Bài giảng Các hệ thống thông minh nhân tạo và ứng dụng - Chương 5: Logic

Bài giảng Các hệ thống thông minh nhân tạo và ứng dụng - Chương 5: Logic có nội dung trình bày tổng quan về logic, logic mệnh đề, ngôn ngữ logic, các thành phần của hệ thống logic,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!

CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH NHÂN TẠO & ỨNG DỤNG Logic THS BÙI THỊ DANH BM.KHMT, KHOA CNTT, ĐH.KHTN TP.HCM Nội dung Tổng quan Logic mệnh đề Logic bậc Lịch sử phát triển Thế kỉ TCN, Aristotle phát minh logic tam đoạn luận, hệ thống suy diễn hình thức 1879, logic mệnh đề đại phát triển Gottlob Frege Logic mô hình chủ đạo lĩnh vực trí tuệ nhân tạo trước năm 1990s ◦ 1956, Allen Newell Herbert Simon demo “Logic Theorist”, chương trình AI sử dụng heuristic chứng minh 38 định lí số 52 định lý “Principa Mathematica” Whitehead Russell Allen Newell ◦ 1965, J Alan Robinson phát minh phương pháp chứng minh hợp giải ◦ 1972, Alain Colmerauer phát triển ngôn ngữ Prolog Herbert Simon Lịch sử phát triển Ngày nay, logic khơng cịn mơ hình ưa thích phát triển xác suất máy học Các nguyên nhân: ◦ Xác định, không xử lý trường hợp khơng chắn; mơ hình xác suất có ◦ Là mơ hình dựa luật cứng nhắc; máy học tự động điều chỉnh mơ hình dựa vào liệu Ưu điểm logic cung cấp diễn đạt ý nghĩa súc tích Ứng dụng: trợ lí ảo Đưa thơng tin Đặt câu hỏi Sử dụng ngôn ngữ tự nhiên Sắp xếp thông tin không đồng Lập luận với thơng tin có Ngơn ngữ tự nhiên Ví dụ: ◦ Một hào tốt đồng xu ◦ Đồng xu tốt xu ◦ Do đó, hào tốt xu Ví dụ ◦ Một xu tốt khơng có ◦ Khơng có tốt hịa bình giới ◦ Do đó, xu tốt hịa bình giới ?!? Ngôn ngữ logic Là dạng ngôn ngữ hình thức thích hợp cho việc mơ tả tri thức tường thuật (declarative knowledge) dễ dàng kết nối với ngôn ngữ tự nhiên Các loại ngôn ngữ logic: ◦ Logic mệnh đề (propositional logic) ◦ Logic vị từ (predicate logic): logic bậc ◦… Hai mục tiêu logic Biểu diễn tri thức giới Lập luận dựa tri thức có Cho máy tính Các thành phần hệ thống logic Cú pháp (syntax) Ngữ nghĩa (Semantic) Cơng thức (formula) Mơ hình(models) PP suy dẫn (entailment methods) Các thành phần hệ thống logic Cú pháp: định nghĩa công thức hợp lệ ◦ Ví dụ: Rain ∧ 𝑊𝑒𝑡 Ngữ nghĩa: với cơng thức, ý nghĩa gì? Ngữ nghĩa xác định mơ hình (hay cấu hình giới) ◦ Ví dụ: Wet Rain 1 Luật suy diễn: cho công thức 𝑓, cơng thức 𝑔 thêm vào mà khơng thay đổi ngữ nghĩa ◦ Ví dụ: cho Rain ∧ 𝑊𝑒𝑡, dẫn xuất thêm Rain 10 Suy diễn lùi (Backward chaining) Ý tưởng: quay lùi từ câu hỏi Q ◦ Kiểm tra xem Q biết chưa, hay ◦ Chứng minh cách suy diễn lùi tất tiền đề luật rút Q Tránh lặp vô tận: kiểm tra xem mục tiêu phụ nằm ngăn xếp mục tiêu hay chưa Tránh lặp lại công việc: kiểm tra xem mục tiêu phụ ◦ Đã chứng minh đúng, hay ◦ Đã thất bại 59 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 60 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 Q? P? P Q 61 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 Q? P? L? PQ LM P 62 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 Q? P? L? A? PQ LMP ABL  63 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 Q? P? L? A? B? PQ LM P AB L   64 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 PQ LMP Q? P? L?  A? B?   65 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 PQ LM P Q? P? L?  A? B? M? L? B?   LBM 66 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵 PQ LMP Q? P? L?  A? B? M?  L? B?     67 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵   Q? P? L?  A? B? M?  L? B?     68 Suy diễn lùi (Backward chaining) 𝑃→𝑄 𝐿∧𝑀 →𝑃 𝐵∧𝐿 →𝑀 𝐴∧𝑃 →𝐿 𝐴∧𝐵 →𝐿 𝐴 𝐵   Q? P? L?  A? B? M?  L? B?     69 Ví dụ Chứng minh 𝑬 từ KB bên KB 𝐴∧𝐵 →𝐶 • E? 𝐶∧𝐷 →𝐸 • C? 𝐴∧𝐵 →𝐶 𝐶∧𝐷 →𝐸 • A? Cho trước 𝐶∧𝐹 →𝐺 • B? Cho trước 𝐴 𝐵 • D? Cho trước 𝐷 70 Ví dụ Cho luật kiện sau ◦ IF nóng AND có khói THEN có lửa ◦ IF chng báo cháy reo THEN có khói ◦ IF có lửa THEN bật vịi phun nước cứu hỏa ◦ chng báo cháy reo ◦ nóng Chứng minh hành động bật vòi phun nước cứu hỏa xảy 71 Tổng kết Hiểu rõ khái niệm logic, vai trò ứng dụng Nắm vững kiến trúc hệ thống logic, gồm: cú pháp, ngữ nghĩa phương pháp suy diễn Hiểu rõ logic mệnh đề: thành phần phương pháp suy dẫn Từ đó, vận dụng thành thạo phương pháp suy dẫn: ◦ Hợp giải Robinson: KB dạng CNF ◦ Suy diễn tiến, suy diễn lùi: KB dạng Horn 72 Tài liệu tham khảo Cơ sở Trí tuệ Nhân tạo, Lê Hồi Bắc, Tơ Hồi Việt, NXB Khoa học & Kỹ thuật Slide giảng Trí tuệ nhân tạo, GV Tơ Hoài Việt, GV Lê Ngọc Thành, Khoa CNTT, ĐH KHTN TP.HCM Artificial Intelligence: A Modern Approach, 3rd Edition, S Russel and P Norvig, Pearson Education Inc., 2010 Techniques in Artificial Intelligence (SMA 5504) , MIT OpenCourseWare, Massachusetts Institute of Technology Artificial Intelligence: Principles and Techniques, Stanford courses, Autumn 2015 73 ... đề (propositional logic) ◦ Logic vị từ (predicate logic) : logic bậc ◦… Hai mục tiêu logic Biểu diễn tri thức giới Lập luận dựa tri thức có Cho máy tính Các thành phần hệ thống logic Cú pháp (syntax)... Tổng quan Logic mệnh đề Logic bậc Lịch sử phát triển Thế kỉ TCN, Aristotle phát minh logic tam đoạn luận, hệ thống suy diễn hình thức 1879, logic mệnh đề đại phát triển Gottlob Frege Logic mô... Logic mô hình chủ đạo lĩnh vực trí tuệ nhân tạo trước năm 1990s ◦ 1956, Allen Newell Herbert Simon demo ? ?Logic Theorist”, chương trình AI sử dụng heuristic chứng minh 38 định lí số 52 định lý “Principa