Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

Братко Иван

 родитель( Z, X),

 родитель( Z, Y),

 женщина( X).

Обратите внимание на способ, с помощью которого выражается требование "у X и Y есть общий родитель". Была использована следующая логическая формулировка: "некоторый Z должен быть родителем X и этот же самый Z должен быть родителем Y". По-другому, менее красиво, можно было бы сказать так: "Z1 - родитель X, Z2 - родитель Y и Z1 равен Z2".

Теперь

можно спросить:

?- сестра( энн, пат).

Как и ожидается, ответ будет "

yes

" (да) (см. рис. 1.1). Мы могли бы заключить отсюда, что определенное нами отношение

сестра

работает правильно. Тем не менее в нашей программе есть маленькое упущение, которое обнаружится, если задать вопрос: "Кто является сестрой Пат?"

?- сестра( X, пат).

Система найдет два ответа, один из которых может показаться неожиданным:

X = энн;

X = пат

Получается, что Пат — сестра себе самой?! Наверное, когда мы определяли отношение

сестра

, мы не имели этого ввиду. Однако ответ Пролога совершенно логичен, поскольку он руководствовался нашим правилом, а это правило ничего не говорит о том, что, если X — сестра Y, то X и Y не должны совпадать. Пролог (с полным правом) считает, что X и Y могут быть одним и тем же объектом и в качестве следствия из этого делает вывод, что любая женщина, имеющая родителя, является сестрой самой себе.

Чтобы исправить наше правило о сестрах, его нужно дополнить утверждением, что X и Y должны различаться. В следующих главах мы увидим, как это можно сделать, в данный же момент мы предположим, что отношение

различны

уже известно пролог-системе и что цель

различны( X, Y)

достигается тогда и только тогда, когда X и Y не равны. Усовершенствованное правило для отношения

сестра

примет тогда следующий вид:

сестра( X, Y) :-

 родитель( Z, X),

 родители( Z, Y),

 женщина( X),

 различны( X, Y).

Некоторые важные моменты этого раздела:

• Пролог-программы можно расширять, добавляя в них новые предложения.

• Прологовские предложения бывают трех типов: факты, правила и вопросы.

• Факты содержат утверждения, которые являются всегда, безусловно верными.

• Правила содержат утверждения, истинность которых зависит от некоторых условий.

• С помощью вопросов пользователь может спрашивать систему о том,

какие утверждения являются истинными.

• Предложения Пролога состоят из головы и тела. Тело — это список целей, разделенных запятыми. Запятая понимается как конъюнкция.

• Факты — это предложения, имеющие пустое тело. Вопросы имеют только тело. Правила имеют голову и (непустое) тело.

• По ходу вычислений вместо переменной может быть подставлен другой объект. Мы говорим в этом случае, что переменная конкретизирована.

Предполагается, что на переменные действует квантор всеобщности, читаемый как "для всех…". Однако для переменных, появляющихся только в теле, возможны и другие формулировки. Например,

имеетребенка( X) :- родитель( X, Y).

можно прочитать двумя способами:

(а) Для всех X и Y,

если X — отец Y, то

X имеет ребенка.

(б) Для всех X,

X имеет ребенка, если

существует некоторый Y, такой, что

X — родитель Y.

Упражнения

1.3. Оттранслируйте следующие утверждения в правила на Прологе:

(a) Всякий, кто имеет ребенка, — счастлив (введите одноаргументное отношение

счастлив

).

(b) Всякий X, имеющий ребенка, у которого есть сестра, имеет двух детей (введите новое отношение

иметьдвухдетей

).

1.4. Определите отношение

внук

, используя отношение

родитель

. Указание: оно будет похоже на отношение

родительродителя

(см. рис. 1.3).

1.5. Определите отношение

тетя( X, Y)

через отношение

родитель

и

сестра

. Для облегчения работы можно сначала изобразить отношение

тетя

в виде диаграммы по типу тех, что изображены на рис. 1.3. 

1.3. Рекурсивное определение правил

Давайте добавим к нашей программе о родственных связях еще одно отношение — предок. Определим его через отношение

родитель

. Все отношение можно выразить с помощью двух правил. Первое правило будет определять непосредственных (ближайших) предков, а второе — отдаленных. Будем говорить, что некоторый является отдаленным предком некоторого Z, если между X и Z существует цепочка людей, связанных между собой отношением родитель-ребенок, как показано на рис.1.5. В нашем примере на рис. 1.1 Том — ближайший предок Лиз и отдаленный предок Пат.