Logiki wielowartościowe

Podobne dokumenty
Andrzej Wiśniewski Logika II. Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 15. Trójwartościowa logika zdań Łukasiewicza

Algebrę L = (L, Neg, Alt, Kon, Imp) nazywamy algebrą języka logiki zdań. Jest to algebra o typie

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

RACHUNEK ZDAŃ 7. Dla każdej tautologii w formie implikacji, której poprzednik również jest tautologią, następnik także jest tautologią.

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

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

LOGIKA Klasyczny Rachunek Zdań

Andrzej Wiśniewski Logika II. Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki

Paradygmaty dowodzenia

Zasady krytycznego myślenia (1)

Z A G A D N IE N IE R O Z U M IE N IA T R Z E C IE J W A RTO ŚCI L O G IC Z N E J U J. Ł U K A S IE W IC Z A

Struktury formalne, czyli elementy Teorii Modeli

Logika Stosowana. Wykład 2 - Logika modalna Część 2. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2016/2017

Logika I. Wykład 4. Semantyka Klasycznego Rachunku Zdań

Schematy Piramid Logicznych

Myślenie w celu zdobycia wiedzy = poznawanie. Myślenie z udziałem rozumu = myślenie racjonalne. Myślenie racjonalne logiczne statystyczne

Andrzej Wiśniewski Logika II. Wykłady 10b i 11. Semantyka relacyjna dla normalnych modalnych rachunków zdań

Metody dowodzenia twierdzeń i automatyzacja rozumowań Tabele syntetyczne: definicje i twierdzenia

Definicja: alfabetem. słowem długością słowa

Adam Meissner.

Logika intuicjonistyczna

Paradoks wszechwiedzy logicznej (logical omniscience paradox) i wybrane metody jego unikania

Podstawowe Pojęcia. Semantyczne KRZ

Andrzej Wiśniewski Logika II. Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykład 14. Wprowadzenie do logiki intuicjonistycznej

Logika Stosowana. Wykład 7 - Zbiory i logiki rozmyte Część 3 Prawdziwościowa logika rozmyta. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW

Drzewa Semantyczne w KRZ

Elementy logiki matematycznej

SZTUCZNA INTELIGENCJA

Tomasz Bigaj Uwagi o logice trójwartościowej. Filozofia Nauki 5/3,

Elementy logiki i teorii mnogości

Metody dowodzenia twierdzeń i automatyzacja rozumowań Systemy aksjomatyczne I

Kultura logiczna Klasyczny rachunek zdań 2/2

Wykład 6. Reguły inferencyjne systemu aksjomatycznego Klasycznego Rachunku Zdań

Logika formalna wprowadzenie. Ponieważ punkty 10.i 12. nie były omawiane na zajęciach, dlatego można je przeczytać fakultatywnie.

Rachunek zdań. Materiały pomocnicze do wykładu. wykładowca: dr Magdalena Kacprzak

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

Wykład 11b. System aksjomatyczny Klasycznego Rachunku Predykatów. Aksjomaty i reguły inferencyjne

Logika pragmatyczna. Logika pragmatyczna. Kontakt: Zaliczenie:

Lekcja 3: Elementy logiki - Rachunek zdań

Podstawy Sztucznej Inteligencji (PSZT)

Andrzej Wiśniewski Logika II. Wykład 6. Wprowadzenie do semantyki teoriomodelowej cz.6. Modele i pełność

LOGIKA I TEORIA ZBIORÓW

Logika Stosowana. Wykład 2 - Logika modalna Część 3. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2017/2018

Rachunek zdao i logika matematyczna

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Zdań II

Semantyka rachunku predykatów

Andrzej Wiśniewski Logika I Materiały do wykładu dla studentów kognitywistyki. Wykłady 7 i 8. Aksjomatyczne ujęcie Klasycznego Rachunku Zdań

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

1. Wstęp do logiki. Matematyka jest nauką dedukcyjną. Nowe pojęcia definiujemy za pomocą pojęć pierwotnych lub pojęć uprzednio wprowadzonych.

