最新第三章一阶谓词逻辑
一阶谓词逻辑知识表示法的特点
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一阶谓词逻辑知识表示法的特点一阶谓词逻辑(First-Order Predicate Logic,FOL)是一种用于表示和推理自然语言中的语义的形式系统。
它是一种基于一阶谓词演算的形式化表示方法,用于描述一阶谓词逻辑知识。
一阶谓词逻辑的特点主要有以下几个方面:1. 表达能力强大:一阶谓词逻辑可以用于描述各种复杂的逻辑关系和语义关系。
它可以表示命题之间的逻辑关系,如蕴含、等价、否定等;还可以表示个体之间的关系,如属于、包含等;同时还可以表示关系之间的关系,如函数、谓词等。
这使得一阶谓词逻辑成为一种广泛应用于知识表示和推理的形式系统。
2. 语义明确:一阶谓词逻辑使用了一些严格的语法规则和语义定义,使得其表示的逻辑关系具有明确的语义。
一阶谓词逻辑中的每个谓词都有一个确定的解释域,谓词的真值可以用这个解释域中的元素来确定。
通过一阶谓词逻辑的语法和语义规则,可以对谓词的真值进行推理和计算。
3. 变量和量词:一阶谓词逻辑引入了变量和量词的概念,这使得可以对一些不确定的个体进行量化和描述。
变量可以代表任意个体,量词可以对变量进行约束和限定。
通过使用变量和量词,可以方便地表示一些普遍性的命题和关系,从而更好地进行推理和计算。
4. 形式化表示:一阶谓词逻辑是一种形式系统,其语法和语义规则都比较严格。
它使用一些符号和公式来表示逻辑关系,这些符号和公式具有统一的数学表示形式,便于计算机处理和推理。
一阶谓词逻辑的形式化表示使得可以对其中的逻辑关系进行形式化的推理和计算,从而可以进行更加准确和严格的逻辑推理。
5. 可扩展性强:一阶谓词逻辑是一种通用的逻辑表示方法,具有很强的可扩展性。
通过引入新的符号和公式,可以扩展一阶谓词逻辑的表达能力,使其能够表示更加复杂的逻辑关系和语义关系。
这使得一阶谓词逻辑成为一种非常灵活和强大的知识表示和推理工具。
在这些特点的基础上,一阶谓词逻辑可以用于表示和推理各种复杂的逻辑关系和语义关系。
它可以应用于自然语言处理、人工智能、知识图谱等领域,用于表示和处理各种形式的知识和信息。
命题逻辑一阶谓词逻辑高阶谓词逻辑
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命题逻辑一阶谓词逻辑高阶谓词逻辑命题逻辑、一阶谓词逻辑和高阶谓词逻辑?哎哟,这听起来像是一堆老派的数学术语,恨不得把人搞晕了。
其实呢,它们并不是那么高深莫测,也不是什么外星语言,说白了,就是用来帮助我们分析推理和解决问题的“工具”。
今天咱们就轻松聊聊这些晦涩的逻辑语言,带点儿趣味,聊得不那么死板。
先从最简单的命题逻辑说起吧。
命题逻辑其实就像是日常生活中的“是”或者“不是”,就是那么直接。
例如,“天是蓝的”或者“这个苹果好吃”。
咱们一听这些话,要么点点头“对”,要么摇摇头“错”。
就是这么简单,完全没有复杂的概念。
换句话说,命题逻辑就是专门处理“真”或者“假”的问题。
所以在它的世界里,“天是蓝的”是个命题,“太阳会从西边升起”也是个命题。
你说它真假,直接就好了。
没什么复杂的,“我说的是真的”或者“我说的是假的”这就是命题逻辑的思维方式。
是不是感觉还挺直白的?然后呢,就有了一阶谓词逻辑。
这可就不是那么简单了。
咱们先拆开来看,“谓词”是什么意思呢?它其实就是一些描述性的东西,比如“是男的”“喜欢吃苹果”。
换句话说,它就是对某个事物进行描述,给事物贴标签。
而“一阶”呢?就是限制在具体个体上。
举个简单的例子,“张三是男的”可以用谓词来表示,类似“Male(张三)”——这就是一阶谓词逻辑。
这时候,咱们不仅仅是说“天是蓝的”,还开始关注个别对象、个别事物的特征了。
比如说,“某个学生喜欢踢足球”。
你会发现,这不仅仅是个命题,里面还包含了对某个学生以及他喜欢做的事情的描述。
不过说实话,这个东西还是挺抽象的。
想想看,你认识的人多了,事儿也多了,光是知道“这个人喜欢打篮球”还不够,你还得搞清楚是谁喜欢、他为什么喜欢、有没有可能明天喜欢其它的东西。
听起来是不是有点复杂?对了,别忘了这还只是“一阶”。
意思就是“只看”这些具体的个体,像个侦探,专心搞清楚每一个线索。
没错,就是这么简单的道理。
再往上走,就到高阶谓词逻辑了。
哎哟,这个就有点儿“火星文”的感觉了。
一阶谓词逻辑的基本概念与原理
