Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.
|
pl:dydaktyka:krr:lab_baza_wiedzy [2013/02/27 09:29] gjn [Źródła] |
pl:dydaktyka:krr:lab_baza_wiedzy [2019/06/27 15:50] |
||
|---|---|---|---|
| Linia 1: | Linia 1: | ||
| - | ====== KRR: Prolog - baza wiedzy ====== | ||
| - | |||
| - | ===== Historia ===== | ||
| - | |||
| - | Prolog to system realizujący użycie logiki jako paradygmatu "programowania" (//PROgrammation en LOGique, PROgramming in LOGic//). | ||
| - | Wybrane informacje: | ||
| - | * podstawy teoretyczne: logika ([[wp>George_Boole]],[[wp>Gottlob_Frege]],[[wp>Alfred_Tarski]], i inni), [[wp>J._Alan_Robinson]] (rezolucja), [[wp>]] (University of Edinburgh) | ||
| - | * implementacje: [[wp>Alain_Colmerauer]], (University of Aix-Marseille), 1972; [[wp>David_H._D._Warren]] (University of Edinburgh) 1977 | ||
| - | |||
| - | Więcej wskazówek związanych z uczeniem się Prologu można znaleźć na [[pl:prolog:prolog_lab#przydatne_materialy|głównej stronie laboratorium]]. | ||
| - | |||
| - | //Uwaga:// nie należy za bardzo przejmować się hasłem o Prologu w Wikipedii -- jest //źle// napisane! | ||
| - | |||
| - | ===== Prolog jako system reprezentowania wiedzy i wnioskowania ===== | ||
| - | |||
| - | Prolog dostarcza //metodę reprezentacji wiedzy// (klauzule Horna), | ||
| - | która pozwala na opis i budowę //bazy wiedzy// (ang. //knowledge base//). | ||
| - | |||
| - | Prolog jest wyposażony w system //automatycznego wnioskowania// (ang. //automated reasoning//), | ||
| - | który pozwala w szczególności na automatyczne wyszukiwanie rozwiązań problemów/zadań opisanych przy pomocy bazy wiedzy. | ||
| - | |||
| - | Praca z systemem obejmuje: | ||
| - | - opis problemu (KB), | ||
| - | - sformułowanie celu (ang. //goal//) czy też pytania (ang. //query//), | ||
| - | - automatyczne wyszukanie rozwiązania. | ||
| - | |||
| - | Co za tym idzie Prolog nie jest "językiem programowania" ile systemem rozwiązywania problemów, obejmującym język ich opisu. | ||
| - | |||
| - | ===== SWI Prolog ===== | ||
| - | |||
| - | Współcześnie jest dostępnych szereg implementacji Prologu, w tym swobodnie dostępne kompilatory Prologu: | ||
| - | |||
| - | * Jan Wielemaker, //SWI-Prolog//, http://www.swi-prolog.org | ||
| - | * LIACC/Universidade do Porto, OPPE Sistemas/UFRJ, //YAP//, http://www.ncc.up.pt/~vsc/Yap/ | ||
| - | * Daniel Diaz, //GNU-Prolog//, http://gnu-prolog.inria.fr | ||
| - | |||
| - | W czasie zajęć będzie się pracować w środowisku SWI. | ||
| - | |||
| - | Podstawowym interfejsem w SWI jest powłoka. W powłoce pracuje się podobnie jak w powłoce unixowej, oczywiście z uwzględnieniem specyfiki Prologu. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Uruchamianie powłoki ==== | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Unix/GNU/Linux: Proszę otworzyć okno terminala, np. ''xterm'' i uruchomić w nim powłokę SWI przez polecenie ''swipl'' (może też być dostępny przez polecenie ''pl''). | ||
| - | |||
| - | Windows: uruchomić za pomoc ikony, menu, itp. | ||
| - | |||
| - | UWAGA: każda //linia kodu// w Prologu musi się kończyć kropką, podobnie linia, polecenie w powłoce! | ||
| - | |||
| - | Proszę sprawdzić działanie systemu pomocy, przez predykat ''help.'', a następnie przeczytać opis do predykatu ''consult/1''. | ||
| - | |||
| - | Proszę wyjść z powłoki przez ''halt.'' | ||
| - | |||