Imię i nazwisko:... OBROŃCY PRAWDY

Przykładowe dowody formuł rachunku kwantyfikatorów w systemie tabel semantycznych

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

Egzamin z logiki i teorii mnogości, rozwiązania zadań

Przykłady zdań w matematyce. Jeśli a 2 + b 2 = c 2, to trójkąt o bokach długości a, b, c jest prostokątny (a, b, c oznaczają dane liczby dodatnie),

MATEMATYKA DYSKRETNA, PODSTAWY LOGIKI I TEORII MNOGOŚCI

Klasyczny rachunek predykatów

ĆWICZENIE 2. DEF. Mówimy, że formuła A wynika logicznie z formuł wartościowanie w, takie że w A. A,, A w KRZ, jeżeli nie istnieje

Zasada indukcji matematycznej

Logika Matematyczna (1)

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

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

Wprowadzenie do logiki Klasyczny Rachunek Zdań część 3

Logika pragmatyczna dla inżynierów

Rachunek logiczny. 1. Język rachunku logicznego.

0.1. Logika podstawowe pojęcia: zdania i funktory, reguły wnioskowania, zmienne zdaniowe, rachunek zdań.

Dalszy ciąg rachunku zdań

Logika Matematyczna (2,3)

Mieczysław Omyła Logika a czas i zmiana. Filozofia Nauki 5/3,

Andrzej Wiśniewski Logika II. Wykłady 9 i 10a. Wybrane modalne rachunki zdań. Ujęcie aksjomatyczne

Rachunek zdań i predykatów

Elementy logiki Klasyczny rachunek zdań. Wojciech Buszkowski Zakład Teorii Obliczeń Wydział Matematyki i Informatyki Uniwersytet im.

METODY DOWODZENIA TWIERDZEŃ I AUTOMATYZACJA ROZUMOWAŃ

I. Podstawowe pojęcia i oznaczenia logiczne i mnogościowe. Elementy teorii liczb rzeczywistych.

WYKŁAD 3: METODA AKSJOMATYCZNA

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Zdań III

Matematyka ETId Elementy logiki

Kultura logiczna Wnioskowania dedukcyjne

Tautologia (wyrażenie uniwersalnie prawdziwe - prawo logiczne)

Klasyczny rachunek zdań 1/2

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

1 Podstawowe oznaczenia

Lista 1 (elementy logiki)

Definicja: zmiennych zdaniowych spójnikach zdaniowych:

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

Indukcja matematyczna

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

Logika i teoria mnogości Wykład Sformalizowane teorie matematyczne

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

O pewnych związkach teorii modeli z teorią reprezentacji

Wstęp do logiki. Klasyczny Rachunek Predykatów I

1 Działania na zbiorach

Informacja o przestrzeniach Sobolewa

Konsekwencja logiczna

Ćwiczenia do rozdziału 2, zestaw A: z książki Alfreda Tarskiego Wprowadzenie do logiki

W pewnym mieście jeden z jej mieszkańców goli wszystkich tych i tylko tych jej mieszkańców, którzy nie golą się

Predykat. Matematyka Dyskretna, Podstawy Logiki i Teorii Mnogości Barbara Głut

Kultura logiczna Klasyczny rachunek zdań 1/2

Metoda Tablic Semantycznych

FUNKCJE. (odwzorowania) Funkcje 1

Pytania i polecenia podstawowe

Transkrypt:

Logiki wielowartościowe Bartosz Piotrowski IV 05

Logika wielowartościowa logika nieklasyczna więcej niż dwie wartości logiczne podobna do klasycznego rachunku zdań

Rys historyczny już Arystoteles nie akceptował w pełni zasady dwuwartościowości (De Interpretatione, rozdz. IX), jednak nie stworzył systemu logicznego, który ucieleśniłby tę ideę na początku XX w. polski logik i filozof, Jan Łukasiewicz, z filozoficznych pobudek, jako pierwszy sformalizował system logiki trójwartościowej niezależnie, mniej więcej w podobnym czasie, Emil Post stworzył swój system logiki trójwartościowej odtąd logika wielowartościowa stała się niezależną dyscypliną tą dziedziną logiki zajmowali się Tarski, Godel, Kleene, Bochvar i wielu innych

Rys historyczny z czasem okazało się, że logiki wielowartościowe mają różne niedostatki; początkowy entuzjazm i zainteresowanie tym tematem osłabło od lat 80-tych logiki wielowartościowe znów są popularnym tematem ze względu na zastosowania w technologii komputerowej i w innych dziedzinach współcześnie ta dziedzina liczy sobie setki artykułów i kilkanaście monografii co roku IEEE organizuje konferencję poświęconą logice wielowartościowej (ISMVL)

Rysunek : Kolumnada filozofów, BUW.