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一阶谓词逻辑的基本概念与原理一阶谓词逻辑是数学逻辑的一个重要分支,它是对自然语言中的命题进行形式化描述和推理的工具。
在数理逻辑中,一阶谓词逻辑也被称为一阶逻辑或一阶谓词演算。
本文将介绍一阶谓词逻辑的基本概念与原理。
一、命题逻辑与谓词逻辑的区别在介绍一阶谓词逻辑之前,我们先来了解一下命题逻辑与谓词逻辑的区别。
命题逻辑是研究命题之间的关系和推理规则的逻辑系统,它只关注命题的真值(真或假)以及命题之间的逻辑连接词(如与、或、非等)。
而谓词逻辑则引入了谓词和量词的概念,可以描述对象之间的关系和属性,以及量化的概念。
二、一阶谓词逻辑的基本概念1. 语言一阶谓词逻辑的语言包括常量、变量、函数和谓词。
常量是指代具体对象的符号,如"1"、"2"等;变量是占位符号,可以代表任意对象,如"x"、"y"等;函数是将一组对象映射到另一组对象的符号,如"f(x)"、"g(x, y)"等;谓词是描述对象之间关系或属性的符号,如"P(x)"、"Q(x, y)"等。
2. 公式一阶谓词逻辑的公式由谓词、变量、常量、函数和逻辑连接词构成。
常见的逻辑连接词有否定、合取、析取、蕴含和等价等。
例如,"¬P(x)"表示谓词P对于变量x的否定,"P(x)∧Q(x)"表示谓词P和Q对于变量x的合取。
3. 全称量词和存在量词一阶谓词逻辑引入了全称量词和存在量词,用于对变量进行量化。
全称量词∀表示对所有对象都成立,存在量词∃表示存在至少一个对象成立。
例如,∀xP(x)表示谓词P对于所有的x都成立,∃xP(x)表示谓词P至少存在一个x成立。
三、一阶谓词逻辑的推理原理一阶谓词逻辑的推理基于一些基本规则和推理规则。
1. 基本规则一阶谓词逻辑的基本规则包括等词规则、全称推广规则、全称特化规则、存在引入规则和存在消去规则等。
一阶谓词逻辑产生式等属于知识的连接机制表示法
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一阶谓词逻辑产生式等属于知识的连接机制表示法一阶谓词逻辑是数理逻辑中的一种形式化语言,用于描述自然语言中的语义和语法结构。
同时,一阶谓词逻辑也是人工智能领域中的重要工具,被广泛应用于知识表示和推理。
下面,将介绍一阶谓词逻辑中的几个重要概念及其表示方式。
1. 命题逻辑:命题逻辑是一种简单的逻辑形式,用于表示命题之间的关系。
命题逻辑中的命题可以是真或假,而关系可以是与、或、非等。
例如,“如果今天下雨,那么我不出门”,可以表示为p→¬q,其中p表示“今天下雨”,q表示“我出门”。
2. 量词:量词用于描述全称量化和存在量化。
全称量化表示一个语句对于全体对象都成立;存在量化表示至少存在一个对象满足一个语句。
例如,“所有人都需要呼吸氧气”,可以表示为∀x(P(x)→Q(x)),其中P(x)表示“x是人”,Q(x)表示“x需要呼吸氧气”。
3. 函数:函数可以用于描述复杂的关系,例如“父亲”的概念,可以表示为f(x)=y,其中x表示一个人,y表示这个人的父亲。
4. 谓词:谓词是指用于描述对象性质或关系的符号,例如“大于”、“等于”等。
谓词可以是一元谓词或多元谓词,例如“亲戚”可以表示为R(x,y),表示x和y是亲戚关系。
5. 产生式:产生式是一种逻辑表示法,用于描述计算机程序的推导过程。
产生式由左部和右部组成,表示某种规则或者推断过程。
例如,“如果x是正数,则|x|也是正数”可以表示为produ x>0 → |x|>0,其中“produ”表示产生式。
在人工智能领域,一阶谓词逻辑常常被用于知识表示和推理。
借助一阶谓词逻辑,计算机可以理解和处理自然语言中的语义和语法结构,快速建立知识库,实现复杂的推理和决策过程。
总之,一阶谓词逻辑是一种重要的形式化语言,它将自然语言中的语义和语法结构转化为计算机可以理解和处理的形式,为人工智能领域的知识表示和推理提供了基础。
一阶谓词逻辑的逻辑关系
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一阶谓词逻辑的逻辑关系一阶谓词逻辑是数理逻辑的一种重要分支,用于描述计算机科学、人工智能、哲学等领域中的问题。
它通过谓词和量词的运用,描述了个体、关系、性质等概念之间的逻辑关系。
在一阶谓词逻辑中,谓词表示属性或关系,而量词表示范围。
在一阶谓词逻辑中,逻辑关系是描述不同个体或概念之间的关系的方式。
常见的逻辑关系包括蕴含关系、等价关系、与关系、或关系、非关系等。
蕴含关系是一种重要的逻辑关系,在数理逻辑中具有广泛应用。
蕴含关系表示如果一个命题成立,那么另一个命题也一定成立。
