我的研究心得

一阶谓词逻辑应用


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[FS97Sch01]。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。

 

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 OTATEl Listl 列表

岗位

L = []= []

L = []=升)[ ]

S HUFFLEx Listx 列表

项目

X 1X 2 列表 X = X 1 [] X 2

ÿ 1Y 2 列表 X = ÿ 1 [] 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“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

 

LLXX列表L = X = X(瓦特 瓦特))

L = X = X ((1- = []= [] L = []=TL升)[ HD L ]

⇒∀项目 X 1X 2 列表 X = X 1 [] X 2 ⇔∃ ÿ 1Y 2 列表 X = ÿ 1 [] 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OWLWeb 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。

在构建无数网站的描述时遇到的困难是工作的支出以及检查语义描述的正确性。在这里,用于自动生成描述的机器学习系统可能非常有用。Carnegie Mellon大学的Luis von Ahn [vA06]介绍了网络中自动生成语义的有趣用法。他开发了计算机游戏,其中通过网络分布的玩家应该用关键词协同描述图片。因此,图片以有趣的方式免费分配语义。读者可以测试游戏并听取发明人在第 55 页的练习 3.10中的讲话

 


 


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