Rezolucja w rachunku predykatów. Przedrostkowa koniunkcyjna postać normalna. Formu ly ustalone. Joanna Józefowska. Poznań, rok akademicki 2009/2010



Podobne dokumenty
Uzgadnianie wyrażeń rachunku predykatów. Adam i orzeszki. Joanna Józefowska. Poznań, rok akademicki 2009/2010

Interpretacja Niech U będzie zbiorem formuł takim, że zbiór {p 1,..., p k } jest zbiorem wszystkich symboli predykatywnych, {f 1,..., f l } jest zbior

1. Składnia. Logika obliczeniowa - zadania 1 SKŁADNIA Teoria

Rachunek zdań - semantyka. Wartościowanie. ezyków formalnych. Semantyka j. Logika obliczeniowa. Joanna Józefowska. Poznań, rok akademicki 2009/2010

LOGIKA ALGORYTMICZNA

Rachunek predykatów. Formuły rachunku predykatów. Plan wykładu. Relacje i predykaty - przykłady. Relacje i predykaty

Semantyka rachunku predykatów

Problem. Uzgadnianie wyrażeń rachunku predykatów. Instancja wyrażenia. Podstawienie termu za zmienną. Joanna Józefowska

Uzgadnianie formuł rachunku predykatów

Semantyka rachunku predykatów pierwszego rzędu. Dziedzina interpretacji. Stałe, zmienne, funkcje. Logika obliczeniowa.

Składnia rachunku predykatów pierwszego rzędu

III rok kognitywistyki UAM,

Modele Herbranda. Logika obliczeniowa. Joanna Józefowska. Szukamy modelu. Przykład Problemy. Model Herbranda

METODY DOWODZENIA TWIERDZEŃ I AUTOMATYZACJA ROZUMOWAŃ

Metoda Tablic Semantycznych

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 9. Koniunkcyjne postacie normalne i rezolucja w KRZ

ROZDZIAŁ 1. Rachunek funkcyjny

Wyk lad 14 Formy kwadratowe I

Algebra i jej zastosowania konspekt wyk ladu, czȩść druga

Adam Meissner.

Wyk lad 12. (ii) najstarszy wspó lczynnik wielomianu f jest elementem odwracalnym w P. Dowód. Niech st(f) = n i niech a bedzie

P. Urzyczyn: Materia ly do wyk ladu z semantyki. Uproszczony 1 j. ezyk PCF

Wyk lad 3 Wielomiany i u lamki proste

Adam Meissner SZTUCZNA INTELIGENCJA

Wyk lad 9 Podpierścienie, elementy odwracalne, dzielniki zera

Klasyczny rachunek predykatów

Wyk lad 11 1 Wektory i wartości w lasne

Adam Meissner STUCZNA INTELIGENCJA

Automatyczne dowodzenie twierdzeń metodą rezolucji

Logiczne podstawy informatyki 1. Wojciech Buszkowski. Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki UAM

Wyk lad 4 Dzia lania na macierzach. Określenie wyznacznika

Logika Matematyczna (10)

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 10. Twierdzenie o pełności systemu aksjomatycznego KRZ

Wartości logiczne. Za zdanie b. Powiedzenie studenci miewaja

Rachunek zdań. 2.1 Podstawowe pojęcia

Elementy logiki. Wojciech Buszkowski Wydział Matematyki i Informatyki UAM Zakład Teorii Obliczeń

III rok kognitywistyki UAM,

Język rachunku predykatów Formuły rachunku predykatów Formuły spełnialne i prawdziwe Dowody założeniowe. 1 Zmienne x, y, z...

Logika matematyczna i teoria mnogości (I) J. de Lucas

WYK LAD 2: PODSTAWOWE STRUKTURY ALGEBRAICZNE, PIERWIASTKI WIELOMIANÓW, ROZK LAD FUNKCJI WYMIERNEJ NA U LAMKI PROSTE

vf(c) =, vf(ft 1... t n )=vf(t 1 )... vf(t n ).

