人工智能_人工智能原理与应用第三章经典逻辑推理.ppt
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1、第3章 经典逻辑推理,掌握内容,3.1 基本概念,3.1.1 什么是推理,按某种策略由已知判断推出另一判断的思维过程,推理,已知判断,包括已掌握的与求解问题有关的知识及关于问题的已知事实,推理的结论,由已知判断推出新判断,推理机,推理由程序程序实现,称为推理机,从一种判断推出另一种判断,3.1.2 推理方式及其分类,推理的基本任务,按判断推出的途径来划分,演绎推理,归结推理,默认推理,推理的分类,演绎推理,从全称判断推导出特称判断或单称判断的过程,三段论式演绎推理,在任何情况下,由演绎推导出的结论都是蕴涵在大前提的一般性知识中只要大前提和小前提是正确的,则由它们推出的结论必然是正确的,推理过程
2、,归纳推理,从足够多的事例中归纳出一般性结论的推理过程,是一种从个别到一般的推理,归纳推理,完全归纳推理,不完全归纳推理,归纳推理,在进行归纳时考察了相应事物的全部对象,并根据这些对象是否都具有某种属性,从而推出这个事物是否具有这个属性,只考察了相应事物的部分对象就得出了结论,枚举归纳推理:若已知某类事物的有限可数个具体事物都具有某种属性,则可推出该类事物都具有此属性,类比推理:在两个或两类事物有许多属性都相同或相似的基础上,推出它们在其他属性上也相同或相似的一种推理,默认推理,摆脱了需要知道全部事实才能进行推理的需求,使得在知识不完全的情况下也能进行推理,又称缺省推理,它是在知识不完全的情况
3、下假设某些条件已经具备所进行的推理,默认推理,推理,按推理时所用知识的确定性来划分,推理,按推理过程中推出的结论是否单调地增加,一个思维过程,即求解问题的过程,推理过程,推理的控制策略,推理方向,搜索策略,冲突消解策略,求解策略,限制策略,3.1.3 推理的控制策略,3.1.3 推理的控制策略,正向推理,以已知事实作为出发点的一种推理,又称为数据驱动推理、前向链推理、模式制导推理及前件推理,逆向推理,以某个假设目标为出发点的一种推理,又称为目标驱动推理、逆向链推理、目标制导推理及后件推理,1.推理方向,3.1.3 推理的控制策略,混合推理,已知的事实不充分。通过正向推理先把其运用条件不能完全匹
4、配的知识都找出来,并把这些知识可导出的结论作为假设,然后分别对这些假设进行逆向推理由正向推理推出的结论可信度不高希望得到更多的结论,先正向再逆向,通过正向推理,即从已知事实演绎出部分结果,然后再用逆向推理证实该目标或提高 其可信度,先逆向再正向,先假设一个目标进行逆向推理,然后再利用逆向推理中得到的信息进行正向推理,以推出更多的结论,3.1.3 推理的控制策略,双向推理,双向推理是指正向推理与逆向推理同时进行,且在推理过程中的某一步骤上“碰头”的一种推理。正向推理所得的中间结论恰好是逆向推理此时要求的证据,3.1.3 推理的控制策略,2.求解策略,推理是只求一个解还是求所有解以及最优解等,3.
5、限制策略,对推理的深度、宽度、时间、空间等进行限制,3.1.3 推理的控制策略,4.冲突消解策略,在推理过程中,匹配会出现三种情况,已知事实可与知识库中的多个知识匹配成功;或者有多个(组)已知事实都可与知识库中某一知识匹配成功;或者有多个(组)已知事实可与知识库中的多个知识匹配成功,已知事实恰好只与知识库中的一个知识匹配成功,已知事实不能与知识库中的任何知识匹配成功,3.1.3 推理的控制策略,3.1.3 推理的控制策略,1.按就近原则排序,该策略把最近被使用过的规则赋予较高的优先级,2.按已知事实的新鲜性排序,后生成的事实比先生成的事实具有较大的优先性,3.按匹配度排序,根据匹配程度来决定哪
6、一个产生式规则优先被应用,3.1.3 推理的控制策略,4.按领域问题特点排序,按照求解问题领域的特点将知识排成固定的次序,5.按上下文限制排序,根据当前数据库的已知事实与上下文的匹配情况确定,6.按条件个数排序,将条件少的规则赋予较高的优先级,优先被启用,7.按规则的次序排序,以知识库中预先存入规则的排列顺序作为知识排序的依据,3.1.4 模式匹配,模式匹配,指对两个知识模式的比较与耦合,即检查这两个知识是否完全一致或近似一致,模式匹配的分类,不确定性匹配:两个知识模式不完全一致,但从整体上看,它们的相似程度落在规定的范围内,确定性匹配:两个知识模式完全一致,或者经过变量代换后变得完全一致,3
7、.1.4 模式匹配,定义1,代换是形如的有限集合。其中,是项,是变元;表示用 替换,不允许 与 相同,也不允许变元 循环出现在另一个 中,3.1.4 模式匹配,定义2,设 是两个代换,则此两个代换的复合也是一个代换,它是从中删去如下两种元素:先删除:后删除:,3.1.4 模式匹配,定义3,设有公式集,若存在一个代换 使得 则称 为公式集 F 的一个合一,且称 是可合一的。一个公式集的合一一般来说是不唯一的。,3.1.4 模式匹配,定义3,设 是公式集F 的一个合一,如果对任一合一 都存在一个代换,使得 则称 是一个最一般的合一 最一般合一是唯一的。,3.1.4 模式匹配,1,2,找出 的差异集
8、,3,4,5,令,若 只含有一个表达式,则算法停止,若 中存在元素 和,其中 是变元,是项,且 不在 中出现,则做(5),否则不可合一,令,最一般合一算法,3.2 自然演绎推理,3.2.1 自然演绎推理的基本概念,自然演绎推理,从一组已知的事实出发,直接运用命题逻辑或谓词逻辑中的推理规则推出结论的过程,推理规则,3.2.1 自然演绎推理的基本概念,避免产生两类错误:,肯定后件(Q)的错误:希望通过肯定后件Q推出前件P为真,否定前件(P)的错误:希望通过否定前件P推出后件Q为假,3.2.2 利用演绎推理解决问题,例,设已知事实(1)只要不怕困难的人,就会获得胜利。(2)运动员都是不怕困难的人。(
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