Реферат: Программирование на языке CLIPS

Упражнение 4

Проанализируйте следующую головоломку, в которой участвуют персонажи А, В и С.

А: «В лжец».

В: «С лжец».

С: «В всегда говорит правду».

Как выполнить откат в процессе решения этой задачи. Отыщите «мир», в который нужно выполнить откат, и объясните, почему этот «мир» не удастся определить с помощью приведенных выше правил.

Фактически второе т третье высказывания в этой задаче несовместимы, а потому в ней не существует варианта непротиворечивого распределения ролей между персонажами.

Правила directed- и undirected- можно использовать в комбинации, но с первого взгляда трудно решить, как именно это сделать. Условные части правил undirected-falsity и directed-falsity одинаковы, а потому нам остается только манипулировать значением параметра salience. Обычно «направленные» варианты правил более эффективны, но в результате их применения может пострадать полнота исследования «миров» в особо хитроумных задачах. «Ненаправленные» варианты работают медленнее, но зато обеспечивают исчерпывающий просмотр всех имеющихся в задаче объектов world. Я предлагаю читателям самостоятельно поэкспериментировать с обоими вариантами при решении разных задач рассматриваемого класса. Мы же в дальнейшем будем использовать только «ненаправленные» варианты этих правил.

Восстановление контекста

При восстановлении контекста придется удалить из рабочей памяти все объекты world, созданные после того объекта, к анализу которого программа возвращается. Удаляются и все утверждения, сформированные на основании высказываний, связанных с удаляемыми объектами. Сами же высказывания (объекты statement) должны быть сохранены и при этом помечены признаком, указывающим, что их нужно в дальнейшем анализировать повторно.

;; Удаление объектов world.

;; ЕСЛИ выполняется откат к объекту М,

;; ТО удалить все объекты world,

;; имеющие идентификатор, больший М.

;; ПРИМЕЧАНИЕ: правило может активизироваться

;; несколько раз.

(defrule undo-world

      (declare (salience 40))

      (world (tag ?M) (task back))

      ?W <- (world (tag ?N&: (> ?N ?M)))

      ?S <- (statement (tag ?N) (done ?X&~0))

=>

      (retract ?W)

      (modify ?S (done 0))

)

;; Удаление объектов claim.

;; ЕСЛИ выполняется откат к объекту world M,

;; ТО удалить все объекты claim,

;; связанные с удаленными объектами world.

(defrule unclaim

      (declare (salience 30))

      (world (tag ?M) (task back))

      ?F <- (claim (reason ?N&: (> ?N ?M)))

=>

      (retract ?F)

)

;; Возобновление процесса вычислений

;; начиная с точки возврата.

;; ЕСЛИ все объекты world, созданные

;; после объекта М, удалены,

;; ТО повторно сформировать объект М,

;; предположив лживость высказывания.

(defrule restart

      (declare (salience 20) )

      ?W <- (world (tag ?M) (scope truth)

                (task back) (context ?C&~1))

=>

      (retract ?W)

      (modify ?W (scope falsity) (task check) (context 0))

)

Последнее из приведенных выше правил вновь запускает процесс анализа того объекта world, к которому выполнен откат. Обратите внимание на то, что это правило имеет самый низкий приоритет. В результате правила, уничтожающие ненужные объекты, будут активизированы в первую очередь.

Организация процесса вычислений на основе этих правил позволяет программе продолжать вычисления до тех пор, пока имеются не до конца проанализированные «миры». При использовании «ненаправленных» правил отката программа всегда сможет вернуться к последнему объекту world, предлагающему альтернативный вариант предположения, или к такому объекту, в котором имеются еще не проанализированные дизъюнкты составного утверждения.

Упражнение 5

Проанализируйте следующую головоломку.

Р7. Встретились два человека, А и В, которые заявляют следующее.

А: «В утверждает, что он правдолюбец.»

В: « А утверждает, что он лжец.»

К какой категории следует отнести каждый персонаж? Как следует модифицировать нашу программу, чтобы она могла решать задачи такого вида? Ниже будут высказаны некоторые соображения, которые подскажут вам, как модифицировать модель для таких задач.

В существующей программе мы прежде всего анализировали непротиворечивость каждого из «миров», т.е. внутреннюю непротиворечивость каждого отдельного высказывания. После этого мы анализировали непротиворечивость одного «мира» другому (или другим).

