G-逻辑智能体-人工智能(AI)

人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou1逻辑智能体LogicalAgents（知识，推理）Chapter7人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou2“ThinkingRationally”Computationalmodelsofhuman“thought”processesComputationalmodelsofhumanbehaviorComputationalsystemsthat“think”rationallyComputationalsystemsthatbehaverationally人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou3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人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou4要点基于知识的智能体Knowledge-basedagents怪兽世界Wumpusworld逻辑Logicingeneral命题逻辑与一阶逻辑Propositionalandfirst-orderlogic•推理，合法，等价，可满足•模式推理Reasoningpatterns—归结Resolution—前向/后向链Forward/backwardchaining人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou5知识和推理Knowledge&Reasoning知识库knowledgebase(KB):智能体所知道的一系列知识根据推理的规则（rulesofinference）由旧的事实推出新事实逻辑Logic表示知识，并进行推理人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou6知识库KnowledgeBase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:Tellitwhatitneedstoknow.Askitwhattodo应遵循推理的规则由知识库得到答案tellask人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou7通用的基于知识智能体GenericKB-BasedAgent人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou8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•推导出适合的动作人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou9MineSweeperDesignalogicalagenttoplayminesweeper人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou10PEASAnalysisMineSweeperPerformancemeasure•+1foreachminecorrectlyidentified,-1forincorrectlyidentifyingamine,-1000forselectingalocationcontainingamine,+1000foridentifyingallmines.Environment•9x9board,eachsquarehasaminewithprobability0.1Actuators•Agentcanmarkalocationascontainingamine,canmarkalocationasunknown,orselectalocationforviewingSensors•Agentcansensethenumberofminessurroundingadjacentlocations•Agentknowsnumberofminesremaining人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou11怪兽问题WumpusWorld怪兽Wumpus人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou12怪兽问题的PEAS描述Performancemeasure性能度量•gold:+1000,death:-1000•-1perstep,-10forusingthearrowEnvironment环境•Squaresadjacenttowumpusaresmelly•Squaresadjacenttopitarebreezy•Glitteriffgoldisinthesamesquare•Shootingkillswumpusifyouarefacingit.Itscreams•Shootingusesuptheonlyarrow•Grabbingpicksupgoldifinsamesquare•Releasingdropsthegoldinsamesquare•YoubumpifyouwalkintoawallSensors传感:Stench,Breeze,Glitter,Bump,ScreamActuators执行:Leftturn,Rightturn,Forward,Grab,Release,Shoot人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou13Wumpusworld的特征FullyObservableNo–onlylocalperceptionDeterministicYes–outcomesexactlyspecifiedEpisodicNo–thingswedohaveanimpact.StaticYes–WumpusandPitsdonotmoveDiscreteYesSingle-agentYes–Wumpusisessentiallyanaturalfeature人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou14ExploringtheWumpusWorld1.TheKBinitiallycontainstherulesoftheenvironment.2.[1,1]Thefirstperceptis[none,none,none,none,none],Movetosafecelle.g.2,13.[2,1]Breezeindicatesthatthereisapitin[2,2]or[3,1]4.Returnto[1,1]totrynextsafecell人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou15ExploringtheWumpusWorld[1,2]Stenchincell:wumpusisin[1,3]or[2,2]YET…notin[1,1]Thus…notin[2,2]orstenchwouldhavebeendetectedin[2,1]Thus…wumpusisin[1,3]Thus…[2,2]issafebecauseoflackofbreezein[1,2]Thus…pitin[3,1]Movetonextsafecell[2,2]人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou16ExploringtheWumpusWorld[2,2]DetectnothingMovetounvisitedsafecelle.g.[2,3][2,3]Detectglitter,smell,breezeThus…pickupgoldThus…pitin[3,3]or[2,4]人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou17Whatisalogic?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=yisasentence,x2+yisnotasentence•X+2=yistrueinaworldwherex=7andy=1•X+2=yisfalseinaworldwherex=0andy=6人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou18蕴涵Entailment蕴涵Entailment意味着一个东西跟随另外一个东西:KB╞α知识库KB蕴涵语句α当且仅当KB为真的所有情况里α也为真•例如一条语句的知识库KB“theGiantswonandtheRedswon”蕴涵“TheGiantswon”.•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人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou19模型models逻辑学家的就是以模型的方式来进行思维的如果α在m中为真，则m是语句α的一个模型M(α)表示语句α的所有模型的集合则KB╞αiffM(KB)M(α)•例如KB=GiantswonandRedswonα=Giantswon人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou20怪兽问题里的蕴涵Entailmentinthewumpusworld为说明方便，对Wumpusworld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]有微风之后的情形人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou21WumpusmodelsIAllpossiblemodels(exactly8)inthisreducedWumpusworld.PitBreeze人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou22WumpusmodelsIIKB=怪兽世界的规则＋由感知得到的观察人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou23WumpusmodelsIIIα1=“[1,2]issafe”,KB╞α1,通过模型检验（modelchecking）得证人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou24WumpusmodelsIVα2=[2,2]issafe,KB╞α2人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou25推理过程InferenceProceduresKB├iα即语句α通过过程i从KB导出可靠Soundness:只要KB├iα,就有KB╞α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╞α,就有KB├iα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)人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou26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也一定是为真的人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou27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IfSisasentence,Sisasentence(negation)IfS1andS2aresentences,S1S2isasentence(conjunction)IfS1andS2aresentences,S1S2isasentence(disjunction)IfS1andS2aresentences,S1S2isasentence(implication)IfS1andS2aresentences,S1S2isasentence(biconditional)人工智能原理2010年春季广西大学计算机学院Dr.Ou28命题逻辑:语义Eachmodel/worldspecifiestrueorfalseforeachpropositionsymbolE.g.P1,2P2,2P3,1falsetruefalseWiththesesymbols,8possiblemodels,canbeenumeratedautomatically.Rulesforevaluatingtruthwithrespecttoamodelm:SistrueiffSisfalseS1S2istrueiffS1istrueandS2istrueS1