逻辑智能体-人工智能培训课件

逻辑智能体

LogicalAgents

（知识，推理）Chapter71逻辑智能体-人工智能培训课件第1页“ThinkingRationally”Computationalmodelsofhuman“thought”processesComputationalmodelsofhumanbehaviorComputationalsystemsthat“think”rationallyComputationalsystemsthatbehaverationally2逻辑智能体-人工智能培训课件第2页逻辑智能体逻辑（基于知识）智能体Logic(Knowledge-Based)agents通用知识＋

当前感知

在决定动作前推理(infer)出当前状态隐含情况这在部分可观察环境中至关主要3逻辑智能体-人工智能培训课件第3页关键点基于知识智能体Knowledge-basedagents怪兽世界Wumpusworld逻辑Logicingeneral命题逻辑与一阶逻辑 Propositionalandfirst-orderlogic推理，正当，等价，可满足模式推理Reasoningpatterns归结Resolution前向/后向链Forward/backwardchaining4逻辑智能体-人工智能培训课件第4页知识和推理Knowledge&Reasoning知识库knowledgebase(KB):智能体所知道一系列知识依据推理规则（

rulesofinference）由旧事实推出新事实逻辑Logic表示知识，并进行推理5逻辑智能体-人工智能培训课件第5页知识库KnowledgeBase知识库:

一系列语句

以一个知识表示语言格式来表示（相关世界）断言基于知识智能体:Tell

itwhatitneedstoknow.Askitwhattodo

应遵照推理规则由知识库得到答案tellask6逻辑智能体-人工智能培训课件第6页通用基于知识智能体

GenericKB-BasedAgent7逻辑智能体-人工智能培训课件第7页基于知识智能体特征能够:表示状态和动作综合新感知更新关于世界内部认识推导出世界隐含性质推导出适合动作8逻辑智能体-人工智能培训课件第8页MineSweeperDesignalogicalagenttoplayminesweeper9逻辑智能体-人工智能培训课件第9页PEASAnalysisMineSweeperPerformancemeasure+1foreachminecorrectlyidentified,-1forincorrectlyidentifyingamine,-1000forselectingalocationcontainingamine,+1000foridentifyingallmines.Environment9x9board,eachsquarehasaminewithprobability0.1ActuatorsAgentcanmarkalocationascontainingamine,canmarkalocationasunknown,orselectalocationforviewingSensorsAgentcansensethenumberofminessurroundingadjacentlocationsAgentknowsnumberofminesremaining10逻辑智能体-人工智能培训课件第10页怪兽问题

WumpusWorld怪兽Wumpus11逻辑智能体-人工智能培训课件第11页怪兽问题PEAS描述Performance

measure性能度量gold:+1000,death:-1000-1perstep,-10forusingthearrowEnvironment环境SquaresadjacenttowumpusaresmellySquaresadjacenttopitarebreezyGlitteriffgoldisinthesamesquareShootingkillswumpusifyouarefacingit.ItscreamsShootingusesuptheonlyarrowGrabbingpicksupgoldifinsamesquareReleasingdropsthegoldinsamesquareYoubumpifyouwalkintoawallSensors传感:

Stench,Breeze,Glitter,Bump,ScreamActuators执行:

Leftturn,Rightturn,Forward,Grab,Release,Shoot12逻辑智能体-人工智能培训课件第12页Wumpusworld特征Fully

Observable No–onlylocalperceptionDeterministic Yes–outcomesexactlyspecifiedEpisodic No–thingswedohaveanimpact.Static Yes–WumpusandPitsdonotmoveDiscrete YesSingle-agent Yes–Wumpusisessentiallyanatural feature13逻辑智能体-人工智能培训课件第13页ExploringtheWumpusWorldTheKBinitiallycontainstherulesoftheenvironment.[1,1]Thefirstperceptis[none,none,none,none,none],

Movetosafecelle.g.2,1[2,1]Breezeindicatesthatthereisapitin[2,2]or[3,1] Returnto[1,1]totrynextsafecell14逻辑智能体-人工智能培训课件第14页ExploringtheWumpusWorld[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]15逻辑智能体-人工智能培训课件第15页ExploringtheWumpusWorld[2,2]Detectnothing

Movetounvisitedsafecelle.g.[2,3][2,3]Detectglitter,smell,breeze

Thus…pickupgold

Thus…pitin[3,3]or[2,4]

16逻辑智能体-人工智能培训课件第16页Whatisalogic?一个格式化语言语法Syntax–怎样表示是正当语义Semantics–一个正当表示式表示什么样意义逻辑中每一条语句真值都对应着世界里一个可能比如算数语言X+2>=yisasentence,x2+yisnotasentenceX+2>=yistrueinaworldwherex=7andy=1X+2>=yisfalseinaworldwherex=0andy=617逻辑智能体-人工智能培训课件第17页蕴涵

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为真全部情况里α也为真比如一条语句知识库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一个关系18逻辑智能体-人工智能培训课件第18页模型models逻辑学家就是以模型方式来进行思维假如α在m中为真，则m是语句α一个模型M(α)表示语句α全部模型集合则KB╞αiffM(KB)

M(α)比如KB=GiantswonandRedswon α=Giantswon19逻辑智能体-人工智能培训课件第19页怪兽问题里蕴涵

Entailmentinthewumpusworld为说明方便，对Wumpusworld进行简化，只考虑相关陷阱模型下列图为探测到方格[1,1]什么都没有，然后向右到方格[2,1]，感知到[2,1]有微风之后情形

20逻辑智能体-人工智能培训课件第20页WumpusmodelsIAllpossiblemodels(exactly8)inthisreducedWumpusworld.PitBreeze21逻辑智能体-人工智能培训课件第21页WumpusmodelsIIKB=怪兽世界规则 ＋由感知得到观察22逻辑智能体-人工智能培训课件第22页WumpusmodelsIIIα1=“[1,2]issafe”,KB╞α1,经过模型检验（modelchecking）得证23逻辑智能体-人工智能培训课件第23页WumpusmodelsIVα2="[2,2]issafe",KB╞α224逻辑智能体-人工智能培训课件第24页推理过程

InferenceProceduresKB├iα即语句α经过过程i从KB导出可靠Soundness:只要KB├iα,就有KB╞α为真，则称i是可靠

(推理不会犯错，但不一定能够导出全部正确结论)完备Completeness:只要KB╞α,就有KB├iα为真，则称i是完备 (全部正确结论都会被导出，不过可能会导出一些多出错误结论)25逻辑智能体-人工智能培训课件第25页语义透视图当知识库KB为真时，由一个可靠推理过程导出语句

也一定是为真26逻辑智能体-人工智能培训课件第26页命题逻辑:语法命题逻辑是最简单逻辑命题符号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)27逻辑智能体-人工智能培训课件第27页命题逻辑:语义Eachmodel/worldspecifiestrueorfalseforeachpropositionsymbolE.g. P1,2 P2,2 P3,1

false true falseWiththesesymbols,8possiblemodels,canbeenumeratedautomatically.Rulesforevaluatingtruthwithrespecttoamodelm:

S istrueiff Sisfalse S1

S2istrueiff S1istrueand S2istrue S1

S2istrueiff S1istrueor S2istrue S1

S2 istrueiff S1isfalseor S2istrue i.e., isfalseiff S1istrueand S2isfalse S1

S2 istrueiff S1

S2istrueandS2

S1istrue

P1,2

(P2,2

P3,1)=true

(true

false)=true

true=t