在一阶谓词逻辑中,蕴含关系的表达方式是通过使用逻辑连接词“如果...则...”来表示。
例如,如果一个人是男性,则他是人类。
这里的“如果...则...”就是蕴含关系。
等价关系是指两个命题具有相同的真值。
在一阶谓词逻辑中,等价关系的表达方式是使用逻辑连接词“当且仅当”来表示。
例如,一个人是男性当且仅当他是人类。
这里的“当且仅当”就是等价关系。
与关系是指两个命题都成立的情况。
在一阶谓词逻辑中,与关系的表达方式是使用逻辑连接词“且”来表示。
例如,一个人是男性且他是人类。
这里的“且”就是与关系。
或关系是指两个命题中至少一个成立的情况。
在一阶谓词逻辑中,或关系的表达方式是使用逻辑连接词“或”来表示。
例如,一个人是男性或他是人类。
这里的“或”就是或关系。
非关系是指一个命题的否定。
在一阶谓词逻辑中,非关系的表达方式是使用逻辑连接词“非”或者“不”来表示。
例如,一个人不是男性。
这里的“不”就是非关系。
除了以上几种常见的逻辑关系,一阶谓词逻辑还可以通过量词来描述概念的范围。
常见的量词包括全称量词和存在量词。
全称量词表示命题对于所有个体都成立,存在量词表示命题对于至少一个个体成立。
例如,对于所有人来说,他们都是人类,这里使用了全称量词;而存在一个人是男性,这里使用了存在量词。
在一阶谓词逻辑中,逻辑关系是研究命题之间的关系的重要工具。
通过逻辑关系的描述,我们可以推导出新的命题,分析问题的逻辑结构,解决各种复杂的问题。
一阶谓词逻辑表示法的优缺点
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一阶谓词逻辑表示法的优缺点一阶谓词逻辑表示法(First-Order Predicate Logic,简称FOL)是一种基于谓词和量词的逻辑形式,用于描述和推理自然语言中的语义关系。
它是一种形式化的逻辑表达方式,常用于人工智能、自然语言处理和知识表示等领域。
让我们来看一下一阶谓词逻辑表示法的优点。
其主要优势包括:1. 精确性:一阶谓词逻辑能够精确地描述事实和关系,避免了自然语言表达中的模糊性和歧义性。
通过使用量词和谓词,可以准确地表达存在、全称和特殊关系等概念。
2. 推理能力:一阶谓词逻辑提供了一套严密的推理规则,使得可以基于已知的事实和规则进行逻辑推理和推断。
这种能力使得FOL在人工智能领域的应用中非常重要,如专家系统、自动定理证明等。
3. 可扩展性:一阶谓词逻辑允许定义新的谓词和函数符号,从而能够灵活地扩展其表达能力。
这使得FOL可以适应不同领域的知识表示需求,并能够表示更复杂的语义关系。
然而,一阶谓词逻辑表示法也存在一些不足之处:1. 复杂性:一阶谓词逻辑的语法和语义规则相对复杂,需要一定的数学和逻辑知识才能理解和使用。
这使得使用FOL的门槛相对较高,限制了其在一般用户和普通应用中的使用。
2. 知识获取难度:将自然语言的知识转换为一阶谓词逻辑表示形式需要耗费大量的人力和时间。
人工编写和维护FOL知识库是一项繁重的任务,尤其是对于大规模和复杂的领域知识表示而言。
3. 不完备性:一阶谓词逻辑无法完全捕捉自然语言中的所有复杂语义关系。
一些语义现象,如歧义、隐含和推理的不确定性等,在FOL中往往难以准确地表示。
总的来说,一阶谓词逻辑表示法在精确性、推理能力和可扩展性等方面具有显著优势。
然而,其复杂性、知识获取难度和不完备性也限制了其在实际应用中的广泛使用。
因此,在使用一阶谓词逻辑表示法时,需要权衡其优缺点,并根据具体应用场景选择合适的知识表示方法。
总结起来,一阶谓词逻辑表示法是一种强大的知识表示工具,具有精确性、推理能力和可扩展性等优势。
一阶谓词的逻辑
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一阶谓词逻辑是一种形式逻辑系统,用于描述和推理个体之间的关系。
它基于命题和量词,使用一阶逻辑的语法和语义规则来表达和验证推理。
以下是对一阶谓词逻辑的详细解释:1. 命题:一阶谓词逻辑中的基本单位是命题,它描述了两个或多个个体之间的关系。
这些个体可以是对象(如人、动物、物品等)或概念(如性别、国籍、职业等)。
命题可以以不同的形式表达,包括全称命题(所有...的命题)、存在性命题(存在...的命题)和特称命题(某个...的命题)。
2. 量词:在一阶谓词逻辑中,我们使用量词(如所有量词和存在量词)来描述命题中的个体数量。
所有量词表示任意数量的个体,存在量词表示至少一个个体。
3. 一阶逻辑的语法:一阶谓词逻辑的语法包括命题符号化、量词和逻辑运算符。