Включение в постановку задачи высказывания о высказывании (назовем его метавысказыванием) несколько усложняет положение дел. В такой постановке высказывание образует «мир», в котором другое высказывание, а не утверждение, может быть истинным или ложным. Это второе, внутреннее, высказывание должно также формировать собственный «мир».

Рассмотрим высказывание

А: «В утверждает, что он правдолюбец.»

Предположив, что А говорит правду, мы сформируем «мир», в котором В действительно утверждает, что он правдолюбец, но внутри этого «мира» существует и другой, в котором В действительно является правдолюбцем. Отслеживать подобного рода связи между внешним высказыванием и «внедренным» в него внутренним высказыванием – одна из новых задач механизма обработки правдоподобия.

А что можно сказать о «мире», в котором А лжет? Мы должны показать, что заявление В о том, что он лжец, приведет к противоречию.

А.4.6. Обработка метавысказываний

Имеяв свом распоряжении программу, снабжённую механизмом реализации откатов, попробуем адаптировать её к работе с метавысказываниями, т.е. высказываниями о высказываниях. Это позволит нам решать задачи, подобные Р7, которая приведена в упр. 5.

Рассмотрим высказывание:

      А: «В утверждает, что он правдолюбец».

Мы должны сформировать «мир», в котором В утверждает, что он правдолюбец, а внутри этого «мира» другой, в котором В действительно является правдолюбцем. Также внедренные «миры» образуют отдельное множество зависимостей, которое придётся отслеживать с помощью механизма обработки правдоподобия. Начнём с того, что модифицируем шаблон объекта world и внесём в него информацию о том, является ли данный объект внешним или внутренним, а если внутренним, то какой объект world является для него внешним.

В более сложных сцинариях работы с «мирами» нам потребуется также отслеживать, был ли данный объект world проанализирован полностью. Это упростит выполнение отката.

;; Объект world представляет множество утверждений,

;; сформированных при определённом предположении

;; о правдивости или лживости высказывания,

;; принадлежащего некоторому персонажу.

;; Объект имеет уникальный идентификатор

;; в поле tag, который соответствует

;; тегу высказываний.

;; Смысл допущения – истинность или лживость –

;; фиксируется в поле scope.

;; Поле TASK содержит одно из перечисленных

;; ниже значений:

;; CHECK – анализ предположений о

;;    правдивости или лживости высказываний;

;; CONTRA – анализ обнаруженного противоречия;

;; CLEAN – удаляет все утверждения, созданные

;;    в противоречивом «мире»;

;; BACK – откат в точку возврата;

;; QUIT – прекращение процесса.

;; Поле prior может содержать идентификатор

;; объекта world, созданного перед тем,

;; как был создан данный объект, и с которым данный

;; объект может потенциально конфликтовать.

;; Поле upper содержит идентификатор другого объекта

;; world, в который внедрён данный объект, если

;; соответствующее высказывание содержит другое

;; высказывание.

;; Например, А говорит, что В сказал, что А – лжец.

;; В поле context сохраняется текущий контекст

;; анализируемого операнда дизъюнкции.

;; Поле done содержит информацию о том, обработано ли

;; уже высказывание, на основании которого создан этот

;; объект.

(deftemplate world

      (field tag (type INTEGER) (default 1))

      (field scope (type SYMBOL) (default truth))

      (field task (type SYMBOL) (default check))

      (field prior (type INTEGER) (default (0))

      (field upper (type INTEGER) (default 0))

      (field context (type INTEGER) (default 0))

      (field done (type INTEGER) (default 0))

)

;; Объект statement (высказывание) связан с определённым

;; персонажем (поле speaker).

;; Высказывание содержит утверждение (поле claim).

;; Высказывание имеет основание – причину (поле reason)

;; Если данный объект не является производным от другого

;; объекта statement, в поле reason устанавливается

;; значение 0.

;; В поле tag устанавливается уникальный числовой

;; идентификатор объекта – число, большее 0.

;; В поле DONE устанавливается одно из

;; следующих значений:

;;    0 означает, что объект ещё не обрабатывался;

;;    1 означает, что объект обрабатывался в предположении

;;              о правдивости высказывания;

;;    2 означает, что объект обрабатывался в предположении

;;              о лживости высказывания.

(deftemplate statement

      (field speaker (type SYMBOL))

      (multifield claim (type SYMBOL))

      (field scope (type SYMBOL) (default truth))

      (multifield reason (type INTEGER) (default 0))

      (field tag (type INTEGER) (default 0))

      (field done (type INTEGER) (default 0))

)

Теперь разработаем правило, которое будет «распаковывать» высказывание о высказывании.