Definicja: zmiennych zdaniowych spójnikach zdaniowych:

Programowanie logiczne a negacja

Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji

25 lutego 2013, godzina 23: 57 strona 1. P. Urzyczyn: Materia ly do wyk ladu z semantyki. Logika Hoare a

Matematyka ETId Elementy logiki

1 Logika Zbiory Pewnik wyboru Funkcje Moce zbiorów Relacje... 14

Rozdzia l 10. Najważniejsze normalne logiki modalne

Podstawy matematyki dla informatyków. Logika formalna. Skªadnia rachunku zda« Skróty i priorytety. Wykªad 10 (Klasyczny rachunek zda«) 15 grudnia 2011

Elementy logiki Klasyczny rachunek predykatów

Logika Radosna 5. Jerzy Pogonowski. KRP: tablice analityczne. Zakład Logiki Stosowanej UAM

Elementy logiki matematycznej

Jak logik przewozi kozę przez rzekę?

Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji

Drobinka semantyki KRP

Wyk lad 7 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Predykatów I

Elementy logiki i teorii mnogości Wyk lad 1: Rachunek zdań

Wyk lad 7 Metoda eliminacji Gaussa. Wzory Cramera

Wyk lad 14 Cia la i ich w lasności

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

Ekonomia matematyczna i dynamiczna optymalizacja

Michał Lipnicki (UAM) Logika 11 stycznia / 20

CAŁKI NIEOZNACZONE C R}.

Wykład 11a. Składnia języka Klasycznego Rachunku Predykatów. Języki pierwszego rzędu.

Wprowadzenie do logiki Zdania, cz. III Język Klasycznego Rachunku Predykatów

Wyk lad 3 Wyznaczniki

Kultura logicznego myślenia

Wyk lad 9 Baza i wymiar przestrzeni liniowej

PODSTAWY SZTUCZNEJ INTELIGENCJI

DODATEK 1: Wtedy h(α) = 1 oraz h(β) = 0. Jak pamiętamy ze szkoły, obraz sumy zbiorów jest sumą obrazów tych zbiorów. Mamy zatem:

Twierdzenia Gödla dowody. Czy arytmetyka jest w stanie dowieść własną niesprzeczność?

Logika Stosowana. Wykład 1 - Logika zdaniowa. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2016/2017

1. Klasyczny Rachunek Zdań

Maciej Grzesiak Instytut Matematyki Politechniki Poznańskiej. Całki nieoznaczone

Konsekwencja logiczna

Elementy rachunku lambda. dr hab. inż. Joanna Józefowska, prof. PP 1

Wyk lad 5. Natalia Nehrebecka Stanis law Cichocki. 7 listopada 2015

Logika predykatów pierwszego rzędu PROLOG. Zarządzanie wiedzą. Wykład Reprezentacja wiedzy logika predykatów. Joanna Kołodziejczyk.

Metoda tabel semantycznych. Dedukcja drogi Watsonie, dedukcja... Definicja logicznej konsekwencji. Logika obliczeniowa.

Wyk lad 4 Warstwy, dzielniki normalne

Zagadnienie Dualne Zadania Programowania Liniowego. Seminarium Szkoleniowe Edyta Mrówka

Logika domniemań ang. Default logic (Reiter)

Wyk lad 5 W lasności wyznaczników. Macierz odwrotna

Wprowadzenie do Sztucznej Inteligencji

Indeks odwzorowania zmiennej zespolonej wzgl. krzywej zamknietej

Elementy logiki. Algebra Boole a. Analiza i synteza układów logicznych

W poszukiwaniu kszta ltów kulistych

Wyk lad 4 Macierz odwrotna i twierdzenie Cramera

2. Język klauzul: syntaktyka, semantyka, rezolucja. 2.1 Funkcje i termy

Wyk lad 13 Funkcjona ly dwuliniowe

Wprowadzenie do Sztucznej

Ziemia obraca się wokół Księżyca, bo posiadając odpowiednią wiedzę można stwierdzić, czy są prawdziwe, czy fałszywe. Zdaniami nie są wypowiedzi:

Wyk lad 8 macierzy i twierdzenie Kroneckera-Capellego

Reprezentacja wiedzy w j ezyku logiki

HYBRYDOWE SYSTEMY I LOGIKI

5. Równania różniczkowe zwyczajne pierwszego rzędu

1. Wielomiany Podstawowe definicje i twierdzenia

Np. Olsztyn leży nad Łyną - zdanie prawdziwe, wartość logiczna 1 4 jest większe od 5 - zdanie fałszywe, wartość logiczna 0

WIELOMIANY. ZADANIE 1 (5 PKT) Reszta z dzielenia wielomianu x 3 + px 2 x + q przez trójmian (x + 2) 2 wynosi 1 x. Wyznacz pierwiastki tego wielomianu.