每个命题符号化为一组个体之间的关系,使用逻辑运算符连接在一起。
常见的逻辑运算符包括"且"(and)、"或"(or)和"非"(not)。
4. 一阶谓词逻辑的语义:一阶谓词逻辑的语义基于模型的概念,模型是一个三元组,其中个体集合表示世界中的个体,关系集合表示个体之间的关系。
根据模型的定义,我们可以验证推理是否有效。
例如,如果所有男性都大于所有女性,而一个个体a被符号化为男性,且b被符号化为女性,那么我们可以根据一阶谓词逻辑推断出a大于b。
这是基于模型的推理有效性,它表明模型中的所有男性大于所有女性是正确的。
总之,一阶谓词逻辑是一阶逻辑的一种特定形式,它主要用于描述和推理个体之间的关系。
它使用命题和量词来表达关系,并使用逻辑运算符进行推理。
通过定义模型和语义规则,我们可以验证推理的有效性。
然而,需要注意的是,一阶谓词逻辑是一种形式化的逻辑系统,它需要特定的符号和规则来理解和使用。
对于非专业人士来说,可能难以完全理解其所有细节和复杂性。
因此,对于初学者来说,建议从基础概念开始学习,逐步了解更高级的概念和方法。
第三章_谓词逻辑与归结原理 ppt课件
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*蕴含等值式: A→B<=> ~ A ∨ B ; *等价等值式: A↔B<=> (A→B) ∧(B →A) ; 假言易位式: A → B<=> ~ B → ~ A ; 等价否定等值式: A ↔ B<=> ~ A ↔ ~ B; 归谬论: (A → B) ∧ (A → ~B) <=> ~ A ;
设A为任一命题公式,若A在它的各种赋值下取值均为假,则称 A是永假式。
例: P∧~P
3.1 命题逻辑
可满足式 satisfiable
设A为任一命题公式,如果存在一组取值使A为真,则A为可满 足式。
即:对于命题公式A,若A不是矛盾式,则称A是可满足式。
例:P∧Q
非重言式的可满足式
既是可满足式,又不是重言式
人工智能的经典实验环境—怪物洞穴 (wumpus世界)
洞穴有多个房间组成 某个房间中藏着一只怪物wumpus,它会吃掉进入
这个房间的人,相邻房间中能够感觉到臭味 某些房间中有陷阱,进入房间会被陷阱吞噬,相邻
房间中能够感觉到微风 游戏的主角是一个智能体,可以进入相邻的房间
(对角线不可以) 智能体有且仅有一支箭,用这支箭可以射杀怪物 某个房间中有金子,游戏的目标是智能体找到金子
3.1 命题逻辑
合取范式与析取范式
简单析取式:有限个命题变元或其否定,析取联结符 p∨q; ~p ∨q ; p ; q
合取范式:有限个简单析取式,合取 p∧(p∨q) ∧(~p ∨q)
数学逻辑中的一阶谓词逻辑和二阶谓词逻辑的语义
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数学逻辑是研究数学推理和证明方法的学科。
在数学逻辑中,谓词逻辑是一种非常重要的形式系统。
谓词逻辑用符号和符号之间的关系表示命题,并用符号中的“谓词”来描述对象的性质和关系。
在谓词逻辑中,一阶谓词逻辑和二阶谓词逻辑是两个重要的分支。
一阶谓词逻辑(First-order Predicate Logic)是最基础的谓词逻辑系统。
一阶谓词逻辑的语义是通过解释来给出的。
解释是对语言中的符号赋予具体含义的规则集合。
在一阶谓词逻辑中,可以定义一个解释为一个二元组I = (D,I_P),其中D是指定解释领域的非空集合,I_P是一个函数符号I_P:P→P_D,其中P是谓词集合,P_D是P在解释下的解释集合。
解释同样给出了变量的赋值方式,将变量映射到解释领域中的元素。
谓词逻辑的公式由语言中的常量、变量、谓词和逻辑符号组成,通过一组递归定义的规则来构建。
一阶谓词逻辑的语义可以通过“模型”来描述,模型是一个三元组〈D, I_P, I_FS〉,其中D是一个非空集合,I_P是P在模型下的解释集合,I_FS是F在模型下的解释集合。
一阶谓词逻辑中的命题公式的语义是通过赋值和解释进行定义的,一个公式在模型M中是真的,当且仅当它在M中对应的赋值结果是真的。
二阶谓词逻辑(Second-order Predicate Logic)是一阶谓词逻辑的扩展。
在二阶谓词逻辑中,除了一阶逻辑中的常量、变量、谓词和逻辑符号外,还引入了一个新的概念:谓词变元(Predicate Variable),表示谓词的参数是谓词变元。
在二阶逻辑中,谓词可以作为参数进行量化。
与一阶谓词逻辑不同,二阶谓词逻辑的语义需要通过解释和“代入”来给出。