Motywacje filozoficzne Łukasiewicz w swojej mowie rektorskiej inaugurującej rok akademicki 9/3 na UW wyraził swoje stanowisko w sprawie determinizmu i jego powiązań z logiką. Determinizm: zdarzenia przyszłe stanowią fragment rzeczywistości Umiarkowany indeterminizm: nie wszystkie zdarzenia przyszłe stanowią fragment rzeczywistości Zasada dwuwartościowości: każde zdanie jest prawdziwe albo fałszywe Zasada przyczynowości: każde zdarzenie zachodzące w chwili t 0 ma przyczynę istniejącą w chwili t < t 0

Motywacje filozoficzne Łukasiewicz przedstawił i poddał dyskusji dwa znane argumenty za determinizmem: jeden z zasady przyczynowości, drugi z zasady dwuwartościowości. Indeterministyczny pogląd na świat Łukasiewicza doprowadził go do odrzucenia zasady dwuwartościowości.

Motywacje filozoficzne Mogę przyjąć bez sprzeciwu, że moja obecność w Warszawie w pewnej określonej chwili przyszłego roku, np. w południe dnia grudnia, dzisiaj nie jest rozstrzygnięta, ani w sensie pozytywnym, ani wnegatywnym. Jest więc możliwe, ale nie konieczne, że w wymienionej chwili będę obecny w Warszawie. Przy tym założeniu zdanie: Będę w Warszawie w południe dnia grudnia przyszłego roku dzisiaj nie jest ani prawdziwe, ani fałszywe. Gdyby bowiem było dzisiaj prawdziwe, to moja przyszła obecność w Warszawie byłaby konieczna, co sprzeciwia się założeniu; gdyby zaś dzisiaj było fałszywe, to moja przyszła obecność w Warszawie byłaby niemożliwa, co także sprzeciwia się założeniu. Omawiane zdanie nie jest więc dzisiaj ani prawdziwe, ani fałszywe, toteż musi mieć jakąś trzecią wartość, różną od 0, czyli od fałszu i od, czyli od prawdy. Wartość tę możemy oznaczyć jako /; jest to możliwość, która występuje obok fałszu i prawdy jako trzecia wartość. Rozumowaniu temu zawdzięcza swoje powstanie trójwartościowy system rachunku zdań. (Łukasiewicz 930)

Tabela prawdziwościowa logiki trójwartościowej Łukasiewicza Łukasiewicz: Poszukiwane równości przyjąłem na podstawie wnikliwych rozważań, które były dla mnie mniej lub bardziej oczywiste. W ten sposób doszedłem w końcu do utworzenia trójwartościowego systemu rachunku zdań, zdefiniowanego za pomocą następującej matrycy: 0 0 0 0 Czym się kierowano wypełniając powyższą tabelę?

Tabela prawdziwościowa logiki trójwartościowej Łukasiewicza Trzy wartości logiczne można interpretować następująco: 0 = {F }, = {T, F }, = {T } Naturalna zasada obliczania zbioru wartości dla ϕ φ: weź po jednej wartości ze zbiorów przypisanych ϕ oraz φ i oblicz wartość logiczną wg KRZ. Wyczerp tak wszystkie możliwości. Dla ϕ podobnie. W ten sposób otrzymujemy: {F } {T, F } {T } {F } {T } {T } {T } {T } {T, F } {T, F } {T, F } {T } {T, F } {T } {F } {T, F } {T } {F } Jednak ta tabela różni się od poprzedniej w miejscu {T, F } {T, F }. Dlaczego? Bo Łukasiewicz chciał, aby zgodnie z intuicją ϕ ϕ było tautologią.

