邏輯智能體-人工智能培訓(xùn)課件

人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou邏輯智能體邏輯智能體 Logical Agents（知識，推理）（知識，推理）Chapter 71人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou“Thinking Rationally”Computational models of human“thought”processesComputational models of human behaviorComputational systems that“think”rationallyComputational systems that behave rationally2人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou邏輯智能體邏輯（基于知識）智能體 Logic(Knowledge-Based)agents通用知識 當(dāng)前的感知 在決定動作前推理(infer)出當(dāng)前狀態(tài)的隱含狀況這在部分可觀察環(huán)境中至關(guān)重要3人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou要點基于知識的智能體 Knowledge-based agents怪獸世界 Wumpus world邏輯 Logic in general命題邏輯與一階邏輯 Propositional and first-order logic推理，合法，等價，可滿足模式推理 Reasoning patterns 歸結(jié) Resolution前向/后向鏈 Forward/backward chaining4人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou知識和推理 Knowledge&Reasoning知識庫 knowledge base(KB):智能體所知道的一系列知識根據(jù)推理的規(guī)則（rules of inference）由舊的事實推出新事實邏輯 Logic 表示知識，并進(jìn)行推理5人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou知識庫知識庫 Knowledge Base知識庫:一系列 語句 以一種 知識表示語言 的格式來 表示（有關(guān)世界的）斷言基于知識的智能體:Tell it what it needs to know.Ask it what to do 應(yīng)遵循推理的規(guī)則由知識庫得到答案telltellaskask6人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou通用的基于知識智能體 Generic KB-Based Agent7人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou基于知識智能體的特性能夠:表示狀態(tài)和動作綜合新的感知更新關(guān)于世界的內(nèi)部認(rèn)識推導(dǎo)出世界的隱含性質(zhì)推導(dǎo)出適合的動作8人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuMine SweeperDesign a logical agent to play minesweeper9人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuPEAS Analysis Mine SweeperPerformance measure+1 for each mine correctly identified,-1 for incorrectly identifying a mine,-1000 for selecting a location containing a mine,+1000 for identifying all mines.Environment9 x 9 board,each square has a mine with probability 0.1ActuatorsAgent can mark a location as containing a mine,can mark a location as unknown,or select a location for viewingSensorsAgent can sense the number of mines surrounding adjacent locationsAgent knows number of mines remaining10人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou怪獸問題 Wumpus World怪獸怪獸怪獸怪獸WumpusWumpus11人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou怪獸問題的怪獸問題的 PEAS 描述描述Performance measure 性能度量gold:+1000,death:-1000-1 per step,-10 for using the arrowEnvironment 環(huán)境Squares adjacent to wumpus are smellySquares adjacent to pit are breezyGlitter iff gold is in the same squareShooting kills wumpus if you are facing it.It screamsShooting uses up the only arrowGrabbing picks up gold if in same squareReleasing drops the gold in same squareYou bump if you walk into a wallSensors 傳感:Stench,Breeze,Glitter,Bump,ScreamActuators 執(zhí)行:Left turn,Right turn,Forward,Grab,Release,Shoot12人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWumpus world 的特征Fully ObservableNo only local perceptionDeterministic Yes outcomes exactly specifiedEpisodic No things we do have an impact.Static Yes Wumpus and Pits do not moveDiscrete YesSingle-agent Yes Wumpus is essentially a natural feature13人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuExploring the Wumpus World1.The KB initially contains the rules of the environment.2.1,1 The first percept is none,none,none,none,none,Move to safe cell e.g.2,13.2,1 Breeze indicates that there is a pit in 2,2 or 3,14.Return to 1,1 to try next safe cell14人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuExploring the Wumpus World1,2 Stench in cell:wumpus is in 1,3 or 2,2YET not in 1,1Thus not in 2,2 or stench would have been detected in 2,1Thus wumpus is in 1,3Thus 2,2 is safe because of lack of breeze in 1,2Thus pit in 3,1Move to next safe cell 2,215人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuExploring the Wumpus World2,2 Detect nothing Move to unvisited safe cell e.g.2,32,3 Detect glitter,smell,breezeThus pick up goldThus pit in 3,3 or 2,4 16人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWhat is a logic?