Пролог и искусственный интеллект

Пролог может использоваться в области обработки естественного языка. Можно создать программу имитирующую разговор психотерапевта с пациентом. Такая программа пытается сопоставить вводимые пользователем ответы с имеющимися у неё шаблонами, если это удается, то шаблон отвечает. Алгоритм программы:

1. Попросит человека описать имеющуюся у него проблему

2. Прочитает строку с клавиатуры

3. Попытается подобрать шаблон, которому соответствует введенная человеком строка

4. Если удалось, выдаст соответствующий шаблону ответ

5. Если не удалось, попросит продолжить рассказ.

6. Переход к пункту 2 и продолжаем процесс.

Возможно написать более совершенную программу, для этого требуется увеличивать количество шаблонов и организовывать разные реакции на некоторые шаблоны с использованием случайных чисел.

Экспертная система – программа, которая заменяет эксперта в какой-либо области.

Построим классификационную экспертную систему, которая пытается угадать загаданное человеком животное. Если загаданное человеком животное окажется неизвестно программе, то она дополняет свою базу знаний новой информацией. В связи с этим по окончании работы программы эта база знаний сохраняется в файле. А при начале работы база знаний считывается из файла в оперативную память. При этом можно использовать внутренние или динамические базы данных. Представим правила, определяющие животных в виде фактов. Рассмотрим два предиката внутренней базы данных, которые позволяют хранить информацию о животных. Первый предназначен для хранений характеристик животных. У него два аргумента – номер свойства и словесное описание.

cond(1,"кормит детенышей молоком").

cond(2,"имеет перья").

cond(3,"плавает").

cond(4,"ест мясо").

cond(5,"имеет копыта").

cond(6,"летает").

Второй предикат хранит описания животных. Аргументы: название животного и список, элементами которого являются номера свойств, присущих данному животному.

rule("гепард",[1,4,8,10]).

rule("тигр",[1,4,8,9]).

rule("жираф",[1,5,8,10,12,13]).

rule("зебра",[1,5,8,9,11]).

rule("страус",[2,14]).

По сути дела, в виде фактов записаны правила. Например, правило: "если животное кормит детенышей молоком, имеет копыта, пятна, длинную шею и ноги, то это жираф", записано в виде rule("жираф", [1,5,11,13,14]).

Вторая база будет хранить ответы человека.
cond_is(N,'1') /* если загаданное животное имеет свойство

с номером N */

cond_is(N,'2') /* если загаданное животное не имеет

свойства с номером N */

Knowledge – база знаний.
dialog – ответы человека.

Процесс отгадывания задуманного животного:

1. Последовательно перебираются животные, имеющиеся в базе знаний.

2. Если загаданное животное обладает всеми характеристиками, известного программе животного делается вывод о том, кто был загадан.

3. Если не удается сопоставить загаданному животному ни одно из животных, имеющихся в базе знаний, производится дополнение базы. Для этого используется предикат animals.

animals:–

rule(X,L),

check(L),

nl,write("Я думаю это ",X),

nl,write("Я прав? (1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(C),C='1',!.

animals:–

nl,write("Я не знаю, что это за животное"),nl,

nl,write("Давайте добавим его в мою базу

знаний."),nl,

update.

check - осуществляет проверку свойств, номера которых входят в список, указанный в качестве его аргумента.

check([H|T]):–

test_cond(H),

check(T).

check([]).

test_cond - проверяет наличие у загаданного животного свойства с номером, указанным в качестве его аргумента.

test_cond(H):–

cond_is(H,'1'),!. /* в базе имеется

информация о наличии

данного свойства */

test_cond(H):–

cond_is(H,'2'),!,

fail. /* в базе имеется информация

об отсутствии данного свойства */

test_cond(H):– /* в базе нет никакой информации о данном

свойстве, получаем ее у человека */

cond(H,S),

nl,write("Оно ",S,"? (1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(A),

assert(cond_is(H,A)),

test_cond(H).

Предикат read_true_char осуществляет проверку нажатой пользователем клавиши, и если она отлична от '1' или '2', выводит соответствующее сообщение и повторно считывает символ с клавиатуры.

read_true_char(C):–

readchar(C1),

test(C1,C).

test(C,C):–

'1'<=C,C<='2',!.

test(_,C):–

write("Нажмите 1 или 2!"),nl,

readchar(C1),

test(C1,C).

Предикат Update осуществляет добавление новой информации в базу знаний, читает название нового животного, затем с помощью предиката add_cnd формирует список номеров свойств загаданного животного, добавляет соответствующий в базу знаний и сохраняет её.

update:–

nl,write("Введите название животного:"),

readln(S),

add_cond(L), /* указываем свойства животного */

assert(rule(S,L),knowledge),

/* добавляем информацию в базу

знаний*/

save("animals.ddb",knowledge)

/* сохраняем базу знаний в файл */.

add_cond – выводит уже имеющуюся информацию о свойствах загаданного животного и спрашивает, известно ли еще что-либо о животном. В случае необходимости добавляет новые характеристики.

add_cond(L):–

cond_is(_,'1'),!,

/* имеется информация о свойствах

животного */

nl,write("О нем известно, что оно: "),

print_cond(1,[],L1),

/* вывод имеющейся информации

о животном */

nl,write("Известно ли о нем еще что-нибудь?

(1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(C),

read_cond(C,L1,L).

add_cond(L):–

read_cond('1',[],L).

Read_cond - используя предикат ex_cond, добавляет в список номера свойств, уже имеющихся в базе; используя предикат new_cond, добавляет в список номера новых свойств, а также описания самих свойств — в базу знаний.

read_cond('1',L,L2):–

ex_cond(1,L,L1,N),

new_cond(N,L1,L2),!.

read_cond(_,L,L):–!.