| - | Proszę ponownie uruchomić powłokę SWI. Przy pomocy jakiej kombinacji klawiszy można wyjść z powłoki unixowej - analogiczenie w SWI? | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Środowisko pracy ==== | ||
| - | |||
| - | SWI dostarcza przede wszystkim zaawansowanej powłoki, wyposażonej w bibliotekę //GNU ReadLine//. | ||
| - | |||
| - | Cennym uzupełnieniem jest edytor GNU Emacs ze środowiskiem edycyjnym (trybem) //[[http://packages.debian.org/stable/prolog-el|prolog.el]]//. | ||
| - | |||
| - | SWI w wersji rozszerzonej o środowisko XPCE dostarcza również narzędzi programistycznych, takich jak wbudowany edytor //emacs//. Aby z niego skorzystać należy zamiast ''swipl'' wywołać ''xpce'' a potem w powłoce Prologu ''emacs.''. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Sprawdzić działanie systemu pracy z linią poleceń (GNU Readline): historia, dopełnianie, skrótu klawiaturowe. Przeglądnąć tryb pracy w GNU Emacs i edytor PCE Emacs (uruchomić SWI Prolog przez ''xpce''). | ||
| - | |||
| - | ===== Fakty w bazie wiedzy ===== | ||
| - | |||
| - | Baza wiedzy obejmuje dwa rodzaje sformułowań, | ||
| - | prostszym z nich są fakty. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę przyjrzeć się poniższej, prostej bazie wiedzy. | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | rodzic(kasia,robert). | ||
| - | rodzic(tomek,robert). | ||
| - | rodzic(tomek,eliza). | ||
| - | |||
| - | kobieta(kasia). | ||
| - | kobieta(eliza). | ||
| - | |||
| - | mezczyzna(tomek). | ||
| - | mezczyzna(robert). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Proszę uruchomić wybrany zewnętrzny edytor i wpisać w nim podobny tekst, dotyczący własnej (albo innej) rodziny. Mniej ambitni mogą po prostu przepisać... Program należy zapisać w pliku //fam1.pl//. | ||
| - | |||
| - | Inny przykład //pf1.pl//: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | woman(mia). | ||
| - | woman(jody). | ||
| - | woman(yolanda). | ||
| - | playsAirGuitar(jody). | ||
| - | party. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | ==== Wczytywanie bazy wiedzy ==== | ||
| - | |||
| - | Aby użyć bazy wiedzy należy w powłoce załadować plik przy pomocy predykatu ''consult/1'' (skrót: ''[nazwa].'') | ||
| - | |||
| - | Operację tę należy powtarzać po każdej modyfikacji pliku bazy wiedzy. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | W powłoce SWI należy wczytać powyższe pliki: | ||
| - | |||
| - | ?- [fam1]. | ||
| - | |||
| - | ?- [pf1]. | ||
| - | |||
| - | Zawarta w nich wiedza dodawana do bazy wiedzy dostępnej z powłoki SWI. | ||
| - | |||
| - | ?- listing. | ||
| - | |||
| - | ===== Proste pytania ===== | ||
| - | |||
| - | Dysponując bazą wiedzy można zadawać pytania/cele. | ||
| - | |||
| - | Czy Kasia jest kobietą? | ||
| - | |||
| - | ?- kobieta (kasia). | ||
| - | |||
| - | Czy Mia jest kobietą? | ||
| - | |||
| - | Czy Tomek jest rodzicem Elizy? | ||
| - | |||
| - | Uwaga: Prolog zawsze "wie". | ||
| - | Ale wie dokładnie tyle ile mu powiemy: | ||
| - | |||
| - | Czy Kopernik jest kobietą? | ||
| - | |||
| - | Czy Vincent jest kobietą? | ||
| - | |||
| - | Nazywamy to //closed world assumption//. | ||
| - | |||
| - | Inny ogólniejszy rodzaj pytań. | ||
| - | |||
| - | Czy znasz/istnieją jakieś Kobiety? | ||
| - | |||
| - | ?- kobieta(_). | ||
| - | |||
| - | Czy Tomek jest rodzicem? | ||
| - | |||
| - | ===== Generowanie rozwiązań ===== | ||
| - | |||
| - | Poza odpowiadaniem na pytania Prolog potrafi wyszukiwać - generować rozwiązania. | ||
