Mestersges Intelligencia LOGIKAI GENSEK TUDSBZIS GENS 1 Logikai

Mesterséges Intelligencia LOGIKAI ÁGENSEK TUDÁSBÁZISÚ ÁGENS 1

Logikai ágensek A tudás reprezentációja és a tudás alkalmazását lehetővé tevő következtetési folyamatok a mesterséges intelligencia minden területének központi témája. A tudás és a következtetés sikeres viselkedést tesz lehetővé az ágens számára. 2

Logikai ágensek A reflexív ágens csak a vakszerencse segítségével tudta megtalálni az utat Aradról Bukarestbe. A tudásbázisú ágens képes kihasználni a nagyon általános formában leírt tudást, újra és újra összegyűjtve ennek elemeit úgy, hogy az számos célra megfelelő legyen. A tudás és a következtetés nagyon fontosak a részben megfigyelhető környezetek kezelésénél is. 3

Logikai ágensek A tudásbázisú ágens képes összekombinálni az általános tudást a pillanatnyi érzetekkel, hogy kikövetkeztesse a pillanatnyi állapot rejtett aspektusait, mielőtt cselekvést választ. A természetes nyelv szintén igényli, hogy rejtett állapotokra következtessünk, és hogy a beszélő szándékát megismerjük. 4

Logikai ágensek „János egy gyémántot látott az ablakon keresztül, és szeretné (azt) megkapni”. Mire vonatkozik az „azt” szó? A gyémántra vagy az ablakra? A relatív értékekről levő ismereteink alapján a gyémántra következtetünk. 5

Logikusan gondolkodó ágens Képességei: explicit módon leírt célok formájában megfogalmazott új feladatok elfogadása környezetükről szóló információ befogadása vagy megtanulása révén kompetensekké alakulni releváns tudás frissítésével környezetükben történő változásokhoz illeszkedni 6

Logikusan gondolkodó ágens Ismeretei: A világ jelenlegi állapota Következtetési mód érzékelések alapján a világ még nem látott tulajdonságaira A világ időbeni fejlődése Saját cselekvései eredményei különböző körülmények között. 7

Tudásbázisú ágens 8

Tudásbázisú ágens elemei § § § Központi eleme: a tudásbázisa (knowledge base). - A tudásbázis nem más mint mondatok (sentences) halmaza. A mondatokat egy nyelv segítségével fejezzük ki, amelyet tudásreprezentációs nyelvnek (knowledge representation language) nevezünk. A következtetési mechanizmus(inference mechanism) 9

A tudásbázisú ágens is, akárcsak a többi, bemenetként észlel valamit, és egy cselekvést ad vissza válaszként. Az ágens fenntart egy tudásbázist (TB), amely kezdetben bizonyos háttértudást (background knowledge) tartalmazhat. 10

Tudásbázisú ágens Egy új mondatot a KIJELENT eljárással adunk hozzá a tudásbázishoz, és a KÉRDEZ eljárással kérdezzük le a tudást. Ha az ágensprogramot meghívják, az 3 dolgot tesz. Először KIJELENT-i a tudásbázisnak, hogy mit észlelt. Másodszor, KÉRDEZ-i a tudásbázist, hogy milyen cselekvést kell végrehajtania. Harmadszor, az ágens rögzíti a kiválasztott cselekvést a KIJELENT felhasználásával, és végrehajtja a cselekvést. 11

A WUMPUS VILÁG 12

A Wumpus világ A wumpus világ (wumpus world) egy barlang, amely szobákból, és az ezeket összekötő átjárókból áll. A wumpus egy szörnyeteg, aki mindenkit megesz, ha a szobájába lép, és a barlangban lapul valahol. Az ágens le tudja lőni a wumpust, de ehhez csak egyetlen nyila van. Néhány szoba csapdát tartalmaz, amely mindenkit csapdába ejt, aki belép a szobába (kivéve a wumpust). A wumpus környezetében aranyat lehet találni. 13

A Wumpus világ 7. 1. ábra: Egy tipikus Wumpus világ. Az ágens a bal alsó sarokban van. 14