Полный вариант программы.

DOMAINS

i=integer

s=string

c=char

li=i* /* список целых чисел */

DATABASE — knowledge

cond(i,s) /* свойства животных */

rule(s,li) /* описания животных */

DATABASE — dialog

cond_is(i,c) /* номер условия; '1' — имеет место,

'2' — не имеет места у загаданного

животного */

PREDICATES

start

animals /* отгадывает животное */

check(li) /* добавляет в базу информацию о новом

животном */

test_cond(i) /* проверяет, обладает ли загаданное

животное свойством с данным номером */

update /* добавляет в базу информацию о новом животном */

add_cond(li) /* возвращает список, состоящий из номеров

свойств, имеющихся у нового животного */

print_cond(i,li,li) /* добавляет в список номера свойств,

относительно которых уже были даны

утвердительные ответы */

read_cond(c,li,li) /* добавляет в список номера свойств,

о которых еще не спрашивалось */

ex_cond(i,li,li,i) /* добавляет в список номера имеющихся

в базе свойств, которыми обладает

новое животное */

wr_cond(c,i,li,li)

new_cond(i,li,li) /* добавляет в список номера новых

свойств, которыми обладает новое

животное, а также добавляет описания

новых свойств в базу знаний */

read_true_char(c) /* с помощью предиката test читает

символ с клавиатуры, пока он

не окажется равен '1' или '2'*/

test(c,c) /* добивается, чтобы пользователь нажал один

из символов, '1' или '2' */

CLAUSES

start:–

consult("animals.ddb",knowledge),

/* загружаем в базу информацию

из базы знаний */

write("Загадайте животное, а я попытаюсь его

отгадать"),nl,

animals, /* попытка отгадать загаданное животное */

retractall(_,dialog), /* очищаем текущую

информацию */

retractall(_,knowledge),

/* очищаем информацию об известных

животных и свойствах */

nl,nl,write("Хотите еще раз сыграть? (1 — Да,

2 — Нет)"),

read_true_char(C),

C='1',!,start.

start:–

nl,nl,write("Всего доброго! До новых встреч"),

readchar(_).

animals:–

rule(X,L),

check(L),

nl,write("Я думаю, это ",X),

nl,write("Я прав? (1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(C),C='1',!.

animals:–

nl,write("Я не знаю, что это за животное"),nl,

nl,write("Давайте добавим его в мою базу знаний."),nl,

update.

update:–

nl,write("Введите название животного:"),

readln(S),

add_cond(L), /* указываем свойства животного */

assert(rule(S,L),knowledge), /* добавляем информацию

в базу знаний*/

save("animals.ddb",knowledge) /* сохраняем базу

знаний в файл */.

add_cond(L):–

cond_is(_,'1'),!, /* имеется информация

о свойствах животного */

nl,write("О нем известно, что оно: "),

print_cond(1,[],L1),

/* вывод имеющейся о животном

информации */

nl,write("Известно ли о нем еще что-нибудь?

(1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(C),

read_cond(C,L1,L).

add_cond(L):–

read_cond('1',[],L).

print_cond(H,L,L):–

not(cond(H,_)),!.

print_cond(H,L,L1):–

cond_is(H,'1'),!,

cond(H,T),

H1=H+1,

nl,write(T),

print_cond(H1,[H L],L1).

print_cond(H,L,L1):–

H1=H+1,

print_cond(H1,L,L1).

read_cond('1',L,L2):–

ex_cond(1,L,L1,N),

new_cond(N,L1,L2),!.

read_cond(_,L,L):–!.

ex_cond(N,L,L,N):–

not(cond(N,_)),!.

ex_cond(N,L,L1,N2):–

cond_is(N,_),!,

N1=N+1,

ex_cond(N1,L,L1,N2).

ex_cond(N,L,L1,N2):–

cond(N,S),

nl,write("Оно ",S,"? (1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(A),

wr_cond(A,N,L,L2),

N1=N+1,

ex_cond(N1,L2,L1,N2).

wr_cond('1',N,L,[N L]):–!.

wr_cond('2',_,L,L):–!.

new_cond(N,L,L1):–

nl,write("Есть еще свойства? (1 — да,

2– нет)"),

read_true_char(A),

A='1',!,

nl,write("Укажите новое свойство,

которым обладает животное"),

nl,write("в виде 'оно <описание

нового свойства>'"), readln(S),

assertz(cond(N,S)),

/* добавление нового свойства

в базу знаний */

N1=N+1,

new_cond(N1,[N L],L1).

new_cond(_,L,L).

check([HT]):–

test_cond(H),

check(T).

check([]).

test_cond(H):-

cond_is(H,'1'),!. /* в базе имеется информация

о наличии свойства */

test_cond(H):–

cond_is(H,'2'),!,

fail. /* в базе имеется информация

об отсутствии свойства */

test_cond(H):– /* в базе нет никакой информации о данном

свойстве, получаем ее у человека */

cond(H,S),

nl,write("Оно ",S,"? (1 — да, 2 — нет)"),

read_true_char(A),

assert(cond_is(H,A)),

test_cond(H).

read_true_char(C):–

readchar(C1),

test(C1,C).

test(C,C):–

'1'<=C,C<='2',!.

test(_,C):–

write("Нажмите 1 или 2!"),nl,

readchar(C1),

test(C1,C).

GOAL

start.

В идеале экспертная система должна уметь объяснять свое решение, а так же почему она задаёт тот или иной вопрос.

Дата добавления: 2014-01-07