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在数学中,自动定理证明用于某些特定任务。例如,图论的重要四色定理首先在一个特殊的证明者的帮助下于1976年证明。然而,自动化的证明者仍然在数学中扮演次要角色。
另一方面,在AI开始时,谓词逻辑对于实际应用中专家系统的开发非常重要。由于建模不确定性存在问题(见第4.4节),如今的专家系统通常使用其他形式来开发。
今天,逻辑在验证任务中扮演着越来越重要的角色。自动程序验证是目前人工智能与软件工程之间的重要研究领域。越来越复杂的软件系统正在接管任务
越来越多的责任和安全相关性。这里需要证明程序的某些安全特性。这样的证明不能通过测试完成的程序来实现,因为通常不可能将程序应用于所有可能的输入。因此,这是一般甚至专用推理系统的理想领域。除此之外,目前正在使用加密协议,其安全特性已经自动验证[FS97,Sch01]。使用自动化证明器的另一个挑战是软件和硬件的合成。例如,为此,证明者应该支持软件工程师从规范生成程序。
对于当今的许多程序员来说,软件重用也非常重要。程序员查找一个程序,该程序获取具有某些属性的输入数据,并计算具有所需属性的结果。排序算法接受具有特定数据类型的条目的输入数据,并且从这些条目创建这些条目的排列,其具有每个元素小于或等于下一个元素的属性。程序员首先在PL1中制定查询规范,由两部分组成。第一部分PREQ包括在应用所需程序之前必须保持的前提条件。第二部分POSTQ包含后置条件,在应用所需程序后必须保留。
在下一步中,必须搜索软件数据库以查找满足这些要求的模块。要正式检查,数据库必须为每个模块M存储前置条件PREM和后置条件POSTM的正式描述。关于模块能力的假设是模块的前提条件遵循查询的前提条件。它必须坚持这一点
PREQ ⇒ PREM。
作为应用模块M的先决条件所需的所有条件必须在查询中显示为前提条件。例如,如果数据库中的模块只接受整数列表,那么作为输入的整数列表也必须在查询中显示为前提条件。查询中的另一个要求,例如,只显示偶数,不会导致问题。
此外,它必须适用于后置条件
POSTM ⇒ POSTQ。
也就是说,在应用模块之后,必须满足查询所需的所有属性。我们现在在[Sch01]的一个例子中展示了一个定理证明器在这个任务中的应用。
例3.8维也纳发展方法规范语言VDM-SL经常被用作规则前后条件的语言。假设在软件数据库中,模块R OTATE的描述是可用的,其将第一列表元素移动到列表的末尾。我们正在寻找一个模块S HUFFLE,它可以创建列表的任意排列。这两个规格读了
R OTATE(l : List)l :列表 预真 岗位 (L = []⇒升= [])∧ (L = []⇒升=(尾升)[ 头升]) |
S HUFFLE(x : List)x :列表 预真 后 ∀ 我:项目 ・ (∃ X 1,X 2 :列表・ X = X 1 [我] X 2 ⇔ ∃ ÿ 1,Y 2 :列表・ X = ÿ 1 [我] ÿ 2) |
・
⇒∧⇒
这里“”代表列表的串联,“”将量词与其变量与公式的其余部分分开。函数“head l ”和“tail l ”分别从列表中选择第一个元素和其余元素。SHUFFLE的规范表明在应用SHUFFLE之前列表(x)中的每个列表元素i必须在应用之后的结果(x)中,反之亦然。现在必须显示公式(PREQ PREM)(POSTM POSTQ)是包含数据类型列表描述的知识库的结果。两个VDM-SL规范产生了验证任务
∀ L,L,X,X:列表 ・ (L = X ∧ 升 = X ∧ (瓦特 ⇒ 瓦特)) ∧
(L = X ∧升= X ∧((1- = []⇒升= [] )∧(L = []⇒升=(TL升)[ HD L ])
⇒∀我:项目・(∃ X 1,X 2 :列表・ X = X 1 [我] X 2 ⇔∃ ÿ 1,Y 2 :列表・ X = ÿ 1 [我] ý 2)) )
然后可以用证明器SETHEO证明。
在未来几年,语义网可能代表PL1的重要应用。万维网的内容应该不仅可以解释为人,也可以解释为机器。为此,网站正在以正式描述语言提供其语义描述。因此,在网络中搜索信息将变得比今天更有效,其中基本上只有文本构建块是可搜索的。
可判定的谓词逻辑子集用作描述语言。有效的推理结构的开发非常重要,并且与描述语言密切相关。对未来语义操作搜索引擎的查询可以(非正式地)读到:下周日瑞士在海拔2000米以下的地方是否会有良好的天气和最佳的滑雪场?为了解决这样一个问题,需要一个能够快速处理大量事实和规则的微积分。在这里,复杂的嵌套函数术语不太重要。
作为基本描述框架,万维网联盟开发了语言RDF(资源描述框架)。在RDF的基础上,显着更强大的语言OWL(Web Ontology Language)允许描述对象和对象类之间的关系,类似于PL1 [SET09]。本体是对可能对象之间关系的描述。