Подключение к Прологу универсальных баз данных позволяет снять эти два ограничения. Универсальными базами данных могут пользоваться другие программы, которые специализированы для ввода того или иного формата представления знаний. Таким образом, увеличивается скорость и качество ввода знаний. Более того, знания могут добавляться прямо по ходу выполнения Пролог-программы. Становится возможным поступление данных сразу с разных точек (с разных компьютеров).
Также использование баз данных позволяет снять ограничение на объем оперативной памяти компьютера, так как менеджер баз данных грузит в память только те данные, которые требуются в настоящий момент, а не все сразу. Также не нужна компиляция знаний во время выполнения программы, так как они уже находятся в нужном формате. Использование баз данных замедляет скорость работы программы, так как ей приходится обращаться к диску за данными, но менеджер баз данных позволяет уменьшить это замедление за счет кэширования данных и опережающего чтения.
Разрабатываемая система позволяет снять высокие требования к объему памяти компьютера, так как использует универсальные базы данных. Теперь база знаний может храниться в файле базы данных и загружаться в память компьютера по необходимости. Использование баз данных позволяет работать с одной базой знаний нескольким программам, а также предоставляется возможность удобного редактирования базы с помощью других программ. Загрузка и поиск записей в БД возложена на операционную систему, которая централизовано и эффективно распределяет доступ к базам данных для нескольких программ, а также за счет встроенного кэширования позволяет снизить зависимость скорости выполнения программы от скорости работы диска.
Система содержит интегрированную среду разработчика, которая предоставляет широкие возможности по визуальному вводу, редактированию и отладке программы на Прологе.
В настоящее время растет круг практических систем, использующих достижения искусственного интеллекта на современных ЭВМ, появились престижные проекты создания ЭВМ новых поколений, в которых интеллектуальный интерфейс с конечным пользователем (непрофессионалом в информатике) является центральным элементом. В японском проекте создания ЭВМ пятого поколения язык Пролог прямо называется базовым языком программирования[5].
Близость Пролога к конечному пользователю объясняется тем, что он является декларативным языком. Чтобы задать определенную последовательность действий, приводящих к решению задачи, в программе на Прологе необходимо описать ее содержание в терминах объектов и отношений между ними. Таким образом, вместо алгоритма решения задачи, программист составляет ее логическую спецификацию.
Что же касается построения алгоритма, то это автоматически выполняется самой Пролог-системой с помощью встроенного механизма вывода. При этом цель решения задачи представляется в виде запроса к базе знаний, в которой содержится описание предметной области задачи. Для поиска в базе данных значений, требуемых в запросе, Пролог-система инициирует механизм вывода. Таким образом, вычисления в Прологе представляют собой процесс дедукции, направленный на построение доказательства целевого утверждения задачи.[1]
Семантика языка Пролог значительно отличается от семантики других языков программирования. Вообще, языки программирования можно разбить на три широкие категории в соответствии с природой семантики этих языков:
Процедурные языки;
Функциональные языки;
Реляционные языки.
Смысл конструкции процедурного языка определяется в терминах поведения компьютера при выполнении этой конструкции. В функциональном языке смысл конструкции (например, вызов функции) определяется в терминах значения, которое она вырабатывает. А в реляционном языке - отношение между отдельными сущностями или классами сущностей. Таким образом, процедурные языки можно назвать языками низкого уровня, так как они дают картину мира, близкую к взгляду на мир с позиций компьютера. Языки же высокого уровня обеспечивают взгляд на мир, приближающийся к картине мира, представленной в спецификации задачи. При использовании идеального реляционного языка становится возможным написание программы, структурно изоморфной по отношению к своей спецификации, то есть для каждой вариации формы спецификации будет существовать соответствующая вариация формы программы.
Хотя Пролог и далек от идеального реляционного языка, он в то же время достаточно близок к такому языку. Это позволяет программисту воспользоваться упомянутыми выше преимуществами идеальных реляционных языков. Программист может мыслить в терминах структуры отношений, не заботясь о точности их трансляции в программу. То есть данный язык позволяет работать специалисту на высоком концептуальном уровне.[1]
Возможны три точки зрения программиста на Пролог-программу.
1. Реляционный подход. При этом программа рассматривается как множество взаимоопределенных, возможно очень сложных, взаимоотношений. Реляционный подход пригоден в том случае, когда хорошо известна структура предметной области. Процесс программирования при этом сводится к аксиоматическому определению каждого отношения. Входной и выходной потоки, а также поведение программы являются результатами действия запросов к отношению. Если отношение реализовано корректно, то будут правильными также входной и выходной потоки.
