Iti0210lab8
Teadmusbaas Prologis
Sissejuhatus
Proovime Prologis teha teadmusbaasi, mis võimaldab teha järeldusi kollimaailma kohta. Kollimaailm on kirjeldatud õpikus [AIMA] 7.2.
Teadmusbaas peaks koosnema kahest osast:
- reeglid, mis kirjeldavad, kuidas kollimaailm töötab
- faktid, mis kirjeldavad, mida kollimaailmas tegutsev agent seni teinud ja kogenud on
Ehk siis vaatame mingit kindlat ajahetke nagu näiteks joonisel:
Teeme järeldusi selle ajahetke kohta. Minimaalselt peaks saama järeldada, kas mingi ruut on turvaline, järgmine samm oleks järeldada, mis on õige järgmine käik.
Eesmärgiks on teha midagi, mis vastab teadmusbaasi arhitektuurile: reeglid + faktid => järeldused.
Toimivat kollimaailma mängu või simulatsiooni pole tarvis teha. Samas, kui see teeb lahendamise huvitavamaks, on see muidugi lubatud.
Reeglid ja faktid
Kollimaailma reeglid, mida oleks minimaalselt vaja:
Squares adjacent to wumpus are smelly Squares adjacent to pit are breezy Glitter iff gold is in the same square
Eeldatud on, et liikumine samasse ruutu, kus on auk või koll lõpeb agendi jaoks halvasti. Lisaks arvesta, et kolle (wumpus) on ainult üks, aukude arv pole määratud. Ülesande lahendamise lihtsustamiseks võib esialgu tegeleda ainult ühe ohuga, näiteks aukudega.
Lisareeglid, mis pole tingimata turvalisuse järeldamiseks vajalikud:
Shooting kills wumpus if you are facing it Shooting uses up the only arrow Grabbing picks up gold if in same square Releasing drops the gold in same square
Kasuta fakte, mida agent ise teab või on kogenud:
- kus agent on viibinud
- kus oli tuuletõmbus (breeze)
- kus oli hais (stench)
Turvalisuse ja käigu küsimine
Näide, kuidas teadmusbaasist pärimine võiks välja näha:
?- safe(2, 2). no. ?- nextmove(X). X = up.
Enda lahenduses ei pea samamoodi tegema. Katseta järeldamist erinevate seisude pealt, ehk siis muuda fakte ja vaata, kas järeldused muutuvad vastavalt.
Abiks
- http://learnprolognow.org
- Adventure in Prolog
- Lihtsaid katsetusi saab teha veebis, ilma midagi installimata: SWISH.
- Arvutiklassis on olemas SWI-Prolog. Linuxi jaoks soovitaks GNU Prologi, mis on antud ülesande jaoks täiesti piisav.
- SWI-Prologis pane faililaiendiks ".pl". Siis käsitleb SWI-Prolog seda kui Prologi koodi, muidu võivad menüüdest vajalikud asjad puudu olla.
Mõned lihtsamad reeglid:
person(sokrates). % Sokrates on inimene mortal(X):- % kõik inimesed on surelikud person(X). mortal(X):- % teine reegel surelikkuse kohta. Prolog vaatab ükshaaval kõiki reegleid dead(X). dead(platon). % veel üks fakt
Kui me teeme päringu ?- mortal(platon). või ?- mortal(sokrates)., siis mõlemale saame vastuseks "yes" (või midagi analoogset, sõltuvalt Prologi versioonist). ?- dead(sokrates). annab aga vastuse "no", kuna selle kohta otsest fakti, ega ka sobivat reeglit ei eksisteeri.
Rekursiivne reegel:
% faktid parent(john,paul). % paul on johni vanem parent(paul,tom). % tom on pauli vanem parent(tom,mary). % mary on tomi vanem % reegel: esivanema leidmine ancestor(X,Y):- % baasjuhtum. Kui Y on X otsene vanem, siis ta ongi kohe esivanem parent(X,Y). ancestor(X,Y):- % rekursiivne reegel parent(X,Z), % Valime mingi Z-i, kes on X-i vanem ja vaatame, kas temale ancestor(Z,Y). % on võimalik rekursiivselt esivanemat leida. Z esivanem on ka X esivanem.
Prologis on küll sisse ehitatud debugger, aga esialgu võib vigade otsimise jaoks lihtsam olla teksti välja trükkida. See näeb välja protseduurilise programmeerimise moodi, aga write/1 ja nl/0 on lihtsalt loogikapredikaadid, mille väärtus on alati true.
mortal(X):-
write('kas X on inimene?'), nl,
person(X).
mortal(X):-
write('kas X on surnud?'), nl,
dead(X).
Cut ("!") on kasulik, kui tahetakse otsingut varakult lõpetada. Näiteks, kui ma teen eelnevate näidete puhul
päringu ?- mortal(X)., pakutakse mulle nii Sokratest, kui Platonit. Kui ma tean ette, et mind huvitab ainult üks vastus, siis ma võin teha nii:
existmortal(X):-
mortal(X),
!. % Kui Prolog ühe sobiva X väärtuse on leidnud ja siia kohta jõudnud
% siis ta rohkem enam ei proovi.
Eituse jaoks on sümbol "\+" (siin on pikem seletus):
deceased(X):- mortal(X), \+ alive(X). mortal(mccartney). mortal(lennon). alive(mccartney).
Kui mingit asja tahetakse dünaamiliselt modifitseerida, siis tuleb seda Prologile ette deklareerida.
:- dynamic(person/1).
Peale seda query ?- retract(person(sokrates)). õnnestub.
Kui mingi predikaat on dünaamiline, siis saab selle kohta ka reegleid teha, ilma et predikaat ise oleks defineeritud. Alljärgnev on OK, isegi kui breeze fakte Prologi andmebaasis ei leidu:
:- dynamic(breeze/1). agentpos(1, 1, 1). % agent asus ajahetkel 1 kohal 1, 1 breezy(X, Y):- % koordinaat X, Y on tuuline, kui agentpos(X, Y, T), % agent on kohal X, Y ajahetkel T ja breeze(T). % agent tajub tuuletõmmet ajahetkel T
Alakriips on anonüümne muutuja (meid ei huvita, mis ta väärtus on):
visited(X, Y) :- agentpos(X, Y, _). % agendi positsioon mingil suvalisel ajahetkel oli X, Y
Tuleb tähelepanelik olla, mis on tundmatud muutujad ja mis on teadmusbaasist tuletatavad.
nopit(X, Y) :- % saab küsida nopit(X, Y). visited(L, Y), X is L + 1, % kui X on tundmatu, siis arvutatakse ta visited(L, Y) abil leitud L-ist \+ breezy(L, Y). nopit_katki(X, Y) :- % nopit_katki(X, Y) annab vea. Suudab ainult kontollida väiteid nagu nopit_katki(1,2). visited(L, Y), L is X - 1, % kui X on tundmatu, siis Prolog L-i väärtust kontrollida ei oska :-( \+ breezy(L, Y).