Rezoluce v predikátové logice



Podobné dokumenty
Rezoluce v predikátové logice

Rezoluce ve výrokové logice

2.5 Rezoluční metoda v predikátové logice

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Další (neklasické) logiky. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Predikátová logika 1/20

Predikátová logika dokončení

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Výroková a predikátová logika - IX

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

1 Pravdivost formulí v interpretaci a daném ohodnocení

Výroková logika syntaxe a sémantika

Unární je také spojka negace. pro je operace binární - příkladem může být funkce se signaturou. Binární je velká většina logických spojek

Predikátová logika. prvního řádu

Základy logiky a teorie množin

Výroková a predikátová logika - IX

Logika XI. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

Výroková a predikátová logika - X

1 Predikátová logika. 1.1 Syntax. jaký mohou mít formule význam (sémantiku). 1. Logických symbolů: 2. Speciálních (mimologických) symbolů:

Výroková logika - opakování

Rezoluční kalkulus pro logiku prvního řádu

Skolemizace. x(x + f(x) = 0). Interpretace f unární funkce, která pro daný

2.1 Formule predikátové logiky. větám. Použijte k tomu predikátových symbolu uvedených v textu.

Výroková a predikátová logika - XII

Výroková a predikátová logika - V

4.2 Syntaxe predikátové logiky

Sémantika predikátové logiky

platné nejsou Sokrates je smrtelný. (r) 1/??

Predikátová logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Formální systém výrokové logiky

IA008 Computational logic Version: 6. května Formule je v konjunktivní normální formě (CNF), pokud má tvar α 1... α n,

Stefan Ratschan. Fakulta informačních technologíı. Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti

Predikátová logika [Predicate logic]

2.2 Sémantika predikátové logiky

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Výroková a predikátová logika - VIII

Výroková a predikátová logika - II

Výroková a predikátová logika - VII

(zkráceně jen formule), jestliže vznikla podle následujících pravidel:

Rezoluční kalkulus pro výrokovou logiku

Booleovy algebry. Irina Perfilieva. logo

Výroková a predikátová logika - X

Výroková a predikátová logika - VIII

Odpřednesenou látku naleznete v kapitolách skript Abstraktní a konkrétní lineární algebra.

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Naivní teorie množin. Naivní pojem množiny Funkce jako nálepkovací schéma Konečnost, nekonečnost Spočetnost, nespočetnost

Logika. 8. Automatické dokazování v predikátové logice (obecná rezoluční metoda)

Okruh č.3: Sémantický výklad predikátové logiky

Logika. 2. Výroková logika. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

Základy elementární teorie čísel

Rekurentní rovnice, strukturální indukce

Kapitola Výroky

Základy elementární teorie čísel

Výroková logika. Sémantika výrokové logiky

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Každé formuli výrokového počtu přiřadíme hodnotu 0, půjde-li o formuli nepravdivou, a hodnotu 1, půjde-li. α neplatí. β je nutná podmínka pro α

Základní pojmy matematické logiky

Místo pojmu výroková formule budeme používat zkráceně jen formule. Při jejich zápisu

Relace a kongruence modulo

Tableaux metody. Jiří Vyskočil 2011

Klauzulární logika. úvod. Šárka Vavrečková. 20. října Ústav informatiky Filozoficko-Přírodovědecká fakulta Slezské univerzity, Opava

3.10 Rezoluční metoda ve výrokové logice

Kapitola 1. Úvod. 1.1 Značení. 1.2 Výroky - opakování. N... přirozená čísla (1, 2, 3,...). Q... racionální čísla ( p, kde p Z a q N) R...

Rovnost lze vyjádřit jako predikát, např. můžeme zvolit, že P(x, y) reprezentujetvrzení xjerovnoy.

Rekurentní rovnice, strukturální indukce

Úvod do TI - logika Predikátová logika 1.řádu (4.přednáška) Marie Duží marie.duzi@vsb.cz

Matematická analýza 1

Úvod do predikátové logiky. (FLÚ AV ČR) Logika: CZ.1.07/2.2.00/ / 1

Cvičení Aktivita 1. část 2. část 3. část Ústní Celkem Známka

Výroková a predikátová logika - II

Jak jsem potkal logiku. Převod formule do (úplného) disjunktivního tvaru. Jan Hora

Marie Duží

Výroková a predikátová logika - III

Která tvrzení jsou pravdivá nezávisle na tom, který den v týdnu byla vyslovena? Tvrzení trosečníka Dana.

V této výukové jednotce se student seznámí se základními pojmy z teorie predikátového počtu.