Transkrypt:

Instytut Informatyki Poznań, rok akademicki 2009/2010 1 Postać klauzulowa formu l 2 Regu la rezolucji Regu la rezolucji dla klauzul ustalonych Regu la rezolucji dla klauzul ustalonych a spe lnialność Ogólna regu la rezolucji 3 Ogólna metoda rezolucji Metoda Poprawność i pe lność rezolucji Formu ly ustalone Przedrostkowa koniunkcyjna postać normalna Term oraz atom nazywamy ustalonym wtw, gdy nie zawiera zmiennych. Formu la jest ustalona wtw, gdy nie zawiera ani kwantyfikatorów, ani zmiennych. Formu l e A nazywamy ustalona instancja formu ly A (która nie zawiera kwantyfikatorów), jeśli A można otrzymać z formu ly A przez podstawienie za zmienne formu ly A termów ustalonych. Klauzula C jest klauzula ustalona wtw, gdy jest ustalona instancja klauzuli C, czyli można ja otrzymać z C przez zastapnienie wszystkich zmiennych w C termami ustalonymi. Litera l ustalony jest ustalona instancja litera lu. p(a), f (5) p(a) q(b) A = p(x) q(y) A = p(a) q(b) C = r(x) s(y) C = r(a) s(b) p(a) Formu la jest w koniunkcyjnej postaci normalnej wtw, gdy jest koniunkcja alternatyw litera lów. Klauzula jest w przedrostkowej koniunkcyjnej postaci normalnej wtw, gdy jest postaci: Q 1 x 1 Q 2 x 2... Q n x n M gdzie Q i, i = 1,..., n sa kwantyfikatorami, a M jest formu l a w koniunkcyjnej postaci normalnej, niezawierajac a kwantyfikatorów. Ciag Q 1 x 1 Q 2 x 2... Q n x n jest nazywany przedrostkiem (prefiksem), a M matryca formu ly.

Postać klauzulowa formu l - sprowadzanie formu ly do postaci klauzulowej Formu la zamknieta jest w postaci klauzulowej wtw, gdy jest w przedrostkowej koniunkcyjnej postaci normalnej i jej prefix zawiera wy l acznie kwantyfikatory uniwersalne. x 1 x 2... x n M x y p(x, y) y x p(x, y) Krok 1 Przemianuj zmienne kwantyfikowane w ten sposób, aby żadna zmienna nie wyst epowa la w dwóch kwantyfikatorach. x y p(x, y) w z p(z, w) x y p(x, y) w z p(z, w) Krok 2 Usuń wszystkie binarne operatory logiczne oprócz oraz. x y p(x, y) w z p(z, w) x y p(x, y) w z p(z, w) Krok 3 Przesuń operatory negacji do środka, usuwajac podwójna negacje, tak, aby negacja wystepowa la tylko przy formu lach atomowych. Skorzystaj z równoważnosci: x A(x) x A(x) oraz x A(x) x A(x) x y p(x, y) w z p(z, w)

x y p(x, y) w z p(z, w) Krok 4 (żadna zmienna nie wyst epuje w dwóch kwantyfikatorach!) Wydobadź kwantyfikatory z matrycy stosujac równoważności: A op QxB(x) Qx(A op B(x)) oraz QxA(x) op B Qx(A(x) op B) gdzie op {, }. w( x y p(x, y) z p(z, w)) w z x y ( p(x, y) p(z, w)) w z x y ( p(x, y) p(z, w)) Krok 5 Korzystajac z praw rozdzielczości, przekszta lć matryce formu ly do koniunkcyjnej postaci normalnej. w z x y ( p(x, y) p(z, w)) Notacja w z x y ( p(x, y) p(z, w)) Krok 6 - funkcje Skolema x - kwantyfikator egzystencjalny wystepujacy w formule A, y 1,..., y n zmienne kwantyfikowane uniwersalnie przed x, f nowy symbol funkcyjny o arności n. Usuń x i zastap każde wystapienie zmiennej x termem f (y 1,..., y n ). Jeśli żaden kwantyfikator uniwersalny nie poprzedza x, to zastap x nowa sta l a a (funkcja 0-argumentowa). w x y ( p(x, y) p(g(w), w)) w x ( p(x, f (w, x)) p(g(w), w)) x w ( p(x, f (w, x)) p(g(w), w)) r(a) ( p(x, f (w, x)) p(g(w), w)) r(a) {{ p(x, f (w, x)), p(g(w), w)}, {r(a)}} Formu la jest zbiorem klauzul. Klauzula jest zbiorem litera lów.