一種格式化的語言語法 Syntax 怎樣的表達(dá)是合法的語義 Semantics 一個合法的表達(dá)式表示什么樣的意義邏輯中每一條語句的真值都對應(yīng)著世界里的一種可能例如算數(shù)語言X+2=y is a sentence,x2+y is not a sentenceX+2=y is true in a world where x=7 and y=1X+2=y is false in a world where x=0 and y=617人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou蘊(yùn)涵蘊(yùn)涵Entailment蘊(yùn)涵 Entailment 意味著一個東西跟隨另外一個東西:KB 知識庫 KB 蘊(yùn)涵語句 當(dāng)且僅當(dāng) KB 為真的所有情況里也為真例如 一條語句的知識庫KB“the Giants won and the Reds won”蘊(yùn)涵“The Giants won”.又如,x+y=4 蘊(yùn)涵 4=x+y蘊(yùn)涵其實就是語句之間基于語義的一種關(guān)系18人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou模型模型 models邏輯學(xué)家的就是以模型的方式來進(jìn)行思維的如果在m中為真，則m是語句的一個模型M()表示語句的所有模型的集合則 KB iff M(KB)M()例如 KB=Giants won and Reds won =Giants won19人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou怪獸問題里的蘊(yùn)涵Entailment in the wumpus world為說明方便，對Wumpus world進(jìn)行簡化，只考慮有關(guān)陷阱的模型下圖為探測到方格1,1什么都沒有，然后向右到方格2,1，感知到2,1有微風(fēng)之后的情形 20人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWumpus models IAll possible models(exactly 8)in this reduced Wumpus world.PitBreeze21人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWumpus models IIKB=怪獸世界的規(guī)則由感知得到的觀察22人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWumpus models III1=“1,2 is safe”,KB 1,通過模型檢驗（model checking）得證23人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWumpus models IV2=2,2 is safe,KB 224人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou推理過程Inference ProceduresKB i 即 語句通過過程i從KB導(dǎo)出可靠 Soundness:只要 KB i,就有KB 為真，則稱i 是可靠的(推理不會出錯，但不一定能夠?qū)С鏊械恼_結(jié)論)完備 Completeness:只要KB,就有KB i 為真，則稱i 是完備的(所有的正確結(jié)論都會被導(dǎo)出，但是可能會導(dǎo)出一些多余的錯誤結(jié)論)25人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou語義透視圖語義透視圖當(dāng)知識庫KB為真時，由一個可靠的推理過程導(dǎo)出的語句也一定是為真的26人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou命題邏輯:語法命題邏輯是最簡單的邏輯命題符號 P1,P2 等，表示語句If S is a sentence,S is a sentence (negation)If S1 and S2 are sentences,S1 S2 is a sentence(conjunction)If S1 and S2 are sentences,S1 S2 is a sentence(disjunction)If S1 and S2 are sentences,S1 S2 is a sentence(implication)If S1 and S2 are sentences,S1 S2 is a sentence(biconditional)27人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou命題邏輯:語義Each model/world specifies true or false for each proposition symbolE.g.P1,2 P2,2 P3,1 falsetruefalseWith these symbols,8 possible models,can be enumerated automatically.Rules for evaluating truth with respect to a model m:Sis true iff S is false S1 S2 is true iff S1 is true and S2 is trueS1 S2 is true iff S1is true or S2 is trueS1 S2 is true iffS1 is false orS2 is true i.e.,is false iffS1 is true and S2 is falseS1 S2is true iffS1S2 is true andS2S1 is true P1,2 (P2,2 P3,1)=true (true false)=true true=true命題邏輯不要求S1和S2之間存在任何相關(guān)性或因果關(guān)系；如果S1為真，則我主張S2為真，否則我不做任何聲明28人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuTruth tables for connectives29人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.OuWumpus world sentencesLet Pi,j be true if there is a pit in i,j.Let Bi,j be true if there is a breeze in i,j.start:P1,1 B1,1 B2,1Pits cause breezes in adjacent squaresB1,1 (P1,2 P2,1)B2,1 (P1,1 P2,2 P3,1)30人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou通過枚舉進(jìn)行推理Inference by enumeration所有模型的枚舉是可靠和完備的對于n 個命題符號，枚舉所有模型的時間復(fù)雜度為 O(2n).因此需要一個更為聰明的推理！In particular,we are going to infer new logical sentences from the data-base and see if they match a query.31人工智能原理2010年春季 廣西大學(xué) 計算機(jī)學(xué)院 Dr.Ou32