| - | |||
| - | Jakie znasz/są/istnieją kobiety? | ||
| - | |||
| - | ?- kobieta(Kto). | ||
| - | |||
| - | Kto jest rodzicem? | ||
| - | |||
| - | ?- rodzic(R,_). | ||
| - | |||
| - | ===== Pytania złożone ===== | ||
| - | |||
| - | Czy znasz rodziców, którzy mają synów-dzieci, które są mężczyznami? | ||
| - | ?- rodzic(R,S),mezczyzna(S). | ||
| - | |||
| - | Kto jest ojcem, tj. rodzicem, który jest mężczyzną: | ||
| - | ?- rodzic(R,S),mezczyzna(R). | ||
| - | |||
| - | ===== Reguły i wnioskowanie ===== | ||
| - | Reguły pozwalają na uchwycenie pewnych prawidłowości i generowanie w procesie wnioskowania nowej wiedzy, nie reprezentowanej explicite. | ||
| - | |||
| - | Dopisz do poprzednich plików i zapisz pod nową nazwą, następnie wczytaj (consult). | ||
| - | |||
| - | fam2.pl: | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | matka(M,D) :- | ||
| - | rodzic(M,D), | ||
| - | kobieta(M). | ||
| - | |||
| - | ojciec(O,D) :- | ||
| - | rodzic(O,D), | ||
| - | mezczyzna(O). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | pf2.pl | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | happy(yolanda). | ||
| - | listens2Music(mia). | ||
| - | listens2Music(yolanda):- happy(yolanda). | ||
| - | playsAirGuitar(mia):- listens2Music(mia). | ||
| - | playsAirGuitar(yolanda):- listens2Music(yolanda). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | ===== Wyszukiwanie wszystkich rozwiązań rozwiązań ===== | ||
| - | |||
| - | Po niektórych pytaniach można nacisnąć średnik ";"... | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== Bazy danych ===== | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | book(signature_1,title_1,author_1,publisher_1,year_1). | ||
| - | book(signature_2,title_2,author_2,publisher_2,year_2). | ||
| - | book(signature_3,title_3,author_1,publisher_3,year_3). | ||
| - | book(signature_4,title_4,author_4,publisher_4,year_4). | ||
| - | book(signature_5,title_5,author_1,publisher_5,year_5). | ||
| - | |||
| - | journal(journal_id_1,title_1,volume_1,number_1,year_1). | ||
| - | journal(journal_id_2,title_2,volume_2,number_2,year_2). | ||
| - | journal(journal_id_3,title_3,volume_3,number_3,year_3). | ||
| - | journal(journal_id_4,title_4,volume_4,number_4,year_4). | ||
| - | journal(signature_5,title_5,volume_5,number_5,year_5). | ||
| - | |||
| - | user(id_1,surname_1,forename_1,born_1,address_1). | ||
| - | user(id_2,surname_2,forename_2,born_2,address_2). | ||
| - | user(id_3,surname_3,forename_3,born_3,address_3). | ||
| - | user(id_4,surname_4,forename_4,born_4,address_4). | ||
| - | user(id_5,surname_5,forename_5,born_5,address_5). | ||
| - | |||
| - | register(id_1,signature_1,borrow_date_1,return_date_1). | ||
| - | register(id_1,signature_2,borrow_date_2,return_date_2). | ||
| - | register(id_2,signature_1,borrow_date_3,return_date_3). | ||
| - | %%% Algebraic operations | ||
| - | |||
| - | sum(Id,Title,Year):- | ||
| - | book(Id,Title,_,_,Year); | ||
| - | journal(Id,Title,_,_,Year), not(book(Id,Title,_,_,Year)). | ||
| - | |||
| - | intersect(Id,Title,Year):- | ||
| - | book(Id,Title,_,_,Year), | ||
| - | journal(Id,Title,_,_,Year). | ||
| - | |||
| - | except(Id,Title,Year):- | ||
| - | book(Id,Title,_,_,Year), | ||
| - | not(journal(Id,Title,_,_,Year)). | ||
| - | |||
| - | projection(Title,Author,Year):- | ||
| - | book(_,Title,Author,_,Year). | ||
| - | |||
| - | selection(Signature,Title,Author,Publisher,Year):- | ||
