人工智能导论

孔德川

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 1.1人工智能的概念
    • 1.2 1.2人工智能发展简史
    • 1.3 1.3人工智能发展现状和趋势
    • 1.4 1.4课程定位及要求
  • 2 第二章 知识表示
    • 2.1 2.1知识表示概述
    • 2.2 2.2一阶谓词逻辑知识表示
    • 2.3 2.3产生式知识表示
    • 2.4 2.4框架知识表示
  • 3 第三章 自动推理与专家系统
    • 3.1 3.1引言
    • 3.2 3.2确定性推理
    • 3.3 3.3不确定性推理
    • 3.4 3.4专家系统简介
  • 4 第四章 知识图谱
    • 4.1 4.1知识图谱概念和历史
    • 4.2 4.2经典的知识图谱
    • 4.3 4.3知识图谱的应用
  • 5 第五章 搜索技术
    • 5.1 5.1引言
    • 5.2 5.2状态空间图模型
    • 5.3 5.3盲目搜索方法
    • 5.4 5.4启发式搜索方法
    • 5.5 5.5博弈搜索
  • 6 第六章 群智能算法
    • 6.1 6.1引言
    • 6.2 6.2遗传算法
    • 6.3 6.3蚁群算法
  • 7 第七章  机器学习
    • 7.1 7.1 引言
    • 7.2 7.2 监督学习
    • 7.3 7.3 无监督学习
    • 7.4 7.4 弱监督学习
    • 7.5 7.5 强化学习
  • 8 第八章  人工神经网络与深度学习
    • 8.1 8.1 引言
    • 8.2 8.2 感知器算法
    • 8.3 8.3 前馈神经网络与BP算法
    • 8.4 8.4 卷积神经网络
3.2确定性推理
反向演绎与归结原理
根据上一小节中我们对人类推理特点做出的分析,要想用计算机模拟人类的推理过程, 可行的方案就是采用反向演绎的推理方法。
反向演绎从待证目标出发,因此能够避免在推理的每一步都产生大量的无用事实,但在规则量很大时,仍然需要逐一计算规则的匹配,非常缓慢低效。

该问题在 1965 年,由 Robinson 提出归结原理后得以解决。归结原理也因此成为自动定理证明的理论基础。其本质与反向演绎类似,同样从待证目标出发,只是,归结原理采用的是反证法。

归结原理用于自动推理
• 归结原理如何用于自动推理呢?答案是,用反证法。为了解释这个过程,我们先看几条前提假设。
– (1)证明一个命题 P 成立,等价于证明其逆命题 ¬P 不成立。
– (2)一个已知为真的事实集,其内部不包含矛盾。
– (3)如果将一个命题加入事实集,并且导致事实集出现矛盾,则原命题不成立。
– (4) 常见的矛盾形式,是 :P ∧ ¬P =>□ 一旦事实集中出现空符号□,则认为事实集中存在矛盾。

归结原理用于自动推理
• 有了上面几条假设,我们可以设想,从目标的待证命题出发:
– 将待证命题 P 取逆命题,
– 将逆命题 ¬P 作为“事实”加入已知为真的事实集中,
– 如果我们在这样的事实集中推导出 □,则该事实集存在矛盾,
– 则证明逆命题 ¬P 不成立,命题 P 成立
• 如何推导出□呢?这里利用了归结原理。
– 归结原理是在一个事实集中导出矛盾的 快方式,每归结一步,事实集都在简化而不是变复杂。这就有利于□的推导。
– 另外,归结原理的目标单一,只要在事实集中推导出□,问题就解决,而与具体证明问题无关,因此是一个通用方法。

归结推理的自动化问题
• 至此我们初步建立起用归结原理实现定理证明的完整框架,包括:
–用标准谓词子句形式建立知识库
–用反证法,从待证目标开展推理
–用归结原理,尝试寻找知识库中的□
• 但这个过程还不是自动化的。还缺少一个环节:
–如何在知识库选择正文字、负文字进行消解。
–目前由人工来选择,且不同的选择方式,会导致推理效率存在差异。
–如果有某种方法可以自动化文字选择过程,则整个证明就可以自动化了。