;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о

;; правдивости метавысказывания,

;; ТО прредположить, что персонаж говорит правду и что

;; высказывание истинно.

(defrule unwrap-true-state

      ?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task check)

                         (done 0))

      ?S <- (statement (speaker ?X) (claim SAY ?Z $?Y)

                         (done 0))

=>

      (printout

                t crlf

                “Assuming “ T ?X “ and “ ?Z “ says “ $?Y

                         “ in world “ ?N

;; “Предполагается “ Т ?Х “ и “ ? Z “ говорит “ $?Y

;; “ в мире “ ?N

                t crlf

)

;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано

;; в предложении о его правдивости.

(modify ?S (tag ?N) (done 1))

;; Предположим, что персонаж в текущем «мире» является

;; правдолюбцем.

(assert (claim (content T ?X) (reason ?N)

      (scope truth)))

;; Зафиксировать в объекте world для внедрённого

;; высказывания и зафиксировать, что этот объект

;; является внутренним по отношению к объекту ?N.

(assert (world (tag (+ ?N 1)) (scope truth) (upper ?N)))

;; Зафиксировать внедрённое высказывание в новом

;; объекте world.

(assert (statement (speaker ?Z) (claim $?Y)

      (reason ?N)))

)

;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о

;; лживости метавысказывания,

;; ТО предложить, что персонаж лжец.

;; Каких-то предположений об истинности

;; утверждения не делается.

(defrule unwrap-false-state

      ?W <- (world (tag ?N) (scope falsity) (task check))

      ?S <- (statement (speaker ?X) (claim SAY ?Z $?Y)

                (tag ?N) (done 1))

=>

      (printout

                t crlf

                “Assuming “ F “ “?X “ and NOT “ ?Z “ says “ $?Y

                         “ in world “ ?N

;; “Предполагается “ F “ “ ?X “ и НЕ “ ?Z “ говорит “ $?Y

;; в мире “ ?N

                t crlf

)

;; Изменить значения в поле scope текущего объекта

;; world.

(modify ?W (scope falsity) (done 2))

;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано

;; в предложении о лживости.

(modify ?S (scope falsity) (done 2))

;; Предположить, что в текущем «мире» персонаж,

;; произнёсший метавысказывание лжец.

      (assert (claim (content F ?X) (reason ?N) (scope falsity)))

)

Чтобы облегчить себе жизнь, будем считать, что в метавысказывании не может быть отрицания, т.е. мы не будем рассматривать метавысказывания вида

А: «В не говорил, что он правдолюбец».

Более того, если А говорит, что В заявил нечто, то по условиям, принятым в головоломках этого класса, для того чтобы доказать, что А лжец, требуется только показать, что не существует непротиворечивого «мира», в котором В мог бы сделать правдивое утверждение. Таким образом, нам не придётся обрабатывать отрицания в метавысказываниях и анализировать их непротиворечивость. Указанные условия нашли своё отражение в правиле unwrap-false-state. В этом правиле, которое активизируется, когда предположение о правдивости персонажа не срабатывает, просто предполагается, что этот персонаж лжец, а более глубокий анализ не проводится.

А.4.7. Полный листниг программы

Ниже приведён полный листинг CLIPS-программы, которая обеспечивает обработку составных утверждений и метавысказываний.

Эта программа предназначена для разрешения головоломок о правдолюбцах и лжецах. Программа анализирует наличие логических противоречий и отыскивает первую непротиворечивую интерпретацию.

Программа может обрабатывать конъюнктивные и дизъюнктивные составные утверждения.

Программа может решать задачи с множеством высказываний и метавысказываниями.

;; TEMPLATES

;; Объект CLAIM имеет следующие поля::

;; CONTENT – содержимое утверждения, например,

;; Т А ... означает, что А является правдолюбцем;

;; F А ... означает, что А является лжецом;

;; OR T A F B ... означает, что А является правдолюбцем

;; или В является лжецом, и т.д.

;; REASON указывает, на основании какого высказывания

;; сформировано данное утверждение.

;; Значение этого поля равно идентификатору (полю tag)

;; соответствующего объекта statement (высказывание).

;; CONTEXT ::= 0 / 1 / 2;

;; значение 0 означает глобльный контекст,

;; значение 1 означает локальный контекст левого

;;              операнда,

;; значение 2 означает локальный контекст правого

;;              операнда дизъюнкции.

