比較標(biāo)準(zhǔn) FOL 和子句邏輯

在人工智能的知識(shí)表示領(lǐng)域，人們已經(jīng)探索了各種邏輯系統(tǒng)，其中子句邏輯通常被定位為傳統(tǒng)一階邏輯(FOL)的替代方案。盡管它很簡(jiǎn)單，但事實(shí)證明，分句邏輯是認(rèn)知過(guò)程建模的有力候選者。

子句邏輯與標(biāo)準(zhǔn) FOL 的區(qū)別在于其簡(jiǎn)單的條件格式，同時(shí)保持了相當(dāng)?shù)墓δ?。與依賴于顯式存在量詞的 FOL 不同，分句邏輯采用 Skolemization 為假定實(shí)體分配標(biāo)識(shí)符，例如e1000和book21，從而保留其表達(dá)能力。此外，子句邏輯在某些方面超越了 FOL，特別是與最小模型語(yǔ)義結(jié)合時(shí)。

子句邏輯中的推理比標(biāo)準(zhǔn) FOL 中的推理要簡(jiǎn)單得多，主要涉及前向和后向推理過(guò)程。這種簡(jiǎn)單性擴(kuò)展到默認(rèn)推理，包括在最小模型語(yǔ)義的框架內(nèi)處理失敗的否定。

標(biāo)準(zhǔn) FOL 和子句邏輯之間的關(guān)系反映了自然語(yǔ)言和假設(shè)的思維語(yǔ)言 (LOT) 之間的關(guān)系。這兩個(gè)系統(tǒng)都涉及兩個(gè)推理階段：第一階段將語(yǔ)句轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)化格式，而第二階段則利用該格式進(jìn)行推理。

在FOL中，諸如Skolemization和邏輯變換(例如，將?(A∨B)轉(zhuǎn)換為?A∧?B)之類的初始推理規(guī)則用于將句子轉(zhuǎn)換為從句形式。隨后的推論，例如從 ?X(XP(X)) 導(dǎo)出 P(t)，涉及使用這種分句形式進(jìn)行推理，這是前向和后向推理不可或缺的過(guò)程。

就像自然語(yǔ)言提供多種方式來(lái)傳達(dá)相同的信息一樣，F(xiàn)OL 提供了等效語(yǔ)句的大量復(fù)雜表示。例如，“所有魚(yú)都有鰓”的斷言可以在 FOL 中以多種方式表示，但分句邏輯將其簡(jiǎn)化為規(guī)范形式，例如子句：gills(X) ←fish(X) 和fish(Alia) 。

因此，子句邏輯與 FOL 的關(guān)系類似于 LOT 與自然語(yǔ)言的關(guān)系。正如 LOT 作為自然語(yǔ)言表達(dá)的簡(jiǎn)化且明確的版本一樣，分句邏輯提供了 FOL 的簡(jiǎn)化、規(guī)范版本。這種比較強(qiáng)調(diào)了子句邏輯作為認(rèn)知表征基礎(chǔ)模型的可行性。

在人工智能中，子句邏輯已被證明是一種有效的知識(shí)表示框架，獨(dú)立于代理使用的通信語(yǔ)言。對(duì)于人類交流，子句邏輯提供了一種通過(guò)與 LOT 保持一致來(lái)更清晰、更連貫地表達(dá)想法的方法。通過(guò)將新信息與現(xiàn)有知識(shí)相結(jié)合，子句邏輯利用其與聯(lián)結(jié)主義表征的兼容性，在聯(lián)結(jié)主義表征中信息被組織在目標(biāo)和信念的網(wǎng)絡(luò)中，從而促進(jìn)更好的連貫性和理解[Aditya Amin，2018]。

子句邏輯的聯(lián)結(jié)主義解釋

正如子句邏輯將一階邏輯 (FOL) 重新表述為規(guī)范形式一樣，連接圖證明過(guò)程通過(guò)聯(lián)結(jié)主義框架調(diào)整子句邏輯。這種方法涉及預(yù)先計(jì)算并建立條件和結(jié)論之間的聯(lián)系，同時(shí)還用它們各自的統(tǒng)一替換來(lái)標(biāo)記這些聯(lián)系。然后可以根據(jù)需要向前或向后激活這些預(yù)先計(jì)算的連接。頻繁激活的連接可以簡(jiǎn)化為捷徑，類似于啟發(fā)式規(guī)則和刺激響應(yīng)模式。

盡管子句邏輯從根本上來(lái)說(shuō)是一種符號(hào)表示，但一旦建立了聯(lián)系及其統(tǒng)一替換，謂詞符號(hào)的具體名稱就變得無(wú)關(guān)緊要了。后續(xù)推理主要涉及這些連接的激活和新子句的生成。新子句繼承了其前任子句的連接，并且在許多情況下，一旦完全利用了它們的連接，就可以丟棄或覆蓋過(guò)時(shí)或冗余的父子句。

