人工智能基础——推理的基本概念

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推理



推理方式:



从推出的途径来划分



演绎推理



归纳推理



默认推理



从推理时用到的知识的确定性来划分



确定性推理



不确定性推理



按进展来划分



单调推理



非单调推理



按推理中是否用到与推理有关的启发性知识来划分



启发式推理



非启发式推理



推理的方向



正向推理



逆向推理



混合推理



双向推理



冲突消解策略



自然演绎推理


推理:


人们在对各种事物进行分析、综合并最后做出决策时,通常是从已知的事实出发,通过运用已掌握的知识,找出其中蕴含的事实,或归纳出新的事实,这一过程通常称为推理。即,从初始证据出发,按某种策略不断运用知识库中的已知知识,逐步推出结论的过程。


推理的方式:


从推出结论的过程来划分,推理可分为演绎推理、归纳推理和默认推理。


演绎推理

是从全称判断推导出单称判断的过程。

演绎推理有多种形式,经常用的是三段论式。

首先来一个例子:

大前提:足球运动员的身体都是强壮的。

小前提:高波是一名足球运动员。

结论:高波的身体是强壮的。

由上面的例子我们可以归纳出三段论的基本形式:

大前提:已知的一般性知识或假设。

小前提:关于所研究的具体情况或个别事实的判断。

结论:由大前提推出的适合于小前提所示情况的新判断。


归纳推理

是从足够多的事例中总结出一般性结论的推理过程,是一种从个别到一般的推理。

从事例选取的广泛性来划分:


完全归纳推理

,在推理时考虑了相应事物的全部对象,并根据这些对象是否具有某种属性,从而推出这个事物是否具有这种属性。


不完全归纳

推理出的结论不具有必然性,属于非必然性推理,而完全归纳推理是必然性推理。但由于要考察事物的所有对象通常都比较困难,因而大多数归纳推理都是不完全归纳推理。


默认推理

又称为缺省推理,是指在条件不完备的情况下假设某些条件已经成立,然后进行推理。

例如,在条件A已经成立的情况下,如果不知道B是否已经成立,那么就假设B成立,并在这个假设的前提下进行推理,推导出某个结论。

在推理的过程中,如果发现结果与事实不符合,那么就要撤销掉所做的默认以及由此默认推出的所有结论,回到原来的地方重新进行推理。

按推理时所用的知识来划分,推理可分为确定性推理和不确定性推理。


确定性推理

是指所用的知识与证据都是确定的,那么推出的结论也是确定的。


不确定性推理

是指所用的知识与证据不都是确定的,自然推出的结论也是不确定的。

按推理过程中推出的结论是否越来越接近最终目标来划分,可分为

单调推理



非单调推理


单调推理

就是在推理过程中随着推理向前推进以及新知识的加入,推出的结论会越来越接近最终目标。


非单调推理

就是在推理过程中由于新知识的加入,不仅没有加强已推出的结论,反而要否定它,使推理退回到前面的某一步,然后重新开始。

例如,当知道X是一只鸟时,一般认为X会飞,但之后知道X是企鹅,而企鹅是不会飞的,则取消直接家兔的X能飞的结论,而加入X是不会飞的结论。

按推理过程中是否运用与推理有关的

启发性知识

来划分,分为

启发式推理



非启发式推理


**启发性知识:**是指与问题有关,且能够加速推理的过程的知识。

例如,推理的目标是要在脑膜炎,肺炎,流感这三种疾病中选择一个,又有r1,r2,r3这三条产生式可用,其中r1推出的是脑膜炎,r2推出的是肺炎,r3推出的是流感。如果知道本地区正在盛行流感,则应该优先考虑r3这个产生式,“本地区正在盛行流感”就是与问题求解有关的启发性知识。


推理的方向:



正向推理

是以已知的事实为出发点的一种推理。
在这里插入图片描述


逆向推理


基本思想是:首先选定一个目标,然后寻找支持该假设的证据,若所需的证据都能够找到,则说明假设成立。
在这里插入图片描述


混合推理:


正向和逆向相结合。

混合推理可分为两种情况:第一种是,先进行正向推理,帮助选择某个目标,即从已知事实演绎出部分结果,然后再用逆向推理证实该目标或提高其可信度;另一种情况是先假设一个目标进行逆向推理,然后再利用逆向推理中得到的信息进行正向推理,以推出更多的结论。


双向推理


基本思想:一方面根据已知事实进行正向推理,但并不推到最终目标;另一方面从某假设目标出发进行逆向推理,但不推至原始事实,而是让它们在中途相遇,即由正向推理所得到的中间结论恰好是逆向推理此时所需要的证据。


冲突消解策略


一个事实匹配了多个知识的时候,称这种情况为

冲突

,此时需要按一定的策略解决冲突,以便从中挑出一个知识用于当前的推理,这一解决冲突的过程称为

冲突消解

。解决冲突时所用的方法称为冲突消解策略。

目前已有多种消解冲突策略,其基本思想就是对知识进行排序。


1.按规则的针对性排序。


如果产生式r1和r2同时被选取,r1包含了r2中的全部条件,并且还包含了别的条件,那么我们说产生式r1具有更大的针对性,r2具有更大的通用性,选用 r1,因为要求较多,结论更接近于目标,可缩短推理过程。


2.按已知事实的新鲜性排序。


人们把数据库中后生成的事实称为新鲜的事实,优先用新推出的事实。


3.按匹配度排序


在不确定性推理中,如果从KB中选取的知识有多条与事实的匹配度都达到了阈值,那么就选择匹配度最大的那条产生式进行推理。


4.按条件个数排序


如果多条产生式推出的结论相同,那么用条件最少的那个。


自然演绎推理


基本推理规则:

P规则:任何证明可引入前提。

T规则:任何中间结论都可以用作后继证明的前提。

假言推理:P,P->Q =>Q.

拒取式推理:P->Q, #Q =>#P.(#在这里表示逻辑运算符”非“)。



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