人工智能的邏輯基礎(chǔ)初探

廣義智能科學(xué)的

邏輯根底討論西北工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院何華燦2004年09月11日于秦皇島

一邏輯是智能的根本科學(xué)問題嗎？對這個(gè)問題的回答閱歷了早期：狹義智能的完全一定√中期：知識(shí)工程的部分動(dòng)搖？計(jì)算智能的完全否認(rèn)如今：探求廣義下的一定答案處理這個(gè)問題的艱苦意義有助于深化認(rèn)識(shí)智能的本質(zhì)為智能科學(xué)奠定重要實(shí)際根底使人工智能有一致的可靠的邏輯根底，這是由實(shí)證科學(xué)向?qū)嶋H科學(xué)過渡和由定性向定量轉(zhuǎn)型的必要條件深化的比喻雖然人類很早就經(jīng)過形體、構(gòu)造和遺傳進(jìn)化認(rèn)識(shí)了生物和生命，但直到發(fā)現(xiàn)了DNA，才真正開場認(rèn)識(shí)生物和生命的本質(zhì)。人類基因組方案如高貴的人和低微的黑猩猩比較DNA的差別小于幾%！邏輯學(xué)是思想和智能的DNAL方案根據(jù)1：工生命的重要啟示人工生命中的研討結(jié)果L-系統(tǒng)細(xì)胞機(jī)DNA是生命系統(tǒng)的邏輯規(guī)那么生物體只是這些邏輯規(guī)那么的語義解釋和物理實(shí)現(xiàn)

根據(jù)2：蓬勃開展的現(xiàn)代邏輯與AI界有人放棄邏輯不同，有些邏輯學(xué)家以為人工智能是現(xiàn)代邏輯學(xué)開展的原動(dòng)力他們在努力拓展經(jīng)典數(shù)理邏輯，以順應(yīng)計(jì)算機(jī)科學(xué)，計(jì)算言語學(xué)和人工智能開展的需求，獲得了豐盛成果，這集中反映在現(xiàn)代邏輯的“圣經(jīng)〞<哲學(xué)邏輯手冊>中。順應(yīng)智能科學(xué)需求的邏輯已初現(xiàn)端倪！問題的關(guān)鍵何在？智能科學(xué)要處置矛盾和不確定，如：不準(zhǔn)確不完全動(dòng)態(tài)演化人工智能只能運(yùn)用數(shù)學(xué)化的邏輯而經(jīng)典數(shù)理邏輯不思索矛盾和不確定辯證邏輯能處置內(nèi)在矛盾性和外在不確定性,辯證邏輯可以數(shù)學(xué)化嗎？關(guān)鍵：探求數(shù)理辯證邏輯二廣義智能科學(xué)對邏輯學(xué)的需求什么是廣義智能觀智能廣泛存在于自然界中?！餐啃驈┑取硰V義智能是信息系統(tǒng)感知環(huán)境及其變化，經(jīng)過本身構(gòu)造和功能的改動(dòng)，恰當(dāng)而有效地對其作出反映，以順應(yīng)環(huán)境，到達(dá)系統(tǒng)生存目的的才干?！埠稳A燦〕廣義智能是一切可把廣義信息廣義知識(shí)廣義智力的機(jī)制和方法〔鐘義信〕

什么是廣義邏輯觀邏輯是自然界一切事物及其變化的普通規(guī)那么和規(guī)范?！埠稳A燦〕邏輯和詳細(xì)科學(xué)及哲學(xué)的關(guān)系與區(qū)別科學(xué)詳細(xì)研討某類對象的變化規(guī)律哲學(xué)籠統(tǒng)研討整個(gè)自然的變化規(guī)律邏輯籠統(tǒng)研討自然變化的規(guī)那么和規(guī)范邏輯偏重規(guī)那么和規(guī)范，科學(xué)偏重原理邏輯有多種形狀，如二值邏輯/二值圖象看多值邏輯/灰度圖象墨多維邏輯/彩色圖象之缺省邏輯/缺省圖象舞動(dòng)態(tài)邏輯/動(dòng)畫視頻構(gòu)造和過程都是邏輯的詳細(xì)實(shí)現(xiàn)事物的三種等價(jià)描畫相互浸透不可分邏輯規(guī)那么描畫事物用推理演算處理知識(shí)構(gòu)造描畫事物用搜索戰(zhàn)略處理演化過程描畫事物用尋優(yōu)過程處理例如可從三個(gè)不同側(cè)面觀看芭蕾舞：從形體上看是人體構(gòu)造的變化從能量上看是能量變換的過程從信息上看是思想邏輯的演繹三個(gè)中一個(gè)為主，其他是伴隨的附件人工生命使我們想的更大膽，更深化！廣義智能科學(xué)實(shí)際體系

