1.4.Понятие искусственного интеллекта

Искусственный интеллект- это одна из новейших областей информатики, предметом которой является разработка компьютерных систем, обладающих возможностями, связанными со способностями естественного интеллекта. Задачи, для которых неизвестны алгоритмы решения, априорно относятся к сфере искусственного интеллекта.

Особенность задач, относящихся к сфере ИИ, заключается в том, что их почти невозможно формализовать, то есть для их описания не подходят обычные (примитивные) структуры данных, используемые в традиционных языках программирования для обработки данных, и методы работы с ними. Такие задачи не предусматривают обработки данных с фиксированной структурой(т.е. с такой структурой, в которую входят отдельные численные значения или матрицы численных значений). Один из фундаментальных вопросов программирования – это вопрос о представлении сложных объектов (например, множеств) и вопрос об эффективной реализации операций над подобными объектами. Наиболее часто используются структуры данных, принадлежащие к трем большим семействам (списки, деревья, графы).

1.5.Символьные языки программирования

Понятия отношения и предиката

В сфере ИИ используются символьные языки представления знаний и формализмы, стоящие на более высоком понятийном уровне. Здесь важное значение имеет обработка отношений между данными. При этом эти отношения могут претерпевать существенные изменения в ходе выполнении программы. Отношение – это обобщение функций, то есть более общее понятие, чем функция (отношение определяется как подмножество прямого произведения множеств). Функция, рассматриваемая как отношение – это подмножество декартова произведения. (декартовым произведением двух множеств M1 и M2 называется множество всевозможных упорядоченных пар <x,y>, где х берется из М1, а y –из М2.)

Любую функцию можно представить в виде отношения с помощью следующего преобразования:

(f x x …x )=y  (f x x …x y)

функция отношение

Функция- это частный случай отношения, не содержащего двух элементов (x x ….x y ) и

(x x … x y ) таких, что y y ,так как значение функции определяется однозначно.

У функции, представленной в форме отношения, аргументы и результат находятся в равнозначных позициях аргументов отношения.

Определение понятия отношение

Пусть дано множество М. Рассмотрим декартово произведение множеств M =M*M*…*M – множество всех упорядоченных последовательностей из n элементов(x₁ ,x₂ ,…x_n) таких, что x_i M; n-местным отношением на М называется его подмножество: R Mⁿ.

Например, сложение двух целых положительных чисел можно представить в виде отношения между множествами целых чисел (N1,N2,N3)

R N1*N2*N3,

где n1+n2=n3 и n_i принадлежит множеству N_i.

Отношение можно явно представить как множество троек:

R= {(1 1 2),(1 2 3),(1 3 4),. . .}

Это отношение имеет три численных аргумента, т.е. оно является 3-х местным. 0-местное отношение реализует константу, 1-местное отношение – реализует свойство, 2-х и более местное отношение можно графически представить в виде сети. На основе отношений могут быть реализованы декларативные языки (Лисп за основу программирования берет функцию и лямбда-исчисление, а Пролог основан на более общем понятии отношения и хорновской логике.)

Иногда может рассматриваться множество М1*М2*…*Mn, где Mi- множества различной природы, и подмножества этого множества рассматриваются в качестве отношений. Например, прямая и плоскость – объекты принадлежащие разным множествам, но они могут находиться в отношении параллельности, компьютер может быть инструментом для человека, на нем работающего (М1-множество компьютеров, М2-множество людей) и т.д.

Определение понятия предикат

n-местным предикатом P(x₁,x₂,..,x_n) называется функция P: Mⁿ B, где M –произвольное множество, а B={1,0}.

М называется предметной областью, x_i – предметными переменными.

Для любых M и n существует взаимно однозначное соответствие между n-местными отношениями и n-местными предикатами. Каждому n-местному отношению R соответствует предикат P такой, что P(x₁,x₂,….,x_n)=1 тогда и только тогда, когда (x_1,x₂,….,x_n) R,и любому предикату P(x₁,x₂,..,x_n) соответствует отношение R такое, что (x₁,x₂,..,x_n) R тогда и только тогда, когда P(x₁,x₂,..,x_n)=1.Это значит, что областью истинности предиката P является множество R.

Отсюда видно, что предикат – это индикатор отношения. Он принимает значение true или false в зависимости от того, имеет место данное отношение или нет.

ИИ изучает методы решения компьютерных задач, не имеющих явного алгоритмического решения, используя в качестве инструмента символьные языки программирования, в том числе и язык исчисления предикатов первого порядка.