AS F

2016 © Adam Meissner
Instytut Automatyki i Inżynierii Informatycznej
Politechniki Poznańskiej
Adam Meissner
[email protected]
http://www.man.poznan.pl/~ameis
INŻYNIERIA WIEDZY
Wprowadzenie
Literatura
[1] Ben-Ari M., Logika matematyczna w informatyce,
WNT, Warszawa, 2006.
[2] Flasiński M., Wstęp do sztucznej inteligencji, PWN,
2011.
[3] Nilsson N.J., Artificial Intelligence: A New Synthesis,
Morgan Kaufmann Pub.,1998.
[4] Nilsson U., Małuszyński J., Logic, Programming and
Prolog (2ed), John Wiley & Sons Ltd, 1995.
[5] Russell S.J., Norvig P., Artificial Intelligence: A Modern Approach, Prentice Hall, New Jersey, 2009.
1
2016 © Adam Meissner
Tematy kolejnych wykładów
1. Podstawy logiki pierwszego rzędu
2. Elementy programowania w logice
3. Modelowanie problemów za pomocą grafu
stanów
4. Podstawy programowania z ograniczeniami
5. Architektury systemów eksperckich
2
2016 © Adam Meissner
Znaczenie terminu inżynieria wiedzy (IW)
Inżynieria
Ogół zagadnień związanych z modelowaniem,
projektowaniem, konstruowaniem i realizacją rozwiązań
różnorakich problemów praktycznych. [za: Encyklopedia
PWN, Wikipedia].
Wiedza
Ogół wiadomości zdobytych dzięki badaniom, uczeniu
się itp.; też: zasób informacji z jakiejś dziedziny. [za:
Encyklopedia PWN].
Podział metod inżynierii wiedzy [3]
• metody symboliczne - przetwarzanie wiedzy
reprezentowanej za pomocą symboli (ciągów
znaków)
• metody niesymboliczne - inne metody
reprezentowania i przetwarzania wiedzy (np.
sygnały w sztucznych sieciach neuronowych)
3
2016 © Adam Meissner
Rys historyczny (1)
• IV w. p.n.e., Arystoteles – wnioskowanie za pomocą sylogizmów
• XIV w., Ramon Llull – dzieło Ars Magna, „generator idei”
• przełom XVI i XVII w., rabin Jehuda Loew ben
Bazalel z Pragi – Golem
• XVII w., Gottfried Leibniz – zamysł skonstruowania uniwersalnego rachunku logicznego
• XVIII w., Adam Smith – sformułowanie podstaw
ekonometrii
• połowa XIX w., George Boole – podstawy rachunku zdań
• koniec XIX w., Gottlieb Frege – podstawy logiki I
rzędu
• pierwsza połowa XX w., Dawid Hilbert, Kurt Goedel, Alonzo Church, Alan Turing, Thoralf Skolem, Jacques Herbrand – badania nad własnościami logiki I rzędu, sformułowanie teorii wnioskowania automatycznego
• lata 40-te XX w., Alan Turing, John von Neumann, John Mauchly, John Atanasoff, Konrad
Zuse – pierwsze maszyny liczące
• lata 50-te XX w. – pierwsze programy wnioskujące
• rok 1956, konferencja w Dartmouth
4
2016 © Adam Meissner
Rys historyczny (2)
• Okres wielkich oczekiwań (1956-1975)
− system GPS oraz system LT (Newell, Simon)
− język LISP, system Advice Taker (John McCarthy, 1958)
− system MACSYMA (Carl Engelman, 1968)
− język Prolog (Alain Colmerauer, R. Kowalski,
1971)
− system SHRDLU (Terry Winograd, 1972)
• Początki systemów z wiedzą (1970-1980)
− DENDRAL (Buchanan et al., 1969)
− MYCIN (Ed Feigenbaum, 1976)
• Okres dojrzały (od 1980)
− zastosowanie systemów eksperckich w przemyśle (np. PROSPECTOR, G2)
− projekt „maszyn piątej generacji”
− wpływ na inne nauki: logika formalna (np. logiki
deskrypcyjne), probabilistyka (np. formalizm sieci
Bayesa)
5
!
