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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,,,*,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,廣義智能科學(xué)的 邏輯基礎(chǔ)探討,,西北工業(yè)大學(xué)計算機學(xué)院,何華燦,,,2004年09月11日 于秦皇島,,,一,,邏輯是智能的,,基本科學(xué)問題嗎？,,,,對這個問題的回答經(jīng)歷了,,早期,：狹義智能的完全肯定,√,,,中期,：知識工程的部分動搖,？,,計算智能的完全否定,?,,,現(xiàn)在,：探索廣義下的肯定答案,?,,解決這個問題的重大意義,,?,有助于深刻認(rèn)識智能的本質(zhì),,?,為智能科學(xué)奠定重要理論基礎(chǔ),,?,使人工智能有統(tǒng)一的可靠的邏輯基礎(chǔ)，這是由實證科學(xué)向

2、理論科學(xué)過渡和由定性向定量轉(zhuǎn)型的必要條件,,深刻的比喻,,?,盡管人類很早就通過形體、結(jié)構(gòu)和遺傳進化認(rèn)識了生物和生命，但直到發(fā)現(xiàn)了 DNA，才真正開始認(rèn)識生物和生命的本質(zhì)。,人類基因組計劃,,,如,高貴的,人,和卑微的,黑猩猩,比較,,DNA的差別小于幾%！,,?,邏輯學(xué)是思維和智能的DNA,L,計劃,,根據(jù)1：工生命的重要啟示,,?,人工生命中的研究結(jié)果 L-系統(tǒng) 細(xì)胞機,,?,DNA是生命系統(tǒng)的邏輯規(guī)則 生物體只是這些邏輯規(guī)則的語義解釋和物理實現(xiàn),,,,,,根據(jù)2：蓬勃發(fā)展的現(xiàn)代邏輯,,?,與AI界有人放棄邏輯不同，有些邏輯學(xué)家認(rèn)為人工智能是現(xiàn)代邏輯學(xué)發(fā)展的,原動力,,,?,他們在努力

3、拓展經(jīng)典數(shù)理邏輯，以適應(yīng)計算機科學(xué)，計算語言學(xué)和人工智能發(fā)展的需要，取得了豐碩成果，這集中反映在現(xiàn)代邏輯的“圣經(jīng)”《哲學(xué)邏輯手冊》中。,,?,適應(yīng)智能科學(xué)需要的邏輯已,初現(xiàn)端倪！,,,,問題的關(guān)鍵何在？,,?,智能科學(xué)要處理矛盾和不確定，如：,,不精確 不完全 動態(tài) 演化,,?,人工智能只能使用數(shù)學(xué)化的邏輯,,而經(jīng)典數(shù)理邏輯不考慮矛盾和不確定,,?,辯證邏輯能處理內(nèi)在矛盾性和外在不確定性,辯證邏輯能夠數(shù)學(xué)化嗎？,,關(guān)鍵：探索數(shù)理辯證邏輯,,二,,廣義智能科學(xué),,對邏輯學(xué)的需求,,,什么是廣義智能觀,,?,智能廣泛存在于自然界中。,（涂序彥等）,,?,廣義智能,是信息系統(tǒng)感知環(huán)境及其變化，

4、通過自身結(jié)構(gòu)和功能的改變，恰當(dāng)而有效地對其作出反映，以適應(yīng)環(huán)境，達到系統(tǒng)生存目標(biāo)的能力。,（何華燦）,,?,廣義智能是一切可把廣義信息?廣義知識?廣義智力的機制和方法,（鐘義信）,,,,什么是廣義邏輯觀,,?,邏輯是自然界一切事物及其變化的一般規(guī)則和規(guī)范。,（何華燦）,,?,邏輯和具體科學(xué)及哲學(xué)的關(guān)系與區(qū)別,,科學(xué) 具體研究某類對象的變化規(guī)律,,哲學(xué) 抽象研究整個自然的變化規(guī)律,,邏輯 抽象研究自然變化的規(guī)則和規(guī)范,,邏輯側(cè)重規(guī)則和規(guī)范，科學(xué)側(cè)重原理,,,?,邏輯有多種形態(tài)，如,,二值邏輯/二值圖象,看,,多值邏輯/灰度圖象,墨,,多維邏輯/彩色圖象,之,,缺省邏輯/缺省圖象,舞,,動態(tài)邏輯/