Tabela prawdziwościowa logiki trójwartościowej Łukasiewicza Pozostałe spójniki logiczne definiujemy następująco: ϕ φ = (ϕ φ) φ ϕ φ = ( ϕ φ) ϕ φ = (ϕ φ) (φ ϕ) Tabele dla tych spójników prezentują się następująco: 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

Problemy interpretacyjne Dodatkowa wartość w logice trójwartościowej Łukasiewicza ma intuicyjnie oznaczać, że dane zdanie jest niezdeterminowane czy też nieokreślone. Jednak pojawia się problem, gdy np. weźmiemy zdania takie jak: ϕ ϕ ϕ ϕ Jeśli ϕ ma wartość logiczną, to według tabeli na poprzednim slajdzie obydwa powyższe zdania mają wartość logiczną, co jest niezgodne z intuicją.

Problemy interpretacyjne Ogólnie mówiąc, z logikami wielowartościowymi jest problem taki, że są one stworzone po to, by modelować pojęcia takie jak: niepewność, nieokreśloność, itp. i jednocześnie chcą zachować zasadę prawdziwościowości, czyli zasadę mówiącą, że wartość logiczna formuły zależy tylko od wartości logicznej jej podformuł. Dużo lepiej do modelowania takich pojęć nadaje się rachunek prawdopodobieństwa, w którym zasada prawdziwościowości nie obowiązuje, mianowicie jeśli zdarzenia A i B nie są niezależne, to P(A B) nie zależy w prosty sposób od wartości P(A) i P(B). Natomiast w logice, również wielowartościowej, wartość logiczna formuły ϕ φ w pełni zależy od wartości logicznych formuł ϕ oraz φ.

Metoda matrycowa budowania systemu logicznego Matrycą logiczną nazywamy czwórkę uporządkowaną M = [A, D, c, n], gdzie A, D to zbiory, D A, c : A A A, n : A A. Elementy zbioru A nazywamy stopniami prawdziwości, natomiast elementy zbioru D nazywamy wyróżnionymi. Wartościowaniem dla matrycy M = [A, D, c, n] nazywamy funkcję v : FORM A taką, że v(ϕ φ) = c(v(ϕ), v(φ)) oraz v( ϕ) = n(v(ϕ)). Formuła zdaniowa ϕ spełnia matrycę logiczną M jeśli dla każdego wartościowania v dla tej matrycy zachodzi v(ϕ) D. Piszemy wówczas = M. E(M) := {ϕ: = M ϕ}. Piszemy X = M ϕ gdy X FORM, ϕ FORM oraz dla każdego wartościowania v dla matrycy M zachodzi: v(x ) D v(ϕ) D. Cn(X) := {φ: X = M φ}

Logiki n-wartościowe i -wartościowe Łukasiewicza Łukasiewicz uogólnił swoją konstrukcję na więcej niż 3 wartości logiczne. n-wartościowy system L n rachunku zdań, (gdzie n N + lub n = ℵ 0, lub n = ℵ ) to zbiór wszystkich zdań spełniających matrycę M = [A, D, c, n], przy czym jeśli n = to A = jeśli < n < to A = 0 k<n { k n } jeśli n = ℵ 0 to A = [0, ] Q jeśli n = ℵ to A = [0, ] D = {} c(x, y) = min (, x + y) n(x) = x

Zauważmy, że: L = FORM L = zbiór tautologii klasycznego rachunku zdań Wiele spośród tautologii klasycznego rachunku zdań nie należy do L n dla n >. Przykładami takowych są: ϕ ϕ (ϕ ϕ) (ϕ φ) ϕ φ (ϕ φ) (φ θ) (ϕ θ) Natomiast każda formuła zdaniowa należąca do L n dla n > jest tautologią klasycznego rachunku zdań. Twierdzenie (Lindenbaum) Niech < n, m <. Wówczas n m L m L n

Twierdzenie L ℵ0 = n N + L n Twierdzenie Niech M = [A, D, c, n] będzie matrycą taką, że A [0, ], A =, D = {}, c(x, y) = min (, x + y), n(x) = x. Wówczas E(M) = L ℵ0 Wniosek L ℵ0 = L ℵ