!∀# #∃%
&%
∀#∃ %&∋ ∋()∗∋( ∋+,,−
∀+∃ (./∋ ∋()∋( ∋#012
∀3∃ )4∋56∋78∋8
8
8.+/∋6(9:7∋#00;
∀<∃ (=
>
∋∋
>)∋ #010
∋()&∗+),+∗(−
,).
/01/23
??
∋=8≅Α≅
Β
?
# :5 #∋+∋
+ Χ
#∋+∋
3 :
?&8
.>,/
#∋+∋
< :
? &8
.≥,/
#∋+∋
; :
?8
• =∼.8/∋∧./∋∨. /∋
←.
/∋↔.= ∆Ε/∋
• ∀.8=/∋∃.8=5 /
− :
? ∋
/01#24
43
Χ?=
= ?
5≅
Β
# :5 ≅
+ Χ
≅
3 6 &8
?
#∋∋≅
∋.#∋∋/
∗
?88
Β
Α
/01/
%5
3
6 &8
?
#∋∋≅
∋.#∋∋/.
/
/01#24/
%56/
%5#573
Χ?= ?
5≅
Β
# Φ
5
≅
5
+ 6 5≅∋
5≅∼ 3 6 ≅
5
∋≅
∧ ∋ ∨ ∋
←∋↔
< 6 5≅∋ ≅∋
5≅= . /
Φ
5?Α≅
∆Α
/01#∃ !/!3
6 5≅∋ ≅∋
5Α Α !
Β
. /Χ5Α
∋
Β
Α Α88 ≅8
5
5
/01#
6#
#8#3
) Γ. / = Α∋ ∀
( ≅
Α
∋∆
∆Α
6 ≅ ∋ = Β
Α≅
∋ Β
≅ ≅
/01 46 #9# 45 #
!∃9 /
%56
/
%5#
!∃3
) ?Α 5≅∋ ∆ #∋∋ ≅ Φ
5Α 1∀3000
1∀
3∋ ≅ 1∀3∋ Α # !
∋∆
5Α 1∃30001∃
3∋Β
≅ 1∃3∋ Α #!
∃! . /Β
5∋= ,:)
/01∀9;/
%5
;3
%
ΑΑ.&∋ Φ/∋
8 & ./ ?
∋ ∆ Φ ≅≅ ≅≅5
?
Β
Α≅
∆∋8Β
Α≅
85
# Η
? 5 &
+ Η
&8
? ≅ & &
3 Η
&8
? &
≅ ?=Φ./?Α≅
?
&
/01<9#
9=3
∋(
) % Γ.&∋Φ/
∗ ∆?
Β
∋
∋∗./∈ &)+,.%/
?Α?
∆ Β
% +,∗−.%/ ⊂ +,.%/?= ∆ ∋=≅Α
5= ∗
/01<>
%3
)?Α ∋(.
∀∃%∋∗
% ∆ ∗∈+,.%/∆ΑΑ≅
# ∀∃%−∗ = Φ(/∋
+ ∀∃%−∗ = ∗(/∋
3 ∀.#∋∋/∃ %−∗ = Φ(/.∀#∃%−∗∋∋∀∃%−∗/
/01<> 9#3
(8 8Α =Α ∆Β
8( 5 Α /01<>/
%53
6 %Γ.&∋Φ/ ≅ ≅∋ ∗∈+,.%/ ∆ ∋ = ∆Ε 5
∀.#∋∋/∃∆ΑΑ≅
∋.∀#∃%−∗∋∋∀∃%−∗/∈Φ./
∀.#∋∋/∃%−∗Γ
∋.∀#∃%−∗∋∋∀∃%−∗/∉Φ./
(∆
55≅85
∋∀∃%−∗Γ
∀∼ ∃%−∗Γ
∋∀∃%−∗Γ
∋∀∃%−∗Γ8∗∈+,∗−.%/
∀.∀/∃%−∗Γ
∋∗∈+,∗−.%/∋∀∃%−∗Γ
∋∗∈+,∗−.%/∋∀∃%−∗Γ
∀.∃/∃%−∗Γ
∋∀∃%−∗Γ8∗∈+,∗−.%/
∧
Ι ∨ ←↔
Ι Ι Ι /01∀56∀5<>6∀#<>6
?
6% 3
# Φ
5
% Β
∆ ∗∈+,.%/ ∋8∀∃ %−∗Γ Φ
5 8 % ∆ ∗∈+,.%/∋∀∃%−∗Γ
+ Φ
5 % .%
∋%
/ ∋8∀∃ %−∗Γ8
∆ ∗∈+,.%/
3 Φ
5
./ ∋8
5
/01//!<>6/5#<>6!% 3
# Φ
5 Α % ∋
8 ∆ ∗∈+,.%/∋∀∃%−∗Γ
+ Φ
5
% ∋8∀∃ %−∗Γ
8 ∆ ∗∈+,.%/
3 Φ
5 .
∋ /
∋85 /01!!9; 9#3
) ΨΓϑ#∋∋Κ ?Α ?
5 Φ
5 ?
5 Ψ .Ψ /∋
5#∧∧
Β
6 ΨΓϑΚ∋ 8Β
Α
5
,,:),∋∗:≅∗Α−)≅∋
/016#3
/
! / . = / Α
?=
Α 8ΑΑ 8∋ 8∋/ ∈ /
Η
Α
/01#24!;
43
Χ?
= + / Α?=
/? 5∆∋/ΓϑΛ+ Κ
Χ?=
= 8=∆Β
Ε 5≅? .+/
5Α #)∋8Μ8
?=.+,/ ≅ ∋ /Ν≅8
∆∋=8Α
/01 %5!3
0
Α 5 5
1#∋Ο∋ 1∋ 5 ∋#∋Ο∋ ∋∋∋ϑ1#∋Ο∋ 1Κ ∋#∧Ο∧ ∋Π85Α Α
1#∋∋1
∋#∋∋∋
Φ
51#, Ο,1 Α
∋
Β
5∋#, Ο, ∋∆Α
/0143
) , ?Α ?
5 ∋
?
2, Α ≅8Β
5∋ =8 5 = .#/∈ +∋.+/∈ ,∋.3/
Β
Ε ∆85 Β
5?Α≅
5
≅
≅8
/014/
%56∀#<>3
∋
2: Α Β
=?,∋=8
5
∋Α, Ν
= Α∋
? ? ,∋
ΑΒ
5≅?
,
/014/
%56/
%53
&
/ Α =
5
?
= ∋+, ∃
Ν
= Α∋
/
/01∀∀<>∀5<>3
) ?Α ≅
5≅/ ?Α ≅
≅ ?
= +, 78
8Α.+, +, /
.+, +, /
/01∀#9#<>3
/
/
∋8
55Β
/
/014∀3
&
/ Α Β
=
55 ?/∪ϑ!Κ
/01∀5<>#2% %5!3
)/?Α≅0?Α?
85 Β
Ν?0
= Α∋5∋Β
/ Ε 5≅
≅85≅?0
#!514=∀#3
#9#Β
•
•
•
•
Θ 5∋
Θ ∋
1− Θ 5∋
1./Θ 51∋ =
Α
∋
• 1.Λ/Θ 51∋ = ≅Β
≅
%5Β
Π# 1∋1→
%5∀Β
Π+ .∀/1./
1.Λ/
Β
#.∀Ρ/.5 .Ρ/→
.Ρ//
+5 ./
=∀#Β
./
4Β
Μ#5 ./→
./ϑΠ+#Κ
Μ+
./ϑΠ#+Μ#Κ