5、動畫 視頻,,?,結(jié)構(gòu)和過程都是邏輯的具體實現(xiàn),,事物的三種,等價,描述 相互滲透不可分,,,邏輯,規(guī)則描述事物 用推理演算解決,,知識,結(jié)構(gòu),描述事物 用搜索策略解決,,演化,過程,描述事物 用尋優(yōu)過程解決,,例如 可從三個不同側(cè)面觀看芭蕾舞：,,從,形體,上看 是人體結(jié)構(gòu)的變化,,從,能量,上看 是能量變換的過程,,從,信息,上看 是思維邏輯的演繹,,三個中一個為,主,，其他是伴隨的,附件,,人工生命使我們想的更大膽，更深入！,,,,廣義,智能科學(xué)理論體系,,,,,,,,,基本需求：數(shù)理邏輯柔性化,,?,邏輯學(xué)分為：,,★,形式邏輯,研究具有內(nèi)在同一性和外在確定性的概念、命題之

6、間的必然聯(lián)系；,,★,辨證邏輯,研究具有內(nèi)在矛盾性和外在不確定性的概念、命題之間的必然聯(lián)系。,,?,研究辨證邏輯的,基本方法,是將辨證邏輯,,問題通過,劃分和時空定位,，轉(zhuǎn)化為形式,,邏輯問題。,,,,邏輯學(xué)中的基本問題,,剛性邏輯學(xué)和柔性邏輯學(xué),?,辨證邏輯的數(shù)學(xué)化得到非經(jīng)典數(shù)理邏輯，它是,柔性邏輯學(xué),,(Flexibility,,logics),,?,形式邏輯的數(shù)學(xué)化得到經(jīng)典數(shù)理邏輯，它是,剛性邏輯學(xué),,,(Rigid logics),,,,,,數(shù)理邏輯柔性化的三個方向,,1不精確推理,：,二值邏輯,?,連續(xù)值邏輯,,三值 概率 模糊 多值 模態(tài),,2信息不完全,：,全信息邏輯,?,非全信

7、息邏輯,,歸納 類比 容錯 非單調(diào) 弗協(xié)調(diào) 開放,,3動態(tài)變化,：,一維邏輯,?,高維邏輯,,四值 八值 動態(tài) 區(qū)間 粗糙 灰色,,?,眾多現(xiàn)代邏輯需要,在新的理論框架下統(tǒng)一,,,,,不精確推理：二值邏輯,?,連續(xù)值邏輯,,關(guān)鍵1：命題真值連續(xù)變化的邏輯意義,,關(guān)鍵2：命題連接詞及其運算模型,,,,邏輯意義：,整體判斷和局部判斷,,命題連接詞及其運算模型,,?,已經(jīng)提出不少連續(xù)值邏輯定義,,?,受傳統(tǒng)邏輯學(xué)思想束縛，運算模型唯一,,?,T-范數(shù)發(fā)現(xiàn)了許多連續(xù)變化的算子簇，但不知道不什么物理意義。,,?,認(rèn)識到不同情況需要不同的運算模型,,?,關(guān)鍵是轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，找到適應(yīng)不同情況的自適應(yīng)機制和調(diào)

8、整參數(shù),,,,,,,,,,,,信息不全：全信息邏輯,?,非全信息邏輯,,關(guān)鍵1：如何補充和修正假設(shè)命題,,關(guān)鍵2：如何處理假設(shè)命題帶來的各種問題,,?,目前是在二值邏輯基礎(chǔ)上放寬對推理的前提條件應(yīng)該全部已知的限制，允許部分條件缺省，然后利用先驗或后驗的信息進行補充和修正。,,?,產(chǎn)生和修正假設(shè)命題的方法不同，就形成了不同的邏輯（和附加機制）。如,,不完全歸納 類比 案例 發(fā)現(xiàn) 信念等,,?,假設(shè)命題造成了推理過程的非單調(diào)性、,,弗協(xié)調(diào)性、開放性等。,,?,非全信息邏輯主要是研究附加機制。,,,,,,,,,,,,動態(tài)變化：一維邏輯,?,高維邏輯,,關(guān)鍵1：偽偏序邏輯的蘊涵如何定義？,,關(guān)鍵2：從

9、整數(shù)維實數(shù)維可能嗎？,,可拓邏輯有更多的變化機制,（蔡文）,,人工生命系統(tǒng)的經(jīng)驗,,為什么,,天下沒有完全相同的葉子,,生物體內(nèi)部如此完美地協(xié)調(diào),,生物和它存在的環(huán)境如此和諧,,因為,,它的邏輯規(guī)則中存在隨機參數(shù)、內(nèi)部動態(tài)平衡參數(shù)、對環(huán)境敏感的參數(shù)等,,邏輯學(xué)中需要而且可能引入許多附加參數(shù)和自適應(yīng)機制,,數(shù)理辯證邏輯的統(tǒng)一之路,,?,經(jīng)典數(shù)理邏輯已經(jīng)是一個完整的理論體系，但它只能處理具有內(nèi)在同一性和外在確定性的推理問題，它的各種邏輯學(xué)要素都是固定不變的，沒有調(diào)整機制。,,?,數(shù)理辯證邏輯需要在經(jīng)典數(shù)理邏輯的基礎(chǔ)上，根據(jù)辨證處理具有內(nèi)在矛盾性和外在不確定性事物的劃分和時空定位規(guī)律，引入各種柔性參