A WUMPUS világ A környezet definícióját a TKCSÉ leírással adjuk meg: § Teljesítménymérték: +1000 az arany felvétele, -1000 a csapdába esés vagy ha a wumpus felfal, -1 minden végrehajtott cselekvés, -10 a nyíl használata. § Környezet: Egy szobákból álló 4 x 4 -es háló. Az ágens mindig az (1, 1) négyzetből indul, arccal jobbra nézve. Az arany és a wumpus véletlenszerűen van elhelyezve, de nem a kiinduló négyzeten. Bármely szoba 0. 2 valószínűséggel lehet csapda. 15

A WUMPUS világ Cselekvések: Az ágens mozoghat előre, fordulhat balra vagy jobbra 90 fokkal. Az ágens meghal ha oda lép ahol csapda van, vagy ahol a wumpus található. Az előrelépésnek nincs hatása ha az ágens előtt egy fal van. A Megragad cselekvést arra lehet használni hogy az ágens felvegyen egy tárgyat amely vele azonos szobában van. A Lövés cselekvést lehet használni egy nyílnak abban az irányban történő kilövésére amerre az ágens éppen áll. A nyíl addig repül, amíg el nem találja a wumpust (és megöli), vagy falnak nem ütközik. Az ágensnek csak egy nyila van. 16

A Wumpus világ szabályai § § § A wumpust tartalmazó négyzetben és a közvetlenül (nem átlósan) szomszédos négyzetben az ágens bűzt érez. A csapdával közvetlenül szomszédos négyzetekben az ágens szellőt érzékel A négyzetben, ahol az arany található, az ágens csillogást érzékel. Ha az ágens falnak megy, akkor ütést érzékel Ha a wumpust megölték, akkor egy elkeseredett sikolyt hallat, amit a barlangban bárhol hallani lehet 17

A Wumpus világ Az érzeteket az ágens egy 5 szimbólumot tartalmazó lista formájában kapja meg: ha egy négyzetben bűz és szellő van, de nincs ütés, csillogás vagy sikoly, akkor az ágens egy [Bűz, Szellő, Nincs, Nincs] érzetet kap. 18

A Wumpus világ Az alapvető nehézség az, hogy kezdetben az ágens semmit sem tud a környezetről, logikai következtetésekre van szüksége. Az esetek legnagyobb részében az ágens számára lehetséges az arany biztonságos megtalálása. Néhány környezetben az ágensnek választania kell, hogy hazamegy-e üres kézzel, vagy kockázatot vállal, ami vagy az aranyhoz vagy a halálhoz vezet. 21%-ban az arany egy csapdában van, vagy csapdákkal körülvett mezőkkel. 19

A Wumpus világ Kezdetben az ágens tudja, hogy az (1, 1)-ben tartózkodik, és hogy ez egy biztonságos hely. Az első érzékelés a [Nincs, Nincs] Ebből az ágens arra következtet, hogy a szomszédos négyzetek biztonságosak. 20

A Wumpus világ Mivel az (1, 1)-ben nem volt se bűz, se szellő, az ágens kikövetkezteti, hogy az (1, 2) és a (2, 1) mezők biztonságosak. Ennek jelzésére az adott négyzetbe OK -t írunk. Tegyük fel, hogy az ágens a (2, 1)-be lép. 21

A Wumpus világ 7. 2. ábra: Az ágens első lépése a Wumpus világban. 22

A Wumpus világ Az ágens detektálja a szellőt a (2, 1)-ben, tehát valamelyik szomszédok négyzetben csapdának kell lennie. A csapda nem lehet az (1, 1)-ben, tehát akkor vagy a (2, 2)-ben vagy a (3, 1)-ben van, vagy mindkettőben (ha két csapda van, a szellő nem erősebb). mezőkben. Mivel csak egy biztonságos négyzet van , az ágens visszamegy az (1, 1)-be, és innen tovább az (1, 2)-be. 23