Výroková a predikátová logika - II

Deskripční logika. Petr Křemen FEL ČVUT. Petr Křemen (FEL ČVUT) Deskripční logika 37 / 157

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Logika a logické programování

Výroková a predikátová logika - XIII

Jazyk matematiky Matematická logika Množinové operace Zobrazení Rozšířená číslená osa

Logické programování

Úvod do TI - logika Výroková logika - pokračování (3.přednáška) Marie Duží

Výroková a predikátová logika - III

Základy logiky Logika a logické systémy. Umělá inteligence a rozpoznávání, LS

Matematická logika. Rostislav Horčík. horcik

Statistická teorie učení

Disjunktivní a konjunktivní lní tvar formule. 2.přednáška

Prolog PROgramming in LOGic část predikátové logiky prvního řádu rozvoj začíná po roce 1970 Robert Kowalski teoretické základy Alain Colmerauer, David

Matematická logika. Miroslav Kolařík

prof. RNDr. Čestmír Burdík DrCs. prof. Ing. Edita Pelantová CSc. BI-ZMA ZS 2009/2010

Matematická logika. Lekce 1: Motivace a seznámení s klasickou výrokovou logikou. Petr Cintula. Ústav informatiky Akademie věd České republiky

Okruh Lineární rovnice v Z m Těleso Gaussova eliminace (GEM) Okruh Z m. Jiří Velebil: X01DML 19. listopadu 2007: Okruh Z m 1/20

Výroková a predikátová logika - IV

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

Logické programování

Výroková a predikátová logika - VII

výrok-každésdělení,uněhožmásmyslseptát,zdaječinenípravdivé, aproněžprávějednaztěchtodvoumožnostínastává.

Úvod do logiky (PL): negace a ekvivalence vět mimo logický

6. Logika a logické systémy. Základy logiky. Lucie Koloušková, Václav Matoušek / KIV. Umělá inteligence a rozpoznávání, LS

Zadání a řešení testu z matematiky a zpráva o výsledcích přijímacího řízení do magisterského navazujícího studia od podzimu 2014

Transkript:

Rezoluce v predikátové logice Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 1/16

Základní myšlenky 1 M = ϕ iff X = M { ϕ} nesplnitelná. (M musí být množina sentencí, ϕ sentence.) 2 X nesplnitelná iff X = ff. 3 Hledání kritických důsledků X syntakticky. K tomu je zapotřebí speciální tvar X. 4 Speciální tvar X je klausální tvar X. Vše budeme dělat pro konečnou množinu M. Pak i X je konečná. Tudíž: (syntaktický) algoritmus. V zásadě stejný algoritmus jako ve VL, některé kroky jsou však složitější dáno složitostí syntaxe PL. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 2/16

Sentence v CNF Řekneme, že ψ je v CNF, když má tvar bud tt nebo ψ 1... ψ n, kde 1 každé ψ i je sentence tvaru bud τ i nebo x 1. x 2... x mi.τ i 2 každé τ i (tzv. tělo klausule ψ i ) je bud ff nebo nebo l 1... l ki 3 každé l j (literál) je bud atom nebo negace atomu. Upozornění Nedefinujeme CNF jako synonymum. Při hledání CNF může dojít ke změně jazyka: tzv. Skolemovo rozšíření, neboli skolemisace. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 3/16

Převod sentence ϕ na CNF 1 Vyčištění výskytu proměnných: každý kvantifikátor musí vázat jinou proměnnou. (α-konverse, to může vyžadovat deklaraci fresh proměnných.) 2 Odstranění nepohodlných spojek. 3 Distribuce těsně před atomy (de Morganova pravidla). 4 Distribuce na nejnižší možnou hladinu (distributivní a asociativní zákony další strana). 5 Distribuce na nejvyšší možnou hladinu a eliminace existenčních kvantifikátorů (distributivní a asociativní zákony a skolemisace viz další strany). 6 Výslednou sentenci označíme cnf(ϕ). Obecně nedosáhneme ϕ = cnf(ϕ) Bude platit: ϕ a cnf(ϕ) jsou ekvisplnitelné. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 4/16

Nové distributivní a asociativní zákony Platí: 1 Asociativita a : x.(α β) = x.α x.β pro libovolné formule α, β. 2 Asociativita a : x.(α β) = x.α x.β pro libovolné formule α, β. 3 Distributivita a : x.(α β) = x.α β pro libovolné formule α, β, kde v β se nevyskytuje x. 4 Distributivita a : x.(α β) = x.α β pro libovolné formule α, β, kde v β se nevyskytuje x. Intuice: je nekonečné and a je nekonečné or. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 5/16

Skolemovo rozšíření Sentenci x 1... x m. y.α, m 0 nahrad te sentencí x 1... x m.α[y := f (x 1,..., x m )] kde f je fresh funkční symbol arity m. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 6/16

