[[pl:dydaktyka:krr:lab_baza_wiedzy]]
Pokaż stronę
Ostatnie zmianyIndeks

AIwiki

Dla Studentów

Zima / Winter 2021:

Old specialized AI courses

SMaDA/SMaIDA/AIDA

1. semester:

2. semester:

Informatyka (EAIiIB)

1. rok:

2. i 3. rok:

4. rok:

Studia Dr

Inne materialy dydaktyczne

Archiwum

Dyplomanci

Geist Season of Code

HeKatE

Public

Różnice

Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.

Odnośnik do tego porównania

pl:dydaktyka:krr:lab_baza_wiedzy [2017/07/17 10:08]
 pl:dydaktyka:krr:lab_baza_wiedzy [2019/06/27 15:50] (aktualna)
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>​
 +
 +Proszę zdefiniować reguły opisujące: brata, siostrę, dziadka i babcię. Proszę dokładnie sprawdzić ich działanie.
 +
 +Jaki pojawia się problem przy bracie/​siostrze?​ Uwaga na operator: ''​\=''​
 +
 +Proszę się zastanowić nad własnymi regułami opisującymi relacje w rodzinie.
 +
 +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.pl
 +<code prolog>
 +% Fakty: definicja dostępnych cyfr. 
 +   ​cyfra(0).
 +   ​cyfra(1).
 +   ​cyfra(2).
 +   ​cyfra(3).
 +   ​cyfra(4).
 +   ​cyfra(5). ​  
 +   ​cyfra(6).
 +   ​cyfra(7).
 +   ​cyfra(8).
 +   ​cyfra(9).
 +
 +% Skrót nazwy predykatu cyfra/1.
 +   c(X) :- cyfra(X).
 +
 +% Rozwiązanie dla problemu SEND + MORE = MONEY
 +solve(S,​E,​N,​D,​M,​O,​R,​E,​Y) :-
 +    c(M),M > 0, c(S),​c(E), ​ c(N), c(D),  c(M),  c(O),   ​c(R), ​  ​c(Y), ​
 +      S \= E, S \= N, S \= D, S \= M, S \= O, S \= R, S \= Y,
 +              E \= N, E \= D, E \= M, E \= O, E \= R, E \= Y,
 +                      N \= D, N \= M, N \= O, N \= R, N \= Y,
 +                              D \= M, D \= O, D \= R, D \= Y,
 +                                      M \= O, M \= R, M \= Y,
 +                                              O \= R, O \= Y,
 +                                                      R \= Y,
 +     L1 is S*1000 + E*100 + N*10 + D, 
 +     L2 is M*1000 + O*100 + R*10 + E, 
 +     L3 is M*10000 + O*1000 + N*100 + E*10 + Y,
 +     Q is (L1 + L2) - L3, % write(Q),​nl,​
 +     Q = 0.
 +     
 +sm : - solve(S,​E,​N,​D,​M,​O,​R,​E,​Y),​
 +     ​write('​ '​),​write(S),​write(E),​write(N),​write(D),​nl,​
 +     ​write('​+'​),​write(M),​write(O),​write(R),​write(E),​nl,​
 +     ​write(M),​write(O),​write(N),​write(E),​write(Y).
 +
 +</​code>​
 +
 +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]]
 +  * [[http://​www.amzi.com/​AdventureInProlog|Adventure in Prolog]]
 +  * [[http://​ai.ia.agh.edu.pl/​wiki/​pl:​prolog:​prolog_lab:​constraint_satisfaction_problems|Opisywanie problemów za pomocą ograniczeń]]
  
Pokaż stronęPoprzednie wersje
Menadżer multimediówDo góry
www.chimeric.de Valid CSS Driven by DokuWiki do yourself a favour and use a real browser - get firefox!! Recent changes RSS feed Valid XHTML 1.0