連接可以在任何點(diǎn)激活，但通常，當(dāng)由于新的觀察或通信而將新子句引入圖中時(shí)，激活它們會(huì)更有效?？梢愿鶕?jù)觀察和目標(biāo)的相對(duì)重要性(或效用)來(lái)確定激活的優(yōu)先級(jí)。此外，可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)對(duì)不同的連接進(jìn)行加權(quán)，反映它們的激活在過(guò)去產(chǎn)生有益結(jié)果的頻率。

圖 2：簡(jiǎn)化的連接圖，說(shuō)明目標(biāo)和信念之間的關(guān)系。

請(qǐng)注意，只有 D、F 和 H 直接與現(xiàn)實(shí)世界元素相關(guān)。 B、C 和 A 是智能體用來(lái)構(gòu)建其思想和管理其行為的認(rèn)知結(jié)構(gòu)。 E 和 G 的狀態(tài)保持未定義。此外，如果 D then ((E 和 F) 或 (G 和 H))，則可以通過(guò)較低級(jí)別的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)更直接的方法。

觀察和目標(biāo)強(qiáng)度根據(jù)鏈接權(quán)重分布在圖表中。激活最高權(quán)重鏈接的證明過(guò)程類似于 Maes 的激活網(wǎng)絡(luò)，并將 ALP 式的前向和后向推理與最佳優(yōu)先搜索方法相結(jié)合。

盡管連接圖模型可能表明思維缺乏語(yǔ)言或邏輯屬性，但連接圖和子句邏輯之間的區(qū)別類似于優(yōu)化的低級(jí)實(shí)現(xiàn)和高級(jí)問(wèn)題表示之間的區(qū)別。

該模型支持這樣的觀念：思想在獨(dú)立于自然語(yǔ)言的范圍內(nèi)運(yùn)作。雖然 LOT 可能有助于發(fā)展自然語(yǔ)言，但這并不取決于自然語(yǔ)言。

此外，連接圖模型意味著用自然語(yǔ)言表達(dá)思想相當(dāng)于將低級(jí)程序翻譯成高級(jí)規(guī)范。正如反編譯程序很復(fù)雜一樣，這也許可以解釋為什么表達(dá)我們的想法可能具有挑戰(zhàn)性。

量化不確定性

在裝配圖中，存在組織代理認(rèn)知過(guò)程的內(nèi)部鏈接和將這些過(guò)程連接到現(xiàn)實(shí)世界的外部鏈接。外部鏈接通過(guò)觀察和代理的操作來(lái)激活，并且還可能涉及未觀察到的世界屬性。代理可以制定有關(guān)這些屬性的假設(shè)并評(píng)估其可能性。

這些假設(shè)的概率會(huì)影響智能體行為的預(yù)期結(jié)果。例如：

· 如果您購(gòu)買(mǎi)抽獎(jiǎng)券并且您的號(hào)碼被選中，您可能會(huì)變得富有。

· 如果你跳祈雨舞，并且神明會(huì)眷顧的話，可能會(huì)下雨。

雖然你可以控制某些行為，例如買(mǎi)票或表演求雨舞，但你不能總是影響其他人的行為或全局條件，例如你的號(hào)碼是否被選擇或眾神是否滿意。充其量，您可以估計(jì)滿足這些條件的概率(例如，百萬(wàn)分之一)。 David Poole [1997] 證明，將概率與這些假設(shè)相結(jié)合使 ALP 具有類似于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的功能。

增強(qiáng)決策能力

應(yīng)對(duì)世界的不確定性對(duì)決策提出了重大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的決策理論通常通過(guò)做出某些假設(shè)來(lái)簡(jiǎn)化這種復(fù)雜性。最限制性的假設(shè)之一是所有可能的選擇都是預(yù)先定義的。例如，在尋找新工作時(shí)，經(jīng)典決策理論假設(shè)所有潛在的工作機(jī)會(huì)都是預(yù)先知道的，并且只專注于選擇可能產(chǎn)生最佳結(jié)果的選項(xiàng)。

決策分析通過(guò)強(qiáng)調(diào)各種選項(xiàng)背后的目標(biāo)，提供非正式的策略來(lái)改進(jìn)決策。 ALP 代理模型提供了一種結(jié)構(gòu)化方法來(lái)形式化這些策略，并將它們與強(qiáng)大的人類認(rèn)知模型相集成。具體來(lái)說(shuō)，它展示了預(yù)期效用(經(jīng)典決策理論的基石)如何也可以通過(guò)最佳優(yōu)先搜索技術(shù)來(lái)指導(dǎo)替代方案的探索。此外，它還說(shuō)明了啟發(fā)式甚至刺激響應(yīng)模式如何補(bǔ)充邏輯推理和決策理論，反映了雙過(guò)程模型的原理。

結(jié)論

本次討論重點(diǎn)介紹了 ALP 智能體模型借鑒人工智能進(jìn)步來(lái)增強(qiáng)人類智力的兩種關(guān)鍵方式。它幫助個(gè)人更清晰、連貫地表達(dá)自己的想法，同時(shí)提高決策能力。我相信應(yīng)用這些方法代表了一條有前途的研究途徑，促進(jìn)人工智能專家和學(xué)者在人文領(lǐng)域的合作。