Информатика

       

Элементы языка Пролог


Пролог - это одна из моделей систем искусственного интеллекта, способных воспроизводить логические умозаключения. Кроме того, Пролог - это язык для описания фактов, правил и процедур логи­ческого вывода. О языке Пролог обычно говорят, что он представляет язык логического программирования.

Основной особенностью системы Пролог являются встроенные процедуры логического вывода, имитирующие способность человечес­кого интеллекта выполнять логические умозаключения. Какая лек­сика используется при этом - русского, английского или других языков - играет второстепенную роль, несущественную для ЭВМ, но важную для тех, кто будет работать и вести диалог с машиной.

Основная идея Пролога как языка записи

фактов, вопросов и правил заключается в том, что они записываются в форме предика­тов математической логики. Все они интерпретируются ЭВМ строго в соответствии с законами математической логики и ни чем более.

Основные конструкции языка Пролог - это факты, вопросы и правила. Все эти три конструкции записываются в форме преди­катов и их комбинаций. Рассмотрим правила их записи на языке Пролог.

Факты - это конкретные сведения о ком-то либо о чем-то. Факты на языке Пролог записываются в форме предикатов с конкретными аргументами-значениями. Примеры записи фактов на Прологе:

папа (Вова, Лена);                           - Вова - папа Лены

любит (Лена, музыка);                   - Лена любит музыку

оценка (Лена, русский, 5);                         - У Лены 5 по русскому языку

Вопросы на Прологе - это запросы к совокупности данных или процедурам, хранящимся, в ЭВМ. Запись вопросов начинается со знака ?, за которым записывается предикат или группа предикатов, разделяемых запятыми. Примеры записи простых вопросов на языке Пролог:

? папа (х, Лена)                                - Кто папы Лены?

х = Вова

? мама (х, у)                                      - Кто у кого - мама ?



НЕТ

? оценка (х, _ , 5)                              - Кто имеет оценки 5?


х = Лена

Здесь буквы х, у - обозначения переменных, а числа и слова - конкретные значения аргументов в соответствующих предикатах. Знак подчеркивания «_» представляет неопределенное значение, которое несущественно для ответа на вопросы.

При записи сложносоставных вопросов в языке Пролог можно указывать несколько условий-предикатов, разделяемых запятыми. Запятая в этих сложносоставных вопросах играет роль логической  связки и. Примеры сложносоставных вопросов:

                

? мама (х, у), мама (у, Оля)            - Кто мама у мамы Оли?

х = Зина у = Люба

? мама (х, у), папа (у, Оля)             - Кто мама у папы Оли?

НЕТ

Правила в Прологе - это правила логического вывода. Слева в правилах записывается следствие, а справа - предусловие. Пред­условие может состоять из одного или нескольких предикатов, раз­деляемых запятыми. Примеры записи правил вывода на Прологе:

студент (х) ¬ занятие (х, учеба);                          - Студент - тот, кто занят учебой;

нумизмат (х) ¬ собирает (х, монеты);                - Нумизмат - тот, кто собирает монеты.

Примеры вопросов на использование этих правил:

? студент (х)                          - Кто - студент?

х =

Алеша    


х = Лена

? нумизмат (у)                      - Кто

- нумизмат?

у = Алеша

В правилах со сложносоставными определениями запятая также играет роль логической связки и, объединяя условия, образующие определение. Такого рода правила позволяют создавать самые слож­ные и изощренные базы знаний по самым различным предметным областям и применениям.

Приведем пример составления базы знаний о друзьях. Будем раз­личать друзей по их именам: Алеша, Оля и т. д. Включим в базу дан­ных следующие сведения о друзьях:

что им нравится;

что они коллекционируют;

чем они занимаются;

какие оценки они имеют.

При такой постановке проблемы и предметная область, и круг основных вопросов очерчены достаточно четко. Для записи фактов на Прологе примем следующие предикаты:



нравится (<имя>, <вещь>);

собирает (<имя>, <вещь>);

занимается (<имя>, <предмет>);

оценка (<имя>, <предмет>, <балл>);

Вместо <имя>, <вещь>, <предмет>, <балл> при составлении базы знаний необходимо подставить конкретную информацию о конкрет­ных друзьях. Записывать имена будем с большой буквы в имени­тельном падеже. Далее,

<вещь>
и <предмет>

- это существительные в именительном падеже,

<балл>
- целое число от 1 до 5.