根本需求：數(shù)理邏輯柔性化邏輯學(xué)分為：★方式邏輯研討具有內(nèi)在同一性和外在確定性的概念、命題之間的必然聯(lián)絡(luò)；★辨證邏輯研討具有內(nèi)在矛盾性和外在不確定性的概念、命題之間的必然聯(lián)絡(luò)。研討辨證邏輯的根本方法是將辨證邏輯問題經(jīng)過劃分和時(shí)空定位，轉(zhuǎn)化為方式邏輯問題。邏輯學(xué)中的根本問題剛性邏輯學(xué)和柔性邏輯學(xué)辨證邏輯的數(shù)學(xué)化得到非經(jīng)典數(shù)理邏輯，它是柔性邏輯學(xué)(Flexibilitylogics)方式邏輯的數(shù)學(xué)化得到經(jīng)典數(shù)理邏輯，它是剛性邏輯學(xué)(Rigidlogics)

數(shù)理邏輯柔性化的三個(gè)方向1不準(zhǔn)確推理：二值邏輯延續(xù)值邏輯三值概率模糊多值模態(tài)2信息不完全：全信息邏輯非全信息邏輯歸納類比容錯(cuò)非單調(diào)弗協(xié)調(diào)開放3動(dòng)態(tài)變化：一維邏輯高維邏輯四值八值動(dòng)態(tài)區(qū)間粗糙灰色眾多現(xiàn)代邏輯需求在新的實(shí)際框架下一致

不準(zhǔn)確推理：二值邏輯延續(xù)值邏輯關(guān)鍵1：命題真值延續(xù)變化的邏輯意義關(guān)鍵2：命題銜接詞及其運(yùn)算模型邏輯意義：整體判別和部分判別命題銜接詞及其運(yùn)算模型曾經(jīng)提出不少延續(xù)值邏輯定義受傳統(tǒng)邏輯學(xué)思想束縛，運(yùn)算模型獨(dú)一T-范數(shù)發(fā)現(xiàn)了許多延續(xù)變化的算子簇，但不知道不什么物理意義。認(rèn)識(shí)到不同情況需求不同的運(yùn)算模型關(guān)鍵是轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，找到順應(yīng)不同情況的自順應(yīng)機(jī)制和調(diào)整參數(shù)

信息不全：全信息邏輯非全信息邏輯關(guān)鍵1：如何補(bǔ)充和修正假設(shè)命題關(guān)鍵2：如何處置假設(shè)命題帶來的各種問題目前是在二值邏輯根底上放寬對推理的前提條件應(yīng)該全部知的限制，允許部分條件缺省，然后利用先驗(yàn)或后驗(yàn)的信息進(jìn)展補(bǔ)充和修正。產(chǎn)生和修正假設(shè)命題的方法不同，就構(gòu)成了不同的邏輯〔和附加機(jī)制〕。如不完全歸納類比案例發(fā)現(xiàn)信心等假設(shè)命題呵斥了推理過程的非單調(diào)性、弗協(xié)調(diào)性、開放性等。非全信息邏輯主要是研討附加機(jī)制。