Klauzula pusta i pusty zbiór klauzul... Adam i orzeszki Oznaczenia Klauzule pusta oznaczamy przez. Pusty zbiór klauzul oznaczamy. Lemat Klauzula pusta jest niespe lnialna. Formu la pusta jest formula prawdziwa. jedzenie(jab lko) lubi(adam, jab lko), jedzenie(jab lko) lubi(adam, jab lko) Regu la rezolucji dla klauzul ustalonych Terminologia Niech C 1 i C 2 bed a klauzulami ustalonymi, takimi, że l C 1 oraz l C 2. Klauzule C 1 i C 2 nazywamy kolidujacymi i mówimy, że koliduja wzgledem litera lów komplementarnych l i l. Rezolwenta klauzul C 1 i C 2 nazywamy klauzule C postaci C = Rez(C 1, C 2 ) = (C 1 \ {l}) (C 2 \ {l }). Klauzule C 1 i C 2 nazywamy klauzulami macierzystymi dla C. Przypomnienie Klauzula ustalona = klauzula bez kwantyfikatorów i zmiennych. Klauzula = alternatywa litera lów. Litera l = atom lub negacja atomu. Atom = p(lista termów). jedzenie(jab lko) lubi(adam, jab lko), jedzenie(jab lko) lubi(adam, jab lko) Klauzule macierzyste Litera ly kolidujace Rezolwenta

Spe lnialność rezolwenty klauzul spe lnialnych Spe lnialność klauzul macierzystych klauzuli spe lnialnej Twierdzenie Rezolwenta klauzul C 1 i C 2 jest spe lnialna wtedy i tylko wtedy, gdy klauzule C 1 i C 2 sa (równocześnie) spe lnialne. Twierdzenie Rezolwenta klauzul C 1 i C 2 jest spe lnialna wtedy i tylko wtedy, gdy klauzule C 1 i C 2 sa (równocześnie) spe lnialne. Niech I bedzie modelem klauzul C 1 i C 2. Niech l C 1 i l C 2 bed a litera lami kolidujacymi. Jeżeli l jest spe lniony w interpretacji I, to l nie jest spe lniony. Zatem w klauzuli C 2 istnieje inny litera l, który jest spe lniony i wyst epuje w klauzuli C, która jest w ten sposób spe lniona. C 1 = { p(a), r(a, f (a))} C 2 = {p(a), q(a), s(f (a))} C = {q(a), r(a, f (a)), s(f (a))} Niech I bedzie modelem klauzuli C. Niech m C C 1 bedzie litera lem spe lnionym w interpretacji I. Wtedy klauzula C 1 jest spe lniona. Z definicji rezolwenty istnieja klazule kolidujace: l C 1 i l C 2 Rozszerzmy interpretacje I tak, że litera l l nie jest spe lniony w I. Wtedy l jest spe lniony, a zatem również klauzula C 2 jest spe lniona. C 1 = { p(a), r(a, f (a))} C 2 = {p(a), q(a), s(f (a))} C = {q(a), r(a, f (a)), s(f (a))} Ogólna regu la rezolucji Znowu Adam i orzeszki jedzenie(x 1 ) lubi(adam, x 1 ) Niech C 1 i C 2 bed a klauzulami nie majacymi wspólnych zmiennych. Niech l 1 C 1 i l 2 C 2 bed a litera lami takimi, że l 1 i l2 można uzgodnić, a σ niech bedzie ich podstawieniem uzgadniajacym (mgu). Klauzule C 1 i C 2 nazywamy kolidujacymi i mówimy, że koliduja wzgledem litera lów l 1 i l 2. Rezolwenta klauzul C 1 i C 2 nazywamy klauzule postaci: Rez(C 1, C 2 ) = (C 1 σ \ {l 1 σ}) (C 2 σ \ {l 2 σ}) jedzenie(jab lko) jedzenie(kurczak) je(x 1, x 2 ) żyje(x 1 ) jedzenie(x 2 ) je(bogdan, orzeszki) żyje(bogdan) je(bogdan, x 2 ) je(zuzia, x 2 ) σ = {x 1 jab lko } jedzenie(jab lko) lubi(adam, jab lko), jedzenie(jab lko) lubi(adam, jab lko)