Пусть об Оле и Алеше известно следующее:

1. Оле нравится музыка. Она собирает фотографии любимых пев­цов. Занимается домоводством. Оля имеет 4 по русскому языку и  5 по алгебре.

2. Алеше нравится история, он собирает монеты, естественно, име­ет 5 по истории, занимается в археологическом кружке.

Соответствующая база данных на языке Пролог:

нравится (Оля, музыка);               - Оле нравится музыка

нравится (Алеша, история);         - Алеше нравится история

собирает (Оля, фотографии);        - Оля собирает фотографии

собирает (Алеша, монеты);           - Алеша собирает монеты

собирает (Алеша, значки);            - Алеша собирает значки

оценка (Оля, русский, 4);               - Оля имеет 4 по русскому языку

занимается (Алеша, бизнес);         - Алеша занимается бизнесом

оценка (Оля, алгебра, 5);               - Оля имеет оценку 5 по алгебре

оценка (Алеша, история, 5);          - Алеша имеет оценку 5 по истории

К составленной базе данных можно обращаться с самыми разными вопросами об интересах, занятиях, склонностях и успехах в учебе. Примеры самых простых вопросов и ответов, получаемых от ЭВМ:

? занимается (Алеша, футбол) - Занимается ли Алеша футболом?

нет

? нравится (Оля, музыка)     - Нравится ли Оле музыка?

да

 

Использование в вопросах переменных позволяет получать от ЭВМ информацию, хранящуюся в базе данных. В ответ на такие вопросы выводятся все возможные варианты ответов.


Например:

? нравится (х, у)                                                       - Кому что нравится?

х = Оля                      у = музыка

х = Алеша                 у = история

Если какая- то часть информации по той или иной причине не нужна, то вместо соответствующей переменной в вопросе ставится знак подчеркивания «_»:

? собирает (_ , х)                   - Что собирают друзья?

 х

= фотографии

х = монеты

х = значки

Наконец, в вопросах можно одновременно использовать как пе­ременные, так и конкретные значения. Например:

? занимается (х, музыка)               - Кто занимается музыкой ?

нет

? занимается (Алеша, у)                  - Чем занимается Алеша ?

у = бизнес

? собирает (х, монеты)                    -

Кто собирает монеты ?

х = Алеша

? оценка (х, _ , 5)                              - Кто имеет пятерки?

х = Оля

х = Алеша

Примеры сложносоставных вопросов:

1. Кто занимается бизнесом и собирает монеты?

? занимается (х, бизнес), собирает (х, монеты)

х = Алеша

2. Какие оценки имеет тот, кто собирает монеты?

? собирает (х, монеты), оценка (х, р, z)

х = Алеша

р = история

z = 5

К составленной базе данных можно добавить следующие правила вывода:

книголюб (х) ¬ нравится (х, книги),                  - Книголюб - тот, кто

собирает (х, книги)                                                  любит и собирает книги

бизнесмен (х) ¬ собирает (х, монеты),                - Бизнесмен - тот, кто

занятие (х, бизнес)                                                   собирает монеты и занима­ ется бизнесом

Примеры использования правил-определений:

? книголюб (х)                      - Кто - книголюб?          

НЕТ

? бизнесмен (у)                      - Кто - бизнесмен ?

у = Алеша

 

 

В о п р о с ы

1. Как записываются факты на языке Пролог?

2. Как записываются вопросы на языке Пролог?

3. Как записываются правила в языке Пролог?



З а д а ч и

 

1. Опишите на языке Пролог данные о своей семье: о маме, папе, сестрах, братьях, дедушках и бабушках - кто кому приходится мамой и папой. Укажите вопросы для определения родственных отношений.

2. Опишите данные о своих друзьях с указанием их увлечений (кто что любит), занятий (кто чем занимается). Подберите правила для оп­ределения понятий:

а) сластена;                         д) спортсмен;

б) филателист;                    е) бизнесмен;

в) математик;                      ж) музыкант;

г) программист;                  з) мусорщик.

3. Опишите в форме фактов для себя и своих ближайших друзей-одноклассников данные об оценках по предметам:

а) литература;                    г) физкультура;

б) математика;                   д) информатика;

в) физика;                             е) история.

4. Подберите правила определения понятий:

а) математик;                      д) физик;

б) историк;                           е) лирик;

в) двоечник;                         ж) троечник.

г) отличник;


Содержание раздела