| - | book(Signature,Title,Author,Publisher,Year), | ||
| - | Author = author_1. | ||
| - | |||
| - | cartesian_product(Signature,Uid):- | ||
| - | book(Signature,_,_,_,_), | ||
| - | user(Uid,_,_,_,_). | ||
| - | |||
| - | who_what_book(Uid,Surname,Name,Signature,Title,BorrowDate,ReturnDate):- | ||
| - | register(Uid,Signature,BorrowDate,ReturnDate), | ||
| - | user(Uid,Surname,Name,_,_), | ||
| - | book(Signature,Title,_,_,_). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Brak I/O | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | % Definicje działania bramek podstawowych | ||
| - | not(1,0). | ||
| - | not(0,1). | ||
| - | |||
| - | and(0,0,0). | ||
| - | and(0,1,0). | ||
| - | and(1,0,0). | ||
| - | and(1,1,1). | ||
| - | |||
| - | or(0,0,0). | ||
| - | or(0,1,1). | ||
| - | or(1,0,1). | ||
| - | or(1,1,1). | ||
| - | |||
| - | % Definicja przykładowego układu - xor | ||
| - | |||
| - | xor(Input1,Input2,Output) :- | ||
| - | not(Input1,N1), | ||
| - | not(Input2,N2), | ||
| - | and(Input1,N2,N3), | ||
| - | and(Input2,N1,N4), | ||
| - | or(N3,N4,Output). | ||
| - | | ||
| - | % Przykładowe testy: | ||
| - | % xor(1,0,W), xor(1,I,1), xor(I1,I2,0) | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | ===== Zapamiętywanie nowych faktów ===== | ||
| - | |||
| - | Predykaty //assert/a/z /1//, //retract/a/z /1// pozwalają na dodawanie, usuwanie faktów do/z bazy wiedzy, na/do jej początku/końca. | ||
| - | |||
| - | Predykat //abolish/1// pozwala usunąć predykat z bazy wiedzy. (np. ''abolish(kobieta/1).'') | ||
| - | |||
| - | Predykat //retractall/1// pozwala usunąć klauzule danego predykatu z bazy wiedzy. (np. ''retractall(kobieta(K)).'') | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę napisać: | ||
| - | |||
| - | ?- assert(kobieta(kopernik)). | ||
| - | |||
| - | jak zmieniła sie wiedza na temat kobiet? | ||
| - | |||
| - | ?- listing(kobieta). | ||
| - | |||
| - | Proszę sprawdzić: | ||
| - | |||
| - | kobieta(K),write(K),write(' to kobieta.'),nl,fail. | ||
| - | |||
| - | Uwaga: niektóre kompilatory Prologu (np. SWI) wymagają wcześniejszego zadeklarowania predykatu jako takiego, który może być dynamicznie modyfikowany. Robi się to przez predykat //dynamic/1//, np. dla predykatu //kobieta/1// deklaracja w pliku //fam2.pl// ma postać '':- dynamic(kobieta/1).''. | ||
| - | |||
| - | Proszę oglądnąć zastosowanie //assert/retract// na przykładzie programu {{:pl:prolog:prolog_lab:learner.pl}} | ||
| - | |||
| - | Początkowa baza wiedzy jest w pliku {{:pl:prolog:prolog_lab:learner_kb.pl}} | ||
| - | |||
| - | Należy uruchomić program przez ''start.'' | ||
| - | |||
| - | Jakie 3 przypadki odpowiedzi są brane pod uwagę? Co dzieje się przy wyjściu z programu i jak to wpływa na jego kolejne uruchamianie? | ||
| - | |||
| - | Uwaga: operator ''\+'' oznacza //negację//. | ||
| - | |||
| - | ===== Dla zaawansowanych ===== | ||
| - | |||
| - | liczby-send | ||
| - | |||
| - | Dalsza rozbudowa bazy wiedzy PF, przepisz treść i zadaj pytania podane w | ||
| - | [[http://www.learnprolognow.org/lpnpage.php?pagetype=html&pageid=lpn-htmlse1|LPN]]. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== Źródła ===== | ||
| - | * [[http://ai.ia.agh.edu.pl/wiki/pl:prolog:prolog_lab|Prolog Lab]] | ||
| - | * [[http://www.learnprolognow.org/lpnpage.php?pagetype=html&pageid=lpn-htmlch1|Learn Prolog Now]] | ||
| - | * [[www.amzi.com/AdventureInProlog|Adventure in Prolog]] | ||