10、數(shù)和調(diào)整機制。,,,,,,,,,,,,統(tǒng)一考慮多值性和非全信息性,,,,,,,,,,,,統(tǒng)一考慮各種不確定性,,三,,泛邏輯學(xué)研究,,綱要及初步成果,,,1 泛邏輯學(xué)的研究綱要,,?,泛邏輯學(xué)的總綱領(lǐng)是從頂層研究邏輯學(xué)的一般規(guī)律，建立統(tǒng)一而又開放的邏輯學(xué)理論架構(gòu)，以規(guī)范和指導(dǎo)現(xiàn)代邏輯學(xué)研究，實現(xiàn)數(shù)理邏輯的柔性化。,,?,核心問題是在數(shù)理邏輯中引入柔性機制,,,包容各種矛盾和不確定性,,?,任何邏輯都有語法規(guī)則和語義解釋兩部分,,?,語法規(guī)則中至少有四個要素可柔性化：,,1.1 建立柔性真值域,,命題真值的度量空間必須是有序空間，可是,線序,、,偏序,或,超序,。,,真值域的一般形式,是多維超序

11、空間,,,W,＝{,?,}∪[0,1],n,<,?,>,n,＞0,,其中[0,1]是,基空間,，,n,是,維數(shù),，,?,表示,無定義,或超出范圍，可沒有;,?,是有限符號串，代表命題的,附加參數(shù),，可是,?,,。,,1.2 建立柔性連接詞,,命題連接詞由運算模型定義，我們根據(jù)模糊測度的邏輯性質(zhì)研究發(fā)現(xiàn)了柔性邏輯在,W,＝[0,1],上定義的命題連接詞,有7,個,,,泛非 泛與 泛或 泛蘊含,,泛等價 泛平均 泛組合,,柔性命題連接詞的運算模型是連續(xù)變化的算子簇,,,它隨調(diào)整參數(shù)變化，可描述柔性命題間關(guān)系的不確定性（,關(guān)系柔性,）。,,,1.3 建立柔性量詞,,,定義在,W,上的柔

12、性量詞有：,,,標(biāo)志命題真值閾元的,閾元量詞,♂,k,,標(biāo)志假設(shè)命題的,假設(shè)量詞,$,k,,約束個體變元范圍的,范圍量詞,∮,?,,指示個體變元的相對位置的,位置量詞,♀,?,,改變真值分布過渡特性的,過渡量詞,∫,?,,其中參數(shù),k,,,?,表示約束條件，稱為,程度柔性,,柔性量詞可描述各種約束的不確定性。,,1.4 建立柔性推理模式,,柔性推理模式有上述三要素上定義的,,,演繹推理 歸納推理 類比推理,,假設(shè)推理 發(fā)現(xiàn)推理 進化推理,,由于在柔性連接詞和柔性量詞中都有柔性參數(shù)存在，這些推理模式不是決然分開的，可在一定條件下相互轉(zhuǎn)化，由量變引起質(zhì)變，稱這種柔性

13、為,模式柔性,。,,模式柔性可描述推理模式的不確定性。,,由于柔性邏輯學(xué)中允許真值柔性、維數(shù)柔性、關(guān)系柔性、程度柔性和模式柔性存在，具有與內(nèi)外交互的附加參數(shù)，可以,,描述,矛盾的對立統(tǒng)一及矛盾的轉(zhuǎn)化,過程,,描述,認(rèn)識的發(fā)生、發(fā)展和完善,的全過程,,這為,辯證邏輯的數(shù)學(xué)化,提供了可能性,,這些都是智能科學(xué)技術(shù)中急需解決的重大問題,,?,邏輯學(xué)的語義解釋賦予各種邏輯學(xué)符號,,0 1 P Q R,? ? ? ? ?,,以具體的物理意義，以便描述和解決現(xiàn)實世界的具體問題。,,?,同一個語法規(guī)則通過不同的語義解釋可以派生出不同的邏輯，如開關(guān)邏輯、圖形邏輯、語言邏輯等,,2 建立柔性邏輯學(xué)的“新四論”,