(deftemplate claim

      (multifield content (type SYMBOL))

      (field reason (type INTEGER))

      (field scope (type SYMBOL))

      (field context (type INTEGER) (default 0))

)

;; Объект statement (высказывание связан с определённым

;; персонажем (поле speaker).

;; Высказывание сожержит утверждение (поле claim).

;; Высказывание имеет основание – причину (поле reason).

;; Если данный объект не является производным от другого

;; объекта statement, в поле reason устанавливается

;; значение 0.

;; В поле tag устанавливается уникальный числовой

;; индентификатор объекта – число, больше 0.

;; В поле DONE устанавливается одно из

;; следующих значений:

;;    0 означает, что объект ещё не обрабатывался;

;;    1 означает, что объект обрабатывался в предположении

;;              о правдивости высказывания;

;;    2 означает, что объект обрабатывался в предположении

;;              о лживости высказывания.

(deftemplate statement

      (field speaker (type SYMBOL))

      (multifield claim (type SYMBOL))

      (field scope (type SYMBOL) (default truth))

      (multifield reason (type INTEGER) (default 0))

      (field tag (type INTEGER) (default 0))

      (field done (type INTEGER) (default 0))

)

;; Объект world представляет множество утверждений,

;; сформированных при определённом предположении

;; о правдивости или лживости высказывания,

;; принадлежащего некоторому персонажу.

;; Объект имеет уникальный идентификатор

;; в поле tag, который соответствует

;; тегу высказываний.

;; Смысл допущения – истинность или лживость –

;; фиксируется в поле scope.

;; Поле TASK содержит одно из перечисленных

;; ниже значений:

;; CHECK – анализ предположений о

;;    правдивости или лживости высказываний;

;; CONTRA – анализ обнаруженного противоречия;

;; CLEAN – удаляет все утверждения, созданные

;;    в противоречивом «мире»;

;; BACK – откат в точку возврата;

;; QUIT – прекращение процесса.

;; Поле prior может содержать идентификатор

;; объекта world, созданного перед тем,

;; как был создан данный объект, и с которым данный

;; объект может потенциально конфликтовать.

;; Поле upper содержит идентификатор другого объекта

;; world, в который внедрён данный объект, если

;; соответствующее высказывание содержит другое

;; высказывание.

;; Например, А говорит, что В сказал, что А – лжец.

;; В поле context сохраняется текущий контекст

;; анализируемого операнда дизъюнкции.

;; Поле done содержит информацию о том, обработано ли

;; уже высказывание, на основании которого создан этот

;; объект.

(deftemplate world

      (field tag (type INTEGER) (default 1))

      (field scope (type SYMBOL) (default truth))

      (field task (type SYMBOL) (default check))

      (field prior (type INTEGER) (default (0))

      (field upper (type INTEGER) (default 0))

      (field context (type INTEGER) (default 0))

      (field done (type INTEGER) (default 0))

)

;; ФУНКЦИИ

;; Изменяется область определения предиката с T на F

;; и наоборот.

(deffunction flip (?P)

      (if (eg ?P T) then F else T)

)

;; ПРАВИЛА

;; Распаковка высказываний

;;----------------------------------------------------------------------

;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о

;; правдивости высказывания,

;; ТО предположить, что персонаж говорит правду и что

;; высказывание истинно.

;; Значение поля TAG объекта statement передаётся в поле

;; reason объектов claim.

;; ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило не используется для

;; распаковки метавысказываний.

(defrule unwrap-true

      ?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task check)

                (done 0))

      ?S <- (statement (speaker ?X)

                (claim ?P&: (not (eg ?P SAY)) $?Y)

                (done 0))

=>

      (printout

                t crlf

                “Assuming “ T ?X “ and “ ?P $?Y “ in world “ ?N

;; “Предполагается “ N “ ?X “ and “ ?P $?Y “ в мире “ ?N

                t crlf

)

;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано

;; в предположении о его правдивости.

(modify ?S (tag ?N) (done 1))

;; Зафиксировать в объекте world, что высказывание

;; распаковано.

(modify ?W (done 1))

;; Предположим, что персонаж в текущем «мире» является

;; правдолюбцем.

(assert (claim (content T ?X) (reason (?N)

      (scope truth)))

;; Предполагается, что утверждение в высказывании

;; истинно.

(assert (claim (content ?P $?Y) (reason ?N)

      (scope truth)))

)

;;----------------------------------------------------------------------

;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о

;; правдивости метавысказывания,

;; ТО прредположить, что персонаж говорит правду и что

;; высказывание истинно.

(defrule unwrap-true-state

      ?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task check)

                         (done 0))

      ?S <- (statement (speaker ?X) (claim SAY ?Z $?Y)

                         (done 0))

=>

      (printout

                t crlf

                “Assuming “ T ?X “ and “ ?Z “ says “ $?Y

                         “ in world “ ?N

;; “Предполагается “ Т ?Х “ и “ ? Z “ говорит “ $?Y

;; “ в мире “ ?N

                t crlf

)

;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано

;; в предложении о его правдивости.

(modify ?S (tag ?N) (done 1))

;; Предположим, что персонаж в текущем «мире» является

;; правдолюбцем.

(assert (claim (content T ?X) (reason ?N)

      (scope truth)))

;; Зафиксировать в объекте world для внедрённого

;; высказывания и зафиксировать, что этот объект

;; является внутренним по отношению к объекту ?N.

(assert (world (tag (+ ?N 1)) (scope truth) (upper ?N)))

;; Зафиксировать внедрённое высказывание в новом

;; объекте world.

(assert (statement (speaker ?Z) (claim $?Y)

      (reason ?N)))

)

;;----------------------------------------------------------------------

;; ЕСЛИ объект world базируется на предполодении о

;; лживости высказывания,

;; ТО предположить, что персонаж лжёт и что

;; высказывание ложно.

;; ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило не используется для

;; распаковки метавысказываний.

(defrule unwrap-false

      ?W <- (world (tag ?N) (scope falsity) (task check))

      ?S <- (statement (speaker ?X)

      (claim ?P&: (not (eq ?P NOT) (eq ?P SAY))) $?Y)

                (tag ?N) (done 1))

=>

      (printout

                t crlf

                “Assuming “ F ?X “ and NOT “ in world “ ?N

;; “ Предполагается “ F ?X “ и НЕ “ ?P $?Y “ в мире “ ?N

                t crlf

)

;; Зафиксировать, что высказывание анализируется

;; в предположении о его лживости.

(modify ?S (scope falsity) (done 2))

;; Зафиксировать в объекте world, что анализируется

;; лживость высказывания.

(modify ?W (done 2))

;; Предположим, что персонаж лжец.

(assert (claim (content F ?X) (reason ?N)

      (scope falsity)))

;; Сформировать отрицание утверждения.

(assert (claim (content NOT ?P $?Y) (reason ?N)

      (scope falsity)))

)

;;----------------------------------------------------------------------

;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о

;; лживости метавысказывания,

;; ТО предложить, что персонаж лжец.

;; Каких-то предположений об истинности

;; утверждения не делается.

;; ПРИМЕЧАНИЕ. Правило используется только для работы с

;; метавысказываниями, которые не содержат отрицаний.

;; Правило не может обрабатывать метавысказывания вида:

;; А: «В говорит, что он лжец.»

;; или А: «В говорит, что он не лжец.»

(defrule unwrap-false-state

      ?W <- (world (tag ?N) (scope falsity) (task check))

      ?S <- (statement (speaker ?X) (claim SAY ?Z $?Y)

                (tag ?N) (done 1))

=>

      (printout

                t crlf

                “Assuming “ F “ “?X “ and NOT “ ?Z “ says “ $?Y

                         “ in world “ ?N

;; “Предполагается “ F “ “ ?X “ и НЕ “ ?Z “ говорит “ $?Y

;; в мире “ ?N

                t crlf

)

;; Изменить значения в поле scope текущего объекта

;; world.

(modify ?W (scope falsity) (done 2))

;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано

;; в предложении о лживости.

(modify ?S (scope falsity) (done 2))

;; Предположить, что в текущем «мире» персонаж,

;; произнёсший метавысказывание лжец.

      (assert (claim (content F ?X) (reason ?N) (scope falsity)))

)

;;----------------------------------------------------------------------

;; ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАТОРЫ

;; Правила отрицания

;;----------------------------------------------------------------------

;; ЕСЛИ некто не правдолюбец,

;; ТО он лжец.

(defrule not1

      (declare (salience 5))

      ?F <- (claim content NOT T ?P))

=>

      (modify ?F (content F ?P))

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6