Příklad Najděte cnf(ϕ) pro sentenci ϕ ve tvaru ( ) x.(p(x) y.q(x, y)) x.(p(x) y.p(f (y))) Pozorování Zjevně pro obecnou sentenci ϕ platí: ϕ a cnf(ϕ) jsou ekvisplnitelné. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 7/16

Klausální tvar množiny sentencí α kt(x ) iff α je klausule nějaké cnf(ϕ) pro ϕ X. Upozornění kt(x ) není jednoznačně určen! Pozorování X a kt(x ) jsou ekvisplnitelné. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 8/16

Komplementární výskyt Dvě klausule ψ 1, ψ 2 pro CNF obsahují komplementární výskyt predikátu P, pokud se v ψ 1 vyskytuje P a v ψ 2 se vyskytuje P (nebo naopak). Příklady At f Pred arity 1, R Pred, arity 2 a x, y, u, v Var. 1 Klausule x y ( x = y R(x, y)), u v ( u = v R(u, v)). Komplementární výskyt predikátu R. 2 Klausule x y ( x = y R(x, f (y))), u v ( u = v R(u, v)). Komplementární výskyt predikátu R. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 9/16

Příklad, pokrač. 3 Klausule x y (x = y R(x, f (y))), u v ( u = f (v) R(u, v)). Komplementární výskyt predikátu = a komplementární výskyt predikátu R. 4 Klausule x y (x = y R(x, f (y))), u v (u = f (v) R(u, v)). Žádný komplementární výskyt predikátu. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 10/16

Jak utvořit resolventu dvou klausuĺı ψ 1 a ψ 2 1 Obsahují ψ 1 a ψ 2 komplementární výskyt predikátu? (Pokud ne, stop: resolventa neexistuje.) 2 Označte predikát s komplementárním výskytem jako P. 3 Existuje maximální unifikátor pro atomy vytvořené z P? (Pokud ne, stop: resolventa podle P neexistuje.) 4 Označte maximální unifikátor jako ϑ. 5 Spočítejte ψ 1 [ϑ] a ψ 2 [ϑ]. Těla těchto klausuĺı označte jako τ 1 a τ 2. 6 Vytvořte tělo, které obsahuje všechny literály obsažené v τ 1 a τ 2 kromě literálů začínajících P a P. Toto tělo označte τ. 7 Tělo τ doplňte obecnými kvantifikátory na sentenci. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 11/16

Příklady: nalezněte maximální unifikátor 1 P(x, y) a P(t, f (z)) (x, y, z, t st. proměnné, P predikát arity 2, f funkční symbol arity 1) 2 Q(a, y, f (y)) a Q(z, z, u) (x, y, z st. proměnné, Q predikát arity 3, f funkční symbol arity 1, a, u funkční symboly arity 0) 3 R(x, g(x)) a R(y, y) (x, y st. proměnné, R predikát arity 2, g funkční symbol arity 1) Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 12/16

Definice At X je konečná množina klausuĺı pro CNF. Posloupnost Res 0 (X ), Res 1 (X ), Res 2 (X ), Res 3 (X ),... definujeme takto: Res 0 (X ) = X Res n+1 (X ) = Res n (X ) {α α je resolventa nějaké dvojice z Res n (X )} Pozorování Ekvisplnitelnost je invariantem a tvorba posloupnosti množin se zastaví po konečně krocích. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 13/16

Důsledek: základní resoluční algoritmus 1 Rozhodněte, zda M = ϕ (M konečná). 2 Utvořte X = M { ϕ}. 3 At X = kt(x ). Potom X a X jsou ekvisplnitelné. 4 Existuje n 0 tak, že platí Res n0 +1(X ) = Res n0 (X ). Dále platí: 1 Množiny X a Res n0 (X ) jsou ekvisplnitelné. 2 Množina X není splnitelná právě tehdy, když platí ff Res n0 (X ). 5 M = ϕ platí iff X není splnitelná. Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 14/16

Pozor! Na přednášce bude zmíněna i mírná varianta klasického resolučního algoritmu, kterou v tomto textu nenajdete. Tuto variantu (zamítací stromy, anglicky refutation trees) naleznete ve skriptu M. Demlová a B. Ponděĺıček, Matematická logika, FEL ČVUT, Praha 1997 Formální nástroje Vyzkoušejte si například volně stažitelný theorem prover Prover9 a Mace4 od Williama McCunea http://www.cs.unm.edu/ mccune/prover9/ Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 15/16

Příklad Resolučním algoritmem rozhodněte, zda platí { x. y.((p(x) Q(x, y)) R(y)), x.q(f (x), g(x)), P(f (a))} = R(g(a)) (Samozřejmě: popište jazyk PL, ve kterém jde o sentence.) Jiří Velebil: AD0B01LGR 2015 Rezoluce v PL 16/16