2. Подход к программе с позиций потока данных. Такой взгляд на программу уместен, когда известна природа выходного потока (то есть множество ответов). При программировании реализуется такая внутренняя структура программы, которая создает желаемый выходной поток. Если важен порядок следования ответов в выходном потоке, то при построении программы следует в явной форме учитывать процедурные факторы.
3. Поведенческий подход к программе. Поведенческий подход пригоден тогда, когда известно лишь желаемое поведение программы. Процесс программирования связан с построением такой внутренней структуры программы, которая обеспечит заданное поведение. При разработке такой программы следует обязательно учитывать процедурные факторы и влияние побочных эффектов.
Эти три подхода не являются взаимоисключающими, они представляют собой разные способы мышления в процессе программирования. С точки зрения стиля программирования рекомендуется применять либо реляционный подход, либо подход к программе с позиций потока данных, а к поведенческому следует прибегать лишь в случае крайней необходимости. Причина заключается в том, что программы, при составлении которых применялся поведенческий подход, почти всегда трудно читать, сопровождать и переводить с одной версии Пролог на другую.
Существуют два метода логического вывода, называемые прямой цепочкой рассуждений и обратной цепочкой.
Прямая цепочка рассуждений предполагает использование правил для логического вывода новых фактов, а также фактов, которые имплицитно существовали ранее, но могут быть сделаны явными посредством применения правил. То есть механизм вывода работает для пополнения изначального запаса истинных фактов фактами, которые подразумеваются посредством набора правил. Подобная прямая цепочка рассуждений на практике неприменима: в системе с реальным числом правил имеется столь много подразумеваемых (скрытых) фактов, что, будучи обнаружены, они затмят те несколько фактов, которые действительно представляют интерес и являются полезными.
Однако системы, основанные на прямой цепочке рассуждений, существуют. Любая такая система имеет дополнительный механизм (иногда весьма специфичный в зависимости от проблемы) для того, чтобы определить, с каким следующим правил ей предстоит работать. Вместо простого цикла, который механически выбирает правила, механизм выбора четко устанавливает приоритет выбора тех или иных фактов и правил.
Рассмотрим теперь иной способ получения логического вывода на основе фактов и правил. Начнем с заключения, которое представляет для нас интерес и не является явным истинным фактом. Оно не находится среди хранимых фактов, когда мы запускаем систему.
Механизм вывода просматривает все правила, которые приводят к данному факту как к заключению. Затем механизм просматривает посылки этих правил. Возможно, они уже хранятся среди истинных фактов. Тогда можно считать, что изучаемых факт является истинным и должен быть добавлен в хранилище истинных фактов. Если ни одно из правил не может быть использовано для непосредственного определения рассматриваемого значения из-за того, что необходимо установить истинность их посылок, то в таком случае необходимо идти в обратном направлении и попытаться установить достоверность всех посылок в тех правилах, которые могут применяться для установления истинности конечного вывода. Перемещение на много уровней назад в древовидной структуре даст нам факты, которые являются истинными. Это и есть обратная цепочка рассуждений.
Механизм вывода на Прологе основан на обратной цепочке рассуждений. Процесс выполнения программы сводится к установлению истинности определенного предложения в Прологе (и обычно в определении величин определенных переменных в процессе) посредством обратной цепочки рассуждений и продолжается до тех пор, пока не будут найдены некоторые базовые истинные факты, известные системе.[3]
Для автоматического анализа рассуждений необходим некоторый формальный язык, на котором можно формировать посылки и делать верные выводы. Все, что для этого требуется, - это возможность описать интересующую нас задачу и средства поиска соответствующих шагов в процессе логического вывода.
Исчисление предикатов первого порядка - это такая система в логике, в которой можно выразить большую часть того, что относится к математике, а также многое из разговорного языка. Эта система содержит правила логического вывода, позволяющие делать верные логические построения новых утверждений. Благодаря своей общности и логической силе исчисление предикатов может всерьез претендовать на использование его для машинного построения умозаключений.
Язык, подобный языку в исчислении предикатов, определяется его синтаксисом. Чтобы задать синтаксис, надо задать алфавит символов, которые будут использоваться в этом языке. Один из важных классов выражений в исчислении предикатов - это класс правильно построенных формул.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15