解释在二阶谓词逻辑中同样包括解释领域和函数符号的解释,但还需要对谓词变元进行解释。
二阶逻辑中的公式的语义是通过赋值和代入来进行定义的,一个公式在给定的解释、代入和赋值下是真的,当且仅当它对应的代入和赋值的结果是真的。
总而言之,一阶谓词逻辑和二阶谓词逻辑在语义上有一些差别。
一阶谓词逻辑表示知识的步骤的讨论
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一阶谓词逻辑表示知识的步骤的讨论一阶谓词逻辑是数理逻辑中的一种重要形式,用于表示和推理关于对象、属性和关系的知识。
使用一阶谓词逻辑能够准确地描述现实世界中的事物和它们之间的关系,进而进行推理和推导。
下面将讨论以一阶谓词逻辑表示知识的步骤。
步骤一:确定领域和对象需要明确所研究的领域和需要表示的对象。
例如,如果研究的是动物世界,那么对象可以是猫、狗、鸟等。
步骤二:确定谓词接下来,需要确定谓词,即描述对象属性和关系的词语。
谓词可以是一元谓词(只有一个参数的谓词,表示对象的属性),如“是猫”;也可以是二元谓词(有两个参数的谓词,表示对象之间的关系),如“是朋友”。
根据具体的领域和需求,确定适当的谓词。
步骤三:定义常量和变量在一阶谓词逻辑中,常量是指具体的对象,变量是指代任意对象的符号。
常量和变量的定义要与领域和对象相对应。
例如,如果领域是动物世界,常量可以是具体的动物名称,如“猫”,变量可以用字母表示,如“x”。
步骤四:定义谓词公式谓词公式是由谓词、常量和变量组成的逻辑表达式。
谓词公式可以用来陈述关于对象属性和关系的事实或规则。
例如,可以定义谓词公式“是猫(x)”表示对象x是一只猫,“是朋友(x, y)”表示对象x 和y是朋友关系。
步骤五:使用逻辑连接词为了表示更复杂的知识,可以使用逻辑连接词来组合谓词公式。
逻辑连接词包括与(∧)、或(∨)、非(¬)等。
例如,可以使用“∧”连接两个谓词公式,表示它们同时成立;可以使用“∨”连接两个谓词公式,表示它们中的一个成立。
步骤六:使用量词为了表示全称和存在量词,可以使用量词符号∀和∃。
全称量词∀表示对所有对象都成立,存在量词∃表示存在至少一个对象成立。
例如,可以使用∀x“是猫(x)”表示所有对象都是猫,∃x“是猫(x)”表示存在至少一个对象是猫。
步骤七:推理和推导一阶谓词逻辑不仅可以表示知识,还可以进行推理和推导。
通过应用逻辑规则和推理规则,可以从已知的事实和规则中推导出新的结论。
一阶谓词原理-36页精品文档
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13
(5) 当个体域为有限集时,如D={a1, a2, … , an},由量词的意义 可以看出,对于任意的谓词A(x),都有
① x A(x) A(a1) A(a2) … A(an) ② x A(x) A(a1) A(a2) … A(an) 这实际上是将谓词逻辑中命题公式转化为命题逻辑中的命题公 式问题。
而用F(a, b)表示个体常项a, b具有关系F,
用F(x, y) 表示个体变项x, y具有关系F。
定义:一个大写英文字母后边有括号,括号内是若 干个客体变元,用以表示客体的属性或者客体之间 的关系,称之为谓词。如果括号内有n个客体变元, 称该谓词为n元谓词。
2019/9/21
7
•例如
S(x):表示x是大学生。
∀x(H(x) I(x)), 其中H(x): x是中国人;I(x):x用筷子吃饭 (4)有的中国人不住在中国;
∃x(H(x)∧R(x)), 其中H(x): x是中国人;R(x): x住在中国
2019/9/21
16
D.举例
3. 用量词、谓词来表述命题。 (1)凡是人都是要死的。 ∀x(F(x)H(x)), 其中F(x): x是人;H(x):x是要死的; (2) 某些实数是有理数。 ∃x(G(x)∧Q(x)), 其中G(x): x是实数;H(x):x是有理数;
要想使含有r(r≥1)个自由出现个体变项的公式变成闭式,至少 要加上r个量词
2019/9/21
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例题:在一阶逻辑中将简单的数学命题符号化
1.设个体域为整数集合Z,将下列问题符号化: (1)对于任意的x和y,存在着z,使得x+y=z;
∀x∀y∃z(x+y=z) (2)存在着x,对于任意的y和z,均有y-z=x是不成立的。
03-一阶谓词逻辑表示法课件
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Zhang
