Иван Братко - Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

not сделано( ~P, С, P) ] --->

[ assert( дизъюнкт( C1)), аssert( сделано( ~P, С, P))].

% Шаг резолюции, общий случай

[ дизъюнкт( C1), удалить( P, C1, CA),

дизъюнкт( C2), удалить( ~P, C2, CB),

not сделано( C1, C2, P) ] --->

[ assert( дизъюнкт( CA v CB) ),

assert( сделано( C1, C2, P) ) ].

% Последнее правило: тупик

[] ---> [ write( 'Нет противоречия'), стоп ].

% удалить( P, E, E1) означает, получить из выражения E

% выражение E1, удалив из него подвыражение P

удалить( X, X v Y, Y).

удалить( X, Y v X, Y).

удалить( X, Y v Z, Y v Z1) :-

удалить( X, Z, Z1).

удалить( X, Y v Z, Y1 v Z) :-

удалить( X, Y, Y1).

% внутри( P, E) означает P есть дизъюнктивное подвыражение

% выражения E

внутри( X, X).

внутри( X, Y) :-

удалить( X, Y, _ ).

Рис. 16.7. Программа, управляемая образцами, для автоматического доказательства теорем.

Остается еще один вопрос: как преобразовать заданную пропозициональную формулу в конъюнктивную нормальную форму? Это несложное преобразование выполняется с помощью программы, показанной на рис. 16.8. Процедура

транс( Формула)

транслирует заданную формулу в множество дизъюнктов C1, C2 и т.д. и записывает их при помощи assertв базу данных в виде утверждений

дизъюнкт( C1).

дизъюнкт( C2).

...

Программа, управляемая образцами, для автоматического доказательства теорем запускается при помощи цели пуск. Таким образом, для того чтобы доказать при помощи этой программы некоторую теорему, мы транслируем ее отрицание в конъюнктивную нормальную форму, а затем запускаем резолюционный процесс. В нашем примере это можно сделать так:

?- транс(~(( а=>b) & ( b=>c) => ( а=>с)) ), пуск.

Ответ программы "Обнаружено противоречие" будет означать, что исходная формула является теоремой.

% Преобразование пропозициональной формулы в множество

% дизъюнктов с записью их в базу данных при помощи assert

:- op( 100, fy, ~). % Отрицание

:- op( 110, xfy, &). % Конъюнкция

:- op( 120, xfy, v). % Дизъюнкция

:- op( 130, xfy, =>). % Импликация

транс( F & G) :- !, % Транслировать конъюнктивную формулу

транс( F),

транс( G).

транс( Формула) :-

тр( Формула, НовФ), !, % Шаг трансформации

транс( НовФ).

транс( Формула) :- % Дальнейшая трансформация невозможна

assert( дизъюнкт( Формула) ).

% Правила трансформаций для пропозициональных формул

тр( ~( ~X), X) :- !. % Двойное отрицание

тр( X => Y, ~X v Y) :- !. % Устранение импликации

тр( ~( X & Y), ~X v ~Y) :- !. % Закон де Моргана

тр( ~( X v Y), ~X & ~Y) :- !. % Закон де Моргана

тр( X & Y v Z, (X v Z) & (Y v Z) ) :- !.

% Распределительный закон

тр( X v Y & Z, (X v Y) & (X v Z) ) :- !.

% Распределительный закон

тр( X v Y, X1 v Y) :- % Трансформация подвыражения

тр( X, X1), !.

тр( X v Y, X v Y1) :- % Трансформация подвыражения

тр( Y, Y1), !.

тр( ~X, ~Х1) :- % Трансформация подвыражения

тр( X, X1).

Рис. 16.8. Преобразование пропозициональных формул в множество дизъюнктов с записью их в базу данных при помощи assert.

Нашего простого интерпретатора было вполне достаточно для того, чтобы проиллюстрировать некоторые идеи, лежащие в основе программирования в терминах образцов. Применение этого интерпретатора для более сложных приложений потребовало бы его доработки в целом ряде направлений. Ниже приводится несколько критических замечаний, а также ряд конкретных предложений по усовершенствованию алгоритма интерпретации.

Задача разрешения конфликтов была сведена в нашем интерпретаторе к введению заранее заданного фиксированного порядка рассмотрения модулей. Часто возникает необходимость в более гибких механизмах. Для обеспечения более тонкого управления интерпретацией следует подавать все обнаруженные потенциально активные модули на вход специального управляющего модуля, запрограммированного пользователем.

Когда база данных велика, а программа содержит большое количество модулей, процесс сопоставления с образцами становится крайне неэффективным. Неэффективность можно уменьшить, усложнив организацию базы данных. В частности, можно ввести индексирование информации, записанной в базе данных, или разбить эту информацию на отдельные "подбазы данных", или же разбить все множество модулей на отдельные подмножества. Идея разбиения — в каждый момент дать доступ только к некоторому подмножеству базы данных или набора модулей, ограничив тем самым сопоставление образцов только этим подмножеством. Разумеется, в этом случае механизм управления должен усложниться, поскольку он должен будет обеспечить переход от одних подмножеств к другим с целью их активизации либо деактивизации. Для этого можно применить специальные метаправила.