Ogólna metoda rezolucji Czy ktoś jeszcze lubi orzeszki? Niech S 0 = S. Za lóżmy, że utworzyliśmy zbiór S i. Wybierz klauzule kolidujace C 1, C 2 S i i niech C = Rez(C 1, C 2 ). Jeśli C jest klauzula pusta, to zakończ: zbiór S jest niespe lnialny. W przeciwnym razie utwórz S i+1 = S i {C}. Jeśli S i+1 = S i dla wszystkich par litera lów kolidujacych, to zakończ wykonywanie: zbiór S jest spe lnialny. jedzenie(x 1 ) lubi(adam, x 1 ) jedzenie(jab lko) jedzenie(kurczak) je(x 2, x 3 ) żyje(x 2 ) jedzenie(x 3 ) je(bogdan, orzeszki) żyje(bogdan) je(bogdan, x 4 ) je(zuzia, x 4 ) lubi(adam, orzeszki) żyje(bogdan) jedzenie(orzeszki) jedzenie(orzeszki) lubi(adam, orzeszki) Adam lubi orzeszki! σ 1 = {x 2 bogdan, x 3 orzeszki} σ 2 = {x 1 orzeszki } Rezolucja - przyk lad Lemat o podnoszeniu p(x 1 ) q(x 1 ) r(x 1, f(x 1 )) p(x 2 ) q(x 2 ) s(f(x 2 )) t(a) p(a) r(a, x 3 ) t(x 3 ) t(x 4 ) q(x 4 ) t(x 5 ) s(x 5 ) q(a) q(a) s(f(a)) s(f(a)) q(a) r(a, f(a)) r(a, f(a)) t(f(a)) s(f(a)) σ 1 = {x 4 a} σ 2 = {x 2 a} σ 3 = {x 1 a} σ 4 = {x 3 f(a)} σ 5 = {x 5 f(a)} σ = {x 1 a, x 2 a, x 3 a, x 4 f(a), x 5 f(a)} Lemat Niech C 1 i C 2 bed a instancjami ustalonymi klauzul C 1 oraz C 2. Niech C bedzie rezolwenta ustalona klauzul C 1 i C 2. Wówczas istnieje rezolwenta C klauzul C 1 oraz C 2 taka, że C jest instancja ustalona C. Rezolucja C 1, C 2 C 1, C 2 C Rezolucja dla klauzul ustalonych C

Przyk lad Poprawność i pe lność rezolucji C 1, C 2 C 1, C 2 Rezolucja C Rezolucja dla klauzul ustalonych C C 1 = p(x) q(x) C 2 = p(f (u)) r(w) σ 1 = {x f (a), u a, w b} C 1 = p(f (a)) q(f (a)) C 2 = p(f (a)) r(b) C = q(f (a)) r(b) σ 2 = {x f (u)} C = q(f (u)) r(w) σ 3 = {u a, w b} Poprawność Jeżeli na podstawie ogólnej metody rezolucji można wyprowadzić klauzule pusta, to zbiór klauzul jest niespe lnialny. Pe lność Jeśli zbiór klauzul jest niespe lnialny, to stosujac ogólna metode rezolucji można wyprowadzić klauzule pusta. Przyk ladowe zadania 1 Wykazać spe lnialność formu ly rachunku predykatów metoda rezolucji. 2 Sprowadzić, podana formu l e rachunku predykatów do postaci klauzulowej.