201
Li Occupant201
491
201
492 Teleph2o0n1e
Wanao
203
451
203
40
2.2.3 一阶谓词逻辑知识表示方法
▪ 用一阶谓词表示:
Occupant(Zhang , 201) Occupant(Li,201) Occupant(Wang, 202) Occupant(Zhao, 203) Telephone(491,201) Telephone(492,201) Telephone(451,202) Telephone(451,203)
2.2 一阶谓词逻辑表示法
1. 命题逻辑 2. 谓词逻辑 3. 一阶谓词逻辑知识表示方法
39
2.2.3 一阶谓词逻辑知识表示方法
谓词公式表示知识的步骤: 1 定义谓词及个体。 2 变元赋值。
3 用连接词连接各个谓词,形成谓词公式。
▪ 例如: 用一阶谓词逻辑表示下列关系数据库。
住户
房间
电话号码 房间
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2.2.3 一阶谓词逻辑表示法
优点:
① 自然性 ② 精确性 ③ 严密性 ④ 容易实现
局限性:
① 不能表示不确定的知识 ② 组合爆炸 ③ 效率低
应用: 1 自动问答系统(Green等人研制的QA3系统) 2 机器人行动规划系统(Fikes等人研制的STRIPS系统) 3 机器博弈系统(Filman等人研制的FOL系统) 4 问题求解系统(Kowalski等设计的PS系统)
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知识表示之一阶谓词逻辑表示
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知识表⽰之⼀阶谓词逻辑表⽰⾸先引⼊知识概念:知识(Knowledge)是⼈们在改造客观世界的实践中形成的对客观事物(包括⾃然的和⼈造的)及其规律的认识,包括对事物的现象、本质、状态、关系、联系和运动等的认识。
知识是把有关的信息关联在⼀起,形成的关于客观世界某种规律性认识的动态信息结构。
知识=事实+规则+概念:事实就是指⼈类对客观世界、客观事物的状态、属性、特征的描述,以及对事物之间关系的描述;规则是指能表达在前提和结论之间的因果关系的⼀种形式;概念主要指事实的含义、规则、语义、说明等。
所谓知识表⽰(Knowledge Representation),就是把知识⽤计算机可接受的符号并以某种形式描述出来。
常见的知识表⽰⽅式有⼀阶谓词逻辑,产⽣式表⽰,状态空间图表⽰,与或图表⽰,语义⽹络,框架结构表⽰,还有问题归纳法,⾯向对象法等。
1. 命题与命题逻辑命题:是具有真假意义的语句。
命题代表⼈们进⾏思维时的⼀种判断,或者是肯定,或者是否定。
命题逻辑:“命题逻辑”是“谓词逻辑”的基础。
在现实世界中,有些陈述语句在特定情况下都具有“真”或“假”的含义,在逻辑上称这些语句为“命题”。
如:A. 天在下⾬ B. 天晴 C. ⽇照的天⽓很宜⼈ D. 我们在⾟苦于远程研修中。
表达单⼀意义的命题称为“原⼦命题”。
命题逻辑就是研究命题和命题之间关系的符号逻辑系统。
命题逻辑的联结词:原⼦命题可通过“联结词”构成“复合命题”,联结词有5种,定义为:﹁表⽰否定,复合命题“﹁Q”即“﹁Q”∧表⽰合取,复合命题“P∧Q”表⽰“P与Q”∨表⽰析取,复合命题“P∨Q”表⽰“P或Q”→表⽰条件(蕴含),复合命题“P→Q”表⽰“如果P,那么Q”↔表⽰双条件(等价),复合命题“P↔Q”即表⽰“P当且仅当Q”2. 谓词与谓词逻辑谓词逻辑是命题逻辑的扩充和发展,它将⼀个原⼦命题分解成个体和谓词两个组成部分。
在谓词公式 P(x) 中,P 称为谓词,x 称为个体变元,若 x 是⼀元的,称为⼀元谓词, P(x,y) 称为⼆元谓词。
4.2-一阶谓词逻辑表示
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TS(x, y):表示x是y的老师。
表示知识:
( x)( y)(T (x)→ TS(x, y) ∧S (y))
可读作:对所有x,如果x是一个教师,那么一定存在一个个体y,y的老 师是x,且y是一个学生。
谓词逻辑表示方法(2/2)
例2 表示知识“所有的整数不是偶数就是奇数”。
定义谓词:I(x):x是整数,E(x):x是偶数, O(x):x是奇数
项是把个体常量、个体变量和函数统一起来的一念。
原子谓词公式