A Wumpus világ 7. 3. ábra: Két későbbi helyzet az ágens előrehaladása során. 24

A Wumpus világ A (1, 2)-ben az ágens a [Bűz, Nincs, Nincs] érzetet érzékeli. A Bűz (1, 2)-ben azt jelenti, hogy a wumpus a közelben van. A wumpus nem lehet az (1, 1)-ben, és nem lehet a (2, 2)-ben sem (az ágens érezte volna a bűzt a (2, 1)ben). Így a wumpus csak az (1, 3)-ban lehet (W!). A szellő érzet hiánya az (1, 2)-ben azt jelenti, hogy nincs csapda a (2, 2)-ben. De az ágens már tudja, hogy a csapda a (2, 2)ben vagy a (3, 1)-ben van, ezért a csapda a (3, 1)-ben van. Ez egy nehéz következtetés, mivel különböző időpontokban és különböző helyeken gyűjtött tudást használ fel, és egy érzet hiányára támaszkodva végez el egy fontos lépést. 25

A Wumpus világ Az ágens bebizonyította magának, hogy a (2, 2)ben nincs se csapda, se wumpus (OK). A (2, 2)-ben az ágens ugyanúgy következtet mint eddig, és átlép a (2, 3)-ba ahol detektálja a csillogást, megragadja az aranyat, és ezzel véget ér a játék. 26

A Wumpus világ Bármely esetben, amikor az ágens következtetéseket von le a rendelkezésre álló információkból, a következmény garantáltan helyes lesz, ha a rendelkezésre álló információk helyesek. 27

Szintaxis A tudásbázis mondatokból (sentences) áll. Ezeket a mondatokat a reprezentációs nyelv szintaxisa (syntax) szerint fejezzük ki. x+y=2 jól formált mondat x 2 y+= nem jól formált mondat 28

LOGIKA 29

Tudásreprezentációs nyelv aspektusai § § A nyelv szintaxisa(syntax)-leírja azokat a lehetséges konfigurációkat, melyekkel mondatok alkothatók A logikának a nyelv szemantikáját (semantics) is definiálnia kell. A szemantika a mondatok „jelentéséről” szól. A logikában a nyelv szemantikája definiálja a mondatok igazságát (truth), minden egyes lehetséges világra (possible world) vonatkozóan. Az x+y=4 mondat igaz abban a világban ahol x=2 és y=2, és hamis abban a világban ahol x=1 és y=1. 30

Logikai következtetés A mondatok közötti logikai vonzat (entailment) reláció azt fejezi ki, hogy egy mondat logikusan következik egy másik mondatból. A matematikai jelölés: α |= β Az α mondat maga után vonzza a β mondatot. Mindenütt ahol α igaz, β is igaz. x+y=4 maga után vonzza a 4=x+y mondatot. 31

Logikai következtetés A 7. 3. b ábra alapján: az ágens nem észlelt semmit az (1, 1)-ben, és szellőt észlelt a (2, 1)ben. Ezek az érzetek a wumpus világra érvényes szabályokkal együtt alkotják a tudásbázist. Az ágenst az érdekli, hogy az (1, 2), (2, 2), (3, 1) négyzetek tartalmaznak-e csapdát? Bármelyik tartalmazhat, így 23=8 lehetséges modell létezik. 32

Logikai következtetés 7. 4. ábra: Lehetséges modelljei egy csapda jelenlétének az [1, 2], [2, 2] és [3, 1]ben, ha adott a megfigyelés, hogy az [1, 1]-ben semmi és a [2, 1]-ben szellő érezhető. (a) A tudásbázis és 1 (nincs csapda [1, 2]-ben) modelljei. (b) A tudásbázis és 2(nincs csapda [2, 2]-ben) modelljei. 33

Logikai következtetés A TB hamis azokban a modellekben amelyek ellentmondanak annak, amit az ágens tud. Például a TB hamis minden modellben, ahol az (1, 2) tartalmaz csapdát, mivel nincs szellő az (1, 1)-ben. Csak 3 olyan modell van, amelyben a TB igaz, ezeket a 7. 4. ábra a modellek egy részhalmazaként mutatja. 34

Logikai következtetés Két lehetséges következmény: α 1=„Nincs csapda (1, 2)-ben. ” α 2=„Nincs csapda (2, 2)-ben. ” Minden olyan modellben ahol TB igaz, α 1 is igaz. TB |= α 1, és nincs csapda (1, 2)-ben. Néhány modell amelyben a TB igaz, α 2 hamis. TB |≠ α 2, és az ágens nem tudja kikövetkeztetni, hogy nincs csapda a (2, 2)-ben. 35

Logikai következtetés Egy következtetési eljárást, amely csak vonzat mondