V umělé inteligenci je dopředné a zpětné řetězení jedním z důležitých témat, ale než porozumíme řetězení dopředu a dozadu, musíme nejprve pochopit, odkud tyto dva pojmy pocházejí.

beran herec

Inferenční stroj:

Inferenční engine je součástí inteligentního systému umělé inteligence, který aplikuje logická pravidla na znalostní bázi k odvození nových informací ze známých faktů. První inferenční stroj byl součástí expertního systému. Inferenční stroj běžně probíhá ve dvou režimech, kterými jsou:

Dopředné řetězení Zpětné řetězení

Klauzule o rohu a definitivní klauzule:

Klauzule rohu a určitá klauzule jsou formy vět, které umožňují znalostní bázi používat omezenější a efektivnější algoritmus odvození. Algoritmy logické inference používají přístupy dopředného a zpětného řetězení, které vyžadují KB ve formě určovací doložka prvního řádu .

Definitivní klauzule: Klauzule, která je disjunkcí literálů s přesně jeden pozitivní doslov je známá jako určitá klauzule nebo klauzule s přísným rohem.

Klauzule o rohu: Klauzule, která je disjunkcí literálů s maximálně jeden kladný doslov je známá jako klauzule rohu. Všechny určité věty jsou tedy větné členy rohové.

Příklad: (¬ p V ¬ q V k) . Má pouze jedno kladné doslovné k.

A. Dopředné řetězení

Dopředné řetězení je také známé jako dopředná dedukce nebo metoda dopředného uvažování při použití inferenčního motoru. Dopředné řetězení je forma uvažování, která začíná atomickými větami ve znalostní bázi a aplikuje pravidla odvození (Modus Ponens) v dopředném směru k extrahování více dat, dokud není dosaženo cíle.

Algoritmus Forward-chaining vychází ze známých faktů, spouští všechna pravidla, jejichž premisy jsou splněny, a přidává jejich závěr ke známým faktům. Tento proces se opakuje, dokud není problém vyřešen.

Vlastnosti dopředného řetězení:

• Je to sestupný přístup, protože se pohybuje zdola nahoru.
• Je to proces vytváření závěru na základě známých faktů nebo dat, přičemž se začíná od počátečního stavu a dosahuje se cílového stavu.
• Přístup dopředného řetězení je také nazýván jako přístup založený na datech, když dosáhneme cíle pomocí dostupných dat.
• Přístup dopředného řetězení se běžně používá v expertních systémech, jako jsou CLIPS, obchodní a produkční systémy pravidel.

Zvažte následující slavný příklad, který použijeme v obou přístupech:

Příklad:

'Podle zákona je pro Američana zločinem prodávat zbraně nepřátelským zemím.' Země A, nepřítel Ameriky, má nějaké rakety a všechny rakety jí prodal Robert, který je americkým občanem.“

Dokázat to 'Robert je zločinec.'

Abychom vyřešili výše uvedený problém, nejprve převedeme všechna výše uvedená fakta na určité klauzule prvního řádu a poté použijeme dopředný řetězový algoritmus k dosažení cíle.

Fakta Převod na FOL:

• Pro Američana je zločin prodávat zbraně nepřátelským zemím. (Řekněme, že p, q a r jsou proměnné)
  Američan (p) ∧ zbraň(q) ∧ prodává (p, q, r) ∧ nepřátelský(r) → Kriminální(p) ...(1)
• Země A má nějaké rakety. ?p Vlastní(A, p) ∧ Missile(p) . Může být zapsán ve dvou určitých klauzulích pomocí Existential Instanciation, zavedením nové konstanty T1.
  Vlastní(A, T1) ......(2)
  Střela(T1) ........(3)
• Všechny rakety prodal Robert do země A.
  ?p Střely(p) ∧ Vlastní (A, p) → Prodává (Robert, p, A) ......(4)
• Rakety jsou zbraně.
  Střela(p) → Zbraně (p) .......(5)
• Nepřítel Ameriky je známý jako nepřátelský.
  Nepřítel(p, Amerika) →Nepřátelský(p) ........(6)
• Země A je nepřítelem Ameriky.
  Nepřítel (A, Amerika) .........(7)
• Robert je Američan
  Američan (Robert). ...........(8)

Důkaz dopředného řetězení:

Krok 1:

V prvním kroku začneme známými fakty a vybereme věty, které nemají žádné důsledky, jako například: American (Robert), Enemy (A, America), Owns (A, T1) and Missile (T1) . Všechny tyto skutečnosti budou uvedeny níže.

Krok 2:

Ve druhém kroku uvidíme ty skutečnosti, které vyvozují z dostupných faktů a se spokojenými předpoklady.

Pravidlo-(1) nesplňuje předpoklady, takže nebude přidáno v první iteraci.

Pravidlo (2) a (3) je již přidáno.

Pravidlo-(4) uspokoj se substitucí {p/T1}, tak prodává (Robert, T1, A) se přidává, což vyplývá ze spojení pravidla (2) a (3).

Pravidlo-(6) je se substitucí (p/A) spokojeno, takže je přidáno nepřátelské (A) a vyvozuje se z pravidla-(7).

Krok 3:

V kroku 3, jak můžeme zkontrolovat, je pravidlo-(1) se substitucí spokojeno {p/Robert, q/T1, r/A}, takže můžeme přidat Criminal (Robert) který vyvozuje všechna dostupná fakta. A tím jsme dosáhli našeho cíle.

Je tedy dokázáno, že Robert je zločinec pomocí dopředného řetězení.

B. Zpětné řetězení:

Zpětné řetězení je také známé jako zpětná dedukce nebo metoda zpětného uvažování při použití inferenčního motoru. Algoritmus zpětného řetězení je forma uvažování, která začíná cílem a pracuje zpětně, řetězí se přes pravidla, aby nalezla známá fakta, která cíl podporují.

Vlastnosti zpětného řetězení:

• Je známý jako přístup shora dolů.
• Zpětné zřetězení je založeno na pravidle odvození modus ponens.
• Při zpětném řetězení je cíl rozdělen na dílčí cíle nebo dílčí cíle, aby se prokázala pravdivost faktů.
• Říká se tomu cílově řízený přístup, protože seznam cílů rozhoduje o tom, která pravidla budou vybrána a použita.
• Algoritmus zpětného řetězení se používá v teorii her, automatizovaných nástrojích pro dokazování teorémů, inferencích, asistentech důkazů a různých aplikacích umělé inteligence.
• Nejčastěji se používá metoda zpětného řetězení a hloubkové hledání strategie pro důkaz.

Příklad:

Při zpětném řetězení použijeme stejný výše uvedený příklad a přepíšeme všechna pravidla.

Američan (p) ∧ zbraň(q) ∧ prodává (p, q, r) ∧ nepřátelský(r) → Kriminální(p) ...(1)
Vlastní(A, T1) ........(2) Střela (T1) ?p Střely(p) ∧ Vlastní (A, p) → Prodává (Robert, p, A) ......(4) Střela(p) → Zbraně (p) .......(5) Nepřítel(p, Amerika) →Nepřátelský(p) ........(6) Nepřítel (A, Amerika) .........(7) Američan (Robert). ...........(8)

Důkaz zpětného řetězení:

V Backward chaining začneme naším predikátem cíle, což je Zločinec (Robert) a poté odvodit další pravidla.

Krok 1:

V prvním kroku si vezmeme cílový fakt. A z cílové skutečnosti vyvodíme další fakta a nakonec tato fakta prokážeme jako pravdivé. Naším cílem je tedy 'Robert je zločinec', takže následující je jeho predikát.

Krok 2:

Ve druhém kroku odvodíme další skutečnosti z cílové skutečnosti, která pravidlům vyhovuje. Jak tedy můžeme vidět v pravidle-1, je přítomen gólový predikát Criminal (Robert) se substitucí {Robert/P}. Takže přidáme všechna konjunktivní fakta pod první úroveň a nahradíme p Robertem.

Tady vidíme, že Američan (Robert) je fakt, takže je to tady dokázáno.

Krok 3: t V kroku 3 extrahujeme další skutečnost Missile(q), která vyplývá z Weapon(q), protože splňuje pravidlo-(5). Zbraň (q) je také pravdivá se substitucí konstanty T1 v q.

Krok 4:

V kroku 4 můžeme odvodit fakta Missile(T1) a Owns(A, T1) z Sells(Robert, T1, r), která splňuje Pravidlo - 4 , s nahrazením A na místě r. Takže tato dvě tvrzení jsou zde prokázána.

Krok 5:

V kroku 5 můžeme odvodit skutečnost Nepřítel (A, Amerika) z Nepřátelský(A) což splňuje pravidlo 6. A proto jsou všechna tvrzení dokázána jako pravdivá pomocí zpětného řetězení.