),将消解后的句子加入new
- 如果new是clauses的子句则消解失败
- 否则clauses<–clauses U new
- 若最后得到了一个空集,则成功
归结策略—search(在计算机中实现)
广度优先的归结策略
- 证明S={﹁I(x)∨R(x), I(a), ﹁R(y)∨L(y), ﹁L(a) }不可满足
- 先把能两两归结的原S中的都归结了–>S1
- S1+S–>S2
Modus ponens、horn
时间复杂度:线性,比归结原理的时间复杂度低
给子句加限制–>更高效
- 缩小命题子句的表达范围,以换取更好的推理时间效率
definity 子句:有且只有一个正文字
horn子句:析取的文字中,之多只能有一个为正
- 是闭合的:
- horn子句归结后还是horn子句
- eg:
- true=>A
- ¬true∨ A==>falseV A(是horn
- (A∧B∧C)=>D
- ¬(A∧B∧C)∨D
- ==>¬A∨¬B∨¬C∨D
- true=>A
- 是闭合的:
前向后向链
horn form
- KB:是horn子句的集合
- horn子句:
- 命题符号eg:A
- (A∧B∧C)=>D
肯定式推理modus ponens
可以被前向链、后向链使用why会非常高效?
- 在归结原理中,需要n次才能得到结果
- horn一次就可以得到结果
前向链forward chaining
- KB是图中的horn子句
- 将他们的结论加入KB,知道最终结果被找到
agenda=是单个文字的队列
count=最初的前提数目 - 初:agenda=[A,B]
- A=pop(agenda)
- 令A=true
- 带入到各式中,并重新计算count
- count为0的加入agenda
- 重复直至队列首位为Q
红色的是count–这样算也可
FC前向链:是数据驱动的,推出来的不一定需要的目标
后项链是结论驱动的
后向链比前向链高效
优点
- 命题逻辑是声明性的:语法片段对应于事实。
- 命题逻辑允许部分/析取/否定信息(与大多数数据结构和数据库不同)。
- 命题逻辑是组合逻辑
- 命题逻辑中的意义是上下文无关的(不像自然语言,意义依赖于上下文)
缺点
- 命题逻辑的表达能力非常有限。不能说“小坑在相邻的方格里产生微风”,除非给每个方格写一个句子。
FC前向链的完备性证明
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