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人工智能 —— 归结演绎推理

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什么是归结演绎推理

  • 归结演绎推理是一种基于逻辑“反证法”的机械化定理证明方法。其基本思想是把永真性的证明转化为不可满足性的证明。即要证明 P Q P→Q 永真,只要能够证明 P Q P∧﹁Q 为不可满足即可。

  • 谓词公式不可满足的充要条件是其子句集不可满足。因此,要把谓词公式转换为子句集,再用鲁滨逊归结原理求解子句集是否不可满足。如果子句集不可满足,则 P Q P→Q 永真


逻辑学基础

(1)谓词公式的永真性

如果谓词公式P对非空个体域D上的任一解释都取得真值T,则称P在D上是永真的;如果P在任何非空个体域上均是永真的,则称P永真。

(2)谓词公式的可满足性

对于谓词公式P,如果至少存在D上的一个解释,使公式P在此解释下的真值为T,则称公式P在D上是可满足的。

(3)谓词公式的范式

范式是公式的标准形式,公式往往需要变换为同它等价的范式,以便对它们进行一般性的处理。在谓词逻辑中,根据量词在公式中出现的情况,可将谓词公式的范式分为以下两种。

前束范式

  • 任一含有量词的谓词公式均可化为与其对应的前束范式

Skolem 范式

  • 任一含有量词的谓词公式均可化为与其对应的Skolem范式

子句和子句集


谓词公式化为子句集


鲁滨逊归结原理(消解原理)

基本思想:

  1. 检查子句集S中是否包含空子句,若包含,则S不可满足。
  2. 若不包含,在S中选择合适的子句进行归结,一旦归结出空子句,就说明S是不可满足的。

(1)命题逻辑中的归结原理:

C 1 C_1 C 2 C_2 是子句集中的任意两个子句,如果 C 1 C_1 中的文字 L 1 L_1 C 2 C_2 中的文字 L 2 L_2 互补,那么从 C 1 C_1 C 2 C_2 中分别消去 L 1 L_1 L 2 L_2 ,并将二个子句中余下的部分析取,构成一个新子句 C 12 C_{12} 。其中, C 12 C_{12} 称为 C 1 C_1 C 2 C_2 的归结式, C 1 C_1 C 2 C_2 称为 C 12 C_{12} 的亲本子句。

(2)谓词逻辑中的归结原理:

C 1 C_1 C 2 C_2 是两个没有公共变元的子句, L 1 L_1 L 2 L_2 分别是 C 1 C_1 C 2 C_2 中的文字。如果 L 1 L_1 L 2 L_2 存在最一般合一 σ σ ,则称 C 12 = ( C 1 σ L 1 σ U C 2 σ L 2 σ ) C_{12}=({C_1σ}-{L_1σ})U({C_2σ}-{L_2σ}) C 1 C_1 C 2 C_2 的二元归结式,而 L 1 L_1 L 2 L_2 为归结式上的文字。


归结反演

(1)归结反演证明定理:

步骤:

(1)将已知前提表示为谓词公式 F F

(2)将待证明的结论表示为谓词公式 Q Q ,并否定得到 Q ﹁Q

(3)把谓词公式集 { F , Q } \{F,﹁Q\} 化为子句集 S S

(4)应用归结原理对子句集 S S 中的子句进行归结,并把每次归结得到的归结式都并入到 S S 中。如此反复进行,若出现了空子句,则停止归结,此时就证明了 Q Q 为真。

(2)归结反演求解问题:

步骤:

(1)已知前提 F F 用谓词公式表示;

(2)把待求解的问题 Q Q 用谓词公式表示,并否定 Q Q ,再与 A N S W E R ANSWER 构成析取式 Q A N S W E R (﹁Q ∨ANSWER)

(3)把谓词公式集 { F , Q A N S W E R } \{F,(﹁Q ∨ANSWER)\} 化为子句集 S S

(4)对 S S 应用归结原理进行归结;

(5)若得到归结式 A N S W E R ANSWER ,则答案就在 A N S W E R ANSWER 中。


归结演绎推理的应用

(1)归结反演证明定理:

(2)归结反演求解问题:


转载:https://blog.csdn.net/starter_____/article/details/88797385
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