14、,?,“,四論,”為經(jīng)典數(shù)理邏輯奠定了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，保證了它的,可靠性和完備性,。數(shù)理邏輯柔性化后，引入了表示各種表示矛盾和不確定性的邏輯學(xué)要素，作為邏輯學(xué)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)的“四論”也要發(fā)生相應(yīng)的變化，所以建立與柔性邏輯學(xué)相適應(yīng)的“,新四論,”是一個十分重要的任務(wù)，它是柔性邏輯學(xué)成熟的標(biāo)志。,,?,我們特別注意到，集合、邏輯和代數(shù)是一個事物的三個不同方面：,集合,是事物的外延；,邏輯,是事物的內(nèi)涵；,代數(shù),則描述了集合和邏輯的共同數(shù)學(xué)性質(zhì)，它們是三位一體的關(guān)系。一種邏輯學(xué)理論，必然有一種集合理論和代數(shù)理論與之對應(yīng)，充分利用這種,三位一體的關(guān)系,，可以加快集合、邏輯和代數(shù)理論的協(xié)同發(fā)展。,,,?,目前

15、泛邏輯學(xué)還是個待實現(xiàn)的研究綱要,,3 已初步建立起柔性命題邏輯,,?,能否在經(jīng)典數(shù)理邏輯基礎(chǔ)上，增加各種柔性參數(shù)和自適應(yīng)調(diào)整機制，包容矛盾和不確定性，實現(xiàn)辯證邏輯的數(shù)學(xué)化？,,?,各種邏輯的基礎(chǔ)是它的命題邏輯，命題演算是邏輯學(xué)必須首先確立的奠基石。,,?,我們已經(jīng)在模糊測度的邏輯性質(zhì)、三角范數(shù)Schweizer算子簇和Lukasiewicz連續(xù)值邏輯的基礎(chǔ)上，引入柔性參數(shù)和自適應(yīng)調(diào)整機制，建立了柔性命題邏輯學(xué),,主要的運算模型簇,,1. 泛非命題連接詞的運算模型簇,,N,(,x,,,k,)＝(1－,x,n,),1,/n,,n,＝－1/log,2,k,,,k,?,[0,1],,2. 泛與命題連接

16、詞的運算模型,,,T,(,x,,,y,,,h,,,k,)＝(max(0,,x,nm,＋,y,nm,－1)),1,/nm,,,m,＝(3－4,h,)/(4h(1－h(huán))),,h,?,[0,1],,3. 泛或命題連接詞的運算模型,,S,(,x,,,y,,,h,,,k,)＝,N,(,T,(,N,(,x,,,k,) ,,N,(,y,,,k,),,h,,,k,) ,,k,),,4. 泛蘊涵命題連接詞的運算模型,,I,(,x,,,y,,,h,,,k,)＝(min(1,1－,x,nm,＋,y,nm,)),1,/nm,,,,,,影響柔性邏輯運算模型的因素有,,?,模糊測度的誤差,，用誤差系數(shù)k表示,,k=1最大

17、正誤差 k=0.5沒誤差,,k=0最大負(fù)誤差,,?,廣義相關(guān)性,，用廣義相關(guān)性系數(shù)h表示,,h=1最大相吸 h=0.75獨立相關(guān),,h=0.5最大相斥 h=0最大相克,,?,不平等性，用偏袒系數(shù)p表示,,p=1最大左偏袒 p=0.5沒有偏袒,,p=0最大右偏袒,柔性邏輯運算模型簇,,,,命題泛邏輯學(xué)的應(yīng)用,,?,邏輯生成器,,已經(jīng)生成許多已有和未知的命題邏輯,,?,統(tǒng)一了不精確推理理論,,?,是進一步建立柔性謂詞邏輯的基礎(chǔ),,?,柔性控制（一切可以運用模糊邏輯、概率論、證據(jù)理論、近似推理的地方，原則上都可以用柔性命題邏輯）,,,建立統(tǒng)一的不精

18、確推理理論,,,可包容：,,,基于概率的各種推理模型,,基于模糊邏輯的推理模型,,基于信任測度的推理模型,,基于似然測度的推理模型,,基于必然測度的推理模型,,基于可能測度的推理模型,,,,進一步的研究工作,,,?,理論上證明這套運算系統(tǒng)的和諧性,,同一個h,k，不同的h,k,,?,應(yīng)用上廣泛應(yīng)用各種不精確推理,,指導(dǎo)新邏輯學(xué)研究 分形邏輯,,?,邏輯學(xué)上進一步建立柔性謂詞邏輯學(xué),,,,ML代數(shù)（剩余格）,,,,MTL,,代,,數(shù),,WNM代數(shù),IMTL代數(shù),∏MTL代數(shù),,,BL,,代,,數(shù),,乘積代數(shù),(h=0.75),,MV代數(shù)(正規(guī)FI代數(shù)),,(h=0.5),Godel代數(shù),(h=1),,Boole 代數(shù),Lindenbaum代數(shù),NM,,代,,數(shù),,(R,0,),部分代數(shù)系統(tǒng)之間的關(guān)系,,,,,,歡迎提問,,,,,謝 謝！,,,,,,