定义5 原子谓词公式的含义为:
若t1,t2,…,tn是项,P是谓词,则称P(t1,t2,…,tn)为原子谓词公式。 合式公式
定义6
满足如下规则的谓词演算可得到合式公式:
(1) 单个原子谓词公式是合式公式;
(2) 若A是合式公式,则¬A也是合式公式;
状态5
AT(robot, b)
Setdown(b) EMPTY(robot)
c
==========> ON(box, b)
TABLE(a)
TABLE(b)
a
b
状态6(目标状态)
AT(robot, c)
Goto(b, c) EMPTY(robot)
=========> ON(box, b)
TABLE(a)
机器人每执行一操作前,都要检查该操作的先决条件是否可以满足。 如果满足,就执行相应的操作;否则再检查下一个操作。
谓词逻辑表示的应用(例1)
机器人移盒子问题(5/7)
这个机器人行动规划问题的求解过程如下:
状态1(初始状态)
AT(robot, c)
开始
EMPTY(robot)
c
=========> ON(box, a)
一阶谓词逻辑
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06
总结与展望
一阶谓词逻辑重要性总结
基础性
一阶谓词逻辑是数学逻辑和计算机科学逻辑的基础,为形式化推理 提供了基本框架。
表达能力
一阶谓词逻辑能够表达丰富的概念和关系,包括量词、函数、谓词 等,使得逻辑推理更加精确和全面。
可判定性
一阶谓词逻辑具有可判定性,即对于给定的公式和解释,可以判断 其是否有效或可满足,这为自动推理和验证提供了可能。
逻辑符号表示
03
个体变元
谓词符号
量词符号
表示任意个体的符号,常用小写字母表示 ,如 x, y, z 等。
表示谓词的符号,常用大写字母表示,如 P, Q, R 等。谓词符号后通常跟有参数, 表示具体的性质或关系。
表示量词的符号,常用的有全称量词符号 ∀ 和存在量词符号 ∃。全称量词表示“对 所有个体都成立”,存在量词表示“存在 至少一个个体使得成立”。
存在量词引入规则(EI)
如果从某个公式可以推导出含有特定谓词的公式, 则可以引入存在量词。
存在量词消去规则(EG)
如果公式中含有存在量词,则可以消去该量词,得 到特定实例的公式。
存在量词实例化规则(EI*)
在推理过程中,可以将存在量词实例化为特定的个 体或常量。
等式推理规则
等式引入规则(EqI)
如果两个项相等,则可以引入等式。
随着应用领域的拓展和问题的 复杂化,一阶谓词逻辑可能会 面临表达力不足、推理效率低 下等问题。同时,如何处理不 确定性、模糊性等也是未来需 要解决的问题。
THANKS
前提推导出结论。
02
优点
直观、易于理解,符合人类思 维习惯。
03
缺点
需要熟练掌握推理规则,且对 于复杂问题可能效率较低。
矿产
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。
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3.1 一阶谓词逻辑形式
前面离散数学课程已经讲述过谓词逻辑,在这里简要回顾如下: 1.命题逻辑
定义 具有确定真值的陈述句,称为命题。
例:(1)2是素数。 (2)雪是黑的。 (3)今年的十二月一号是个晴天。 (4)X+Y>5
命题若是简单的陈述句,不能分解成更简单的句子,我们称 这样的命题为简单命题或原子命题。可以用英文字母P,Q, R,…或是带有下标的大写英文字母Pi等表示简单命题,将命题 用合适的符号表示,称为命题符号化。
2、量词:用于刻划谓词与个体之间关系的词,在谓词逻 辑中引入了两个量词,全称量词符号( x)及存在量 词符号( x)。 全称量词符号 + 变元 = 全称量词,如( x); 存在量词符号 + 变元 = 存在量词,如( x); ( x):它表示对个体域中所有个体x ( x): 表示在个体域中存在某个个体x
函数符号:是从若干个研究对象到某个研究对象的映射的
符号。 • n元函数 f(x1,x2,…,xn) 规定为一个映射:
f: Dn →D 谓词与函数的区别:
1.谓词的真值是真和假,而函数无真值可言,其值是个体域中的
某个个体。
2.谓词描述的是个体域中的个体之间的关系或性质。而函数实现的 是一个个体的出现依赖于个体中中的其他个体,他是一个个体 在个体域中的映射。
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2、一阶谓词逻辑 谓词的一般形式是:
P(x1, x2, … xn) 其中P是谓词,通常才用首字母大写开头的字母字符串 表示。
x1, x2, x3……… 是个体,通常用小写字母来表示。 在谓词逻辑中,命题被细分为谓词和个体两个部分。
谓词的一般形式是: P(x1, x2, … xn)
其中P是谓词,通常首字母用大写字母表示。 x1, x2, x3……… 是个体,通常用小写字母来表示。 在谓词逻辑中,命题被细分为谓词和个体两个部分。 n元谓词: 含有n个个体符号的谓词P(x1,x2, …xn),表示一个映射: P:Dn →{T,F} 或是 (D1×D2×D3…Dn) →{T,F}
为谓词。谓词一般也用P,Q,R等大写字母表示。 例1:x是一个美丽的城市 可以写成:
Beautiful City (x) 其中:Beautiful City 是谓词;x是个体 例2: x>y 可定义成:
Greater (x, y) 这里:x、y是个体,Greater是谓词
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第三章 一阶谓词逻辑表示知识
§3.1 一阶谓词逻辑形式 §3.2 谓词公式、永真性、可满足性、
不可满足性 §3.3 谓词公式的等价性与永真蕴含 §3.4 自然演绎推理 §3.5 归结演绎推理 §3.6 归结策略讨论
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例:设谓词P(x)表示x是正数,F(x,y)表示x与y是好朋友,则:
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命题逻辑的局限性: 例如:命题:焦作是一个漂亮的城市 P
郑州是一个漂亮的城市 Q 晋城是一个漂亮的城市 R 新乡是一个漂亮的城市 S 安阳是一个漂亮的城市 T 要表达这样一个类别的知识时,命题逻辑表达起来,不方便。 用谓词结构的形式最方便 定义谓词:Beautiful City (x) ; x是一个漂亮的城市 像这样表达知识的形式就是谓词表达知识的形式
若Xi是个体常元、变元或函数,谓词称为一阶谓词; 如果某个Xi本身又是一个一阶谓词,则谓词称为二阶谓词, 依次类推。
个体变元的取值范围称为个体域(或称论域),个体 域可以是有限的也可以是无限的。
例 I(x) x是整数,则个体域是所有整数,它是无限的。
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PQ TT TF FT FF
P
P∨Q
F
T
F
T
T
T
T
F
P∧Q T F F F
P→Q T F T T
;联接词的优先级: ,∧,∨,→,
PQ T F F T
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谓词的语义是由使用者根据需要人为定义的。
如:S(x) 可以定义成x是船
也可定义成x是学生
谓词中包含的个体数目称为谓词的元数.
如:Q(x)是一元谓词,
P(x, y)是二元谓词,
A(x1,x2,…,xn)是n元谓词。
:“否定”联接按词,当命题P为真时,则﹁P为假,反之为 真
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
∨:“析取”联接词,它表示两个命题存在“或”者的关系。
∧:“合取”联接词,两个命题 之间具有“与”关系。
→“蕴含”、“条件命题”P→Q表示“如果P,则Q”。
P为条件,Q为条件的后件
:(
)“等价”“双条件”表示“P当且仅当P”
上述联结词构成谓词公式其定义如下:
3.在谓词逻辑中,函数本身不能单独使用,它必须嵌入到谓词中。
注意:有人讲命题逻辑是___0__元___谓___词___逻___辑__________
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3.2 谓词公式、永真性、可满足性、不可满足性
3.2.1谓词公式
1、联接词:用于联接两谓词公式,组成一个复杂的复合命题:
n元谓词: 含有n个个体符号的谓词P(x1,x2, …xn),表示一个映射:
P:Dn →{T,F} 或是 (D D D …D ) ___________1_×_____2_×_____3____ n →{T,F}
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谓词:用于刻画个体的性质、状态或个体之间的关系,称