動(dòng)態(tài)變化：一維邏輯高維邏輯關(guān)鍵1：偽偏序邏輯的蘊(yùn)涵如何定義？關(guān)鍵2：從整數(shù)維實(shí)數(shù)維能夠嗎？可拓邏輯有更多的變化機(jī)制〔蔡文〕人工生命系統(tǒng)的閱歷為什么天下沒有完全一樣的葉子生物體內(nèi)部如此完美地協(xié)調(diào)生物和它存在的環(huán)境如此調(diào)和由于它的邏輯規(guī)那么中存在隨機(jī)參數(shù)、內(nèi)部動(dòng)態(tài)平衡參數(shù)、對環(huán)境敏感的參數(shù)等邏輯學(xué)中需求而且能夠引入許多附加參數(shù)和自順應(yīng)機(jī)制數(shù)理辯證邏輯的一致之路經(jīng)典數(shù)理邏輯曾經(jīng)是一個(gè)完好的實(shí)際體系，但它只能處置具有內(nèi)在同一性和外在確定性的推理問題，它的各種邏輯學(xué)要素都是固定不變的，沒有調(diào)整機(jī)制。數(shù)理辯證邏輯需求在經(jīng)典數(shù)理邏輯的根底上，根據(jù)辨證處置具有內(nèi)在矛盾性和外在不確定性事物的劃分和時(shí)空定位規(guī)律，引入各種柔性參數(shù)和調(diào)整機(jī)制。

一致思索多值性和非全信息性

一致思索各種不確定性三泛邏輯學(xué)研討綱要及初步成果1泛邏輯學(xué)的研討綱要泛邏輯學(xué)的總綱領(lǐng)是從頂層研討邏輯學(xué)的普通規(guī)律，建立一致而又開放的邏輯學(xué)實(shí)際架構(gòu)，以規(guī)范和指點(diǎn)現(xiàn)代邏輯學(xué)研討，實(shí)現(xiàn)數(shù)理邏輯的柔性化。中心問題是在數(shù)理邏輯中引入柔性機(jī)制包容各種矛盾和不確定性任何邏輯都有語法規(guī)那么和語義解釋兩部分語法規(guī)那么中至少有四個(gè)要素可柔性化：1.1建立柔性真值域命題真值的度量空間必需是有序空間，可是線序、偏序或超序。真值域的普通方式是多維超序空間W＝{}∪[0,1]n<>n＞0其中[0,1]是基空間，n是維數(shù)，表示無定義或超出范圍，可沒有;是有限符號(hào)串，代表命題的附加參數(shù)，可是。1.2建立柔性銜接詞命題銜接詞由運(yùn)算模型定義，我們根據(jù)模糊測度的邏輯性質(zhì)研討發(fā)現(xiàn)了柔性邏輯在W＝[0,1]上定義的命題銜接詞有7個(gè)泛非泛與泛或泛蘊(yùn)含泛等價(jià)泛平均泛組合柔性命題銜接詞的運(yùn)算模型是延續(xù)變化的算子簇,它隨調(diào)整參數(shù)變化，可描畫柔性命題間關(guān)系的不確定性〔關(guān)系柔性〕。1.3建立柔性量詞定義在W上的柔性量詞有：標(biāo)志命題真值閾元的閾元量詞♂k標(biāo)志假設(shè)命題的假設(shè)量詞$k約束個(gè)體變元范圍的范圍量詞∮指示個(gè)體變元的相對位置的位置量詞♀改動(dòng)真值分布過渡特性的過渡量詞∫其中參數(shù)k,表示約束條件，稱為程度柔性柔性量詞可描畫各種約束的不確定性。1.4建立柔性推理方式柔性推理方式有上述三要素上定義的演繹推理歸納推理類比推理假設(shè)推理發(fā)現(xiàn)推理進(jìn)化推理由于在柔性銜接詞和柔性量詞中都有柔性參數(shù)存在，這些推理方式不是決然分開的，可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，由量變引起量變，稱這種柔性為方式柔性。方式柔性可描畫推理方式的不確定性。由于柔性邏輯學(xué)中允許真值柔性、維數(shù)柔性、關(guān)系柔性、程度柔性和方式柔性存在，具有與內(nèi)外交互的附加參數(shù)，可以描畫矛盾的對立一致及矛盾的轉(zhuǎn)化過程描畫認(rèn)識(shí)的發(fā)生、開展和完善的全過程這為辯證邏輯的數(shù)學(xué)化提供了能夠性這些都是智能科學(xué)技術(shù)中急需處理的艱苦問題邏輯學(xué)的語義解釋賦予各種邏輯學(xué)符號(hào)01PQR以詳細(xì)的物理意義，以便描畫和處理現(xiàn)實(shí)世界的詳細(xì)問題。