Twierdzenie Niech n będzie liczbą pierwszą. Wówczas dla każdej formuły zdaniowej ϕ należącej do FORM \ L n zachodzi jedna z poniższych możliwości: Cn(L n {ϕ}) = FORM Cn(L n {ϕ}) = L

Aksjomatyzowalność logiki wielowartościowej Tarski i Łukasiewicz udowodnili następujące Twierdzenie Dla każdego n N + oraz n = ℵ 0 logika L n jest skończenie aksjomatyzowalna. Niemniej jednak znalezienie konkretnych aksjomatów dla L n jest przeważnie bardzo trudne. Udało się to zrobić m.in. dla L 3 i L ℵ0

Aksjomatyzowalność logiki wielowartościowej Zakładamy regułę podstawiania i modus ponens. Łukasiewicz i Tarski w pracy z 930 pokazali, że aksjomatami L 3 są:. ϕ (φ ϕ). (ϕ φ) ((φ θ) (ϕ θ) 3. ( ϕ φ) (φ ϕ) 4. ((φ φ) φ) φ Natomiast w roku 958 niezależnie od siebie Meredith i Chang udowodnili, że aksjomatami L ℵ0 są:. ϕ (φ ϕ). (ϕ φ) ((φ θ) (ϕ θ) 3. ( ϕ φ) (φ ϕ) 4. ((ϕ φ) φ) ((φ ϕ) ϕ)

Aksjomatyzowalność logiki wielowartościowej Widząc dwa poprzednie przykłady powstaje naturalne pytanie, czy dla każdej matrycy logicznej M = [A, D, c, n] relacja = M jest skończenie aksjomatyzowalna? Okazuje się, że nie. Kontrprzykład podał Wroński w 979. Wygląda on następująco: A = {0,, }, D = {}, funkcja c : A A A jest dana następującą macierzą: c 0 0 0

Funkcje definiowalne w logikach wielowartościowych Obok aksjomatyzowalności zagadnienie funkcji definiowalnych jest jednym z podstawowych w logikach wielowartościowych. Jak wiadomo, klasyczny rachunek zdań jest funkcyjnie zupełny, tzn. można w nim używając jego spójników logicznych i zdefiniować każdą funkcję boolowską. Powiemy, że matryca logiczna M = [A, D, c, n] jest funkcyjnie zupełna, jeśli każda funkcja f : A k A da się zdefiniować jako formuła ϕ( x), wyrażalna przy użyciu spójników c, n i zmiennych zdaniowych.

Funkcje definiowalne w logikach wielowartościowych Łatwo widać, że logiki L n, n > nie są funkcyjnie zupełne. Więc które funkcje są definiowalne w L n? Mowi o tym następujące Twierdzenie m-argumentowa funkcja f : {0, n,..., } {0, n,..., } jest definiowalna w L n wtedy i tylko wtedy, gdy dla każdego ciągu a długości m zachodzi NWD(a (n ), a (n ),..., a m (n ), m) (n )f ( a)

Funkcje definiowalne w logikach wielowartościowych Powiemy, że logika jest funkcyjnie prezupełna, jeśli wystarczy dodać do niej jedną funkcję, która nie jest w niej definiowalna, aby stał się funkcyjnie zupełna. Twierdzenie Logika L n jest funkcyjnie prezupełna wtedy i tylko wtedy, gdy n jest liczbą pierwszą.

Zastosowania Swego czasu logiki wielowartościowe straciły na popularności i stały się rodzajem ciekawostki, m.in. dlatego, że nie spełniły początkowych oczekiwań związanych z zastosowaniami filozoficznymi. Stały się ciekawym obszarem badań dla matematyków i takim by pozostały, nimniej jednak z czasem okazało się, że z powodzeniem można je stosować w różnych dziedzinach takich jak: sprzęt elektroniczny - gdy mamy do dyspozycji więcej niż dwa stany, np. kilka poziomów napięcia elektrycznego paradoks stosu sztuczna inteligencja - niepewność informacji, zbiory rozmyte bazy danych - reprezentowanie braku danych optymalizacja problemów binarnych lingwistyka - problem presupozycji