逻辑智能体-人工智能培训课件

人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou逻辑智能体逻辑智能体 Logical Agents（知识，推理）（知识，推理）Chapter 71人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou逻辑智能体逻辑（基于知识）智能体 Logic(Knowledge-Based)agents通用知识 当前的感知 在决定动作前推理(infer)出当前状态的隐含状况这在部分可观察环境中至关重要3人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou要点基于知识的智能体 Knowledge-based agents怪兽世界 Wumpus world逻辑 Logic in general命题逻辑与一阶逻辑 Propositional and first-order logic推理，合法，等价，可满足模式推理 Reasoning patterns 归结 Resolution前向/后向链 Forward/backward chaining4人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou知识和推理 Knowledge&Reasoning知识库 knowledge base(KB):智能体所知道的一系列知识根据推理的规则（rules of inference）由旧的事实推出新事实逻辑 Logic 表示知识，并进行推理5人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou知识库知识库 Knowledge Base知识库:一系列 语句 以一种 知识表示语言 的格式来 表示（有关世界的）断言基于知识的智能体:Tell it what it needs to know.Ask it what to do 应遵循推理的规则由知识库得到答案telltellaskask6人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou通用的基于知识智能体 Generic KB-Based Agent7人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou基于知识智能体的特性能够:表示状态和动作综合新的感知更新关于世界的内部认识推导出世界的隐含性质推导出适合的动作8人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.OuMine SweeperDesign a logical agent to play minesweeper9人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou怪兽问题 Wumpus World怪兽怪兽怪兽怪兽WumpusWumpus11人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou怪兽问题的怪兽问题的 PEAS 描述描述Performance measure 性能度量gold:+1000,death:-1000-1 per step,-10 for using the arrowEnvironment 环境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 传感:Stench,Breeze,Glitter,Bump,ScreamActuators 执行:Left turn,Right turn,Forward,Grab,Release,Shoot12人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 Dr.OuWhat is a logic?一种格式化的语言语法 Syntax 怎样的表达是合法的语义 Semantics 一个合法的表达式表示什么样的意义逻辑中每一条语句的真值都对应着世界里的一种可能例如算数语言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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou蕴涵蕴涵Entailment蕴涵 Entailment 意味着一个东西跟随另外一个东西:KB 知识库 KB 蕴涵语句 当且仅当 KB 为真的所有情况里也为真例如 一条语句的知识库KB“the Giants won and the Reds won”蕴涵“The Giants won”.又如,x+y=4 蕴涵 4=x+y蕴涵其实就是语句之间基于语义的一种关系18人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou模型模型 models逻辑学家的就是以模型的方式来进行思维的如果在m中为真，则m是语句的一个模型M()表示语句的所有模型的集合则 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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou怪兽问题里的蕴涵Entailment in the wumpus world为说明方便，对Wumpus world进行简化，只考虑有关陷阱的模型下图为探测到方格1,1什么都没有，然后向右到方格2,1，感知到2,1有微风之后的情形 20人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.OuWumpus models IAll possible models(exactly 8)in this reduced Wumpus world.PitBreeze21人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.OuWumpus models IIKB=怪兽世界的规则由感知得到的观察22人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.OuWumpus models III1=“1,2 is safe”,KB 1,通过模型检验（model checking）得证23人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.OuWumpus models IV2=2,2 is safe,KB 224人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou推理过程Inference ProceduresKB i 即 语句通过过程i从KB导出可靠 Soundness:只要 KB i,就有KB 为真，则称i 是可靠的(推理不会出错，但不一定能够导出所有的正确结论)完备 Completeness:只要KB,就有KB i 为真，则称i 是完备的(所有的正确结论都会被导出，但是可能会导出一些多余的错误结论)25人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou语义透视图语义透视图当知识库KB为真时，由一个可靠的推理过程导出的语句也一定是为真的26人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.Ou命题逻辑:语法命题逻辑是最简单的逻辑命题符号 P1,P2 等，表示语句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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou命题逻辑:语义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命题逻辑不要求S1和S2之间存在任何相关性或因果关系；如果S1为真，则我主张S2为真，否则我不做任何声明28人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 Dr.OuTruth tables for connectives29人工智能原理2010年春季 广西大学 计算机学院 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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou通过枚举进行推理Inference by enumeration所有模型的枚举是可靠和完备的对于n 个命题符号，枚举所有模型的时间复杂度为 O(2n).因此需要一个更为聪明的推理！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 广西大学 计算机学院 Dr.Ou32