同一個(gè)語法規(guī)那么經(jīng)過不同的語義解釋可以派生出不同的邏輯，如開關(guān)邏輯、圖形邏輯、言語邏輯等2建立柔性邏輯學(xué)的“新四論〞“四論〞為經(jīng)典數(shù)理邏輯奠定了嚴(yán)厲的數(shù)學(xué)根底，保證了它的可靠性和完備性。數(shù)理邏輯柔性化后，引入了表示各種表示矛盾和不確定性的邏輯學(xué)要素，作為邏輯學(xué)數(shù)學(xué)根底的“四論〞也要發(fā)生相應(yīng)的變化，所以建立與柔性邏輯學(xué)相順應(yīng)的“新四論〞是一個(gè)非常重要的義務(wù)，它是柔性邏輯學(xué)成熟的標(biāo)志。我們特別留意到，集合、邏輯和代數(shù)是一個(gè)事物的三個(gè)不同方面：集合是事物的外延；邏輯是事物的內(nèi)涵；代數(shù)那么描畫了集合和邏輯的共同數(shù)學(xué)性質(zhì)，它們是三位一體的關(guān)系。一種邏輯學(xué)實(shí)際，必然有一種集合實(shí)際和代數(shù)實(shí)際與之對應(yīng)，充分利用這種三位一體的關(guān)系，可以加快集合、邏輯和代數(shù)實(shí)際的協(xié)同開展。目前泛邏輯學(xué)還是個(gè)待實(shí)現(xiàn)的研討綱要3已初步建立起柔性命題邏輯能否在經(jīng)典數(shù)理邏輯根底上，添加各種柔性參數(shù)和自順應(yīng)調(diào)整機(jī)制，包容矛盾和不確定性，實(shí)現(xiàn)辯證邏輯的數(shù)學(xué)化？各種邏輯的根底是它的命題邏輯，命題演算是邏輯學(xué)必需首先確立的奠基石。我們曾經(jīng)在模糊測度的邏輯性質(zhì)、三角范數(shù)Schweizer算子簇和Lukasiewicz延續(xù)值邏輯的根底上，引入柔性參數(shù)和自順應(yīng)調(diào)整機(jī)制，建立了柔性命題邏輯學(xué)主要的運(yùn)算模型簇1.泛非命題銜接詞的運(yùn)算模型簇N(x,k)＝(1－xn)1/nn＝－1/log2k,k[0,1]2.泛與命題銜接詞的運(yùn)算模型T(x,y,h,k)＝(max(0,xnm＋ynm－1))1/nmm＝(3－4h)/(4h(1－h(huán))),h[0,1]3.泛或命題銜接詞的運(yùn)算模型S(x,y,h,k)＝N(T(N(x,k),N(y,k),h,k),k)4.泛蘊(yùn)涵命題銜接詞的運(yùn)算模型I(x,y,h,k)＝(min(1,1－xnm＋ynm))1/nm

影響柔性邏輯運(yùn)算模型的要素有模糊測度的誤差，用誤差系數(shù)k表示k=1最大正誤差k=0.5沒誤差k=0最大負(fù)誤差廣義相關(guān)性，用廣義相關(guān)性系數(shù)h表示h=1最大相吸h=0.75獨(dú)立相關(guān)h=0.5最大相斥h=0最大相克不平等性，用偏袒系數(shù)p表示p=1最大左偏袒p=0.5沒有偏袒p=0最大右偏袒柔性邏輯運(yùn)算模型簇

命題泛邏輯學(xué)的運(yùn)用邏輯生成器曾經(jīng)生成許多已有和未知的命題邏輯一致了不準(zhǔn)確推理實(shí)際是進(jìn)一步建立柔性謂詞邏輯的根底柔性控制〔一切可以運(yùn)用模糊邏輯、概率論、證據(jù)實(shí)際、近似推理的地方，原那么上都可以用柔性命題邏輯〕

建立一致的不準(zhǔn)確推理實(shí)際可包容：基于概率的各種推理模型基于模糊邏輯的推理模型基于信任測度的推理模型基于似然測度的推理模型基于必然測度的推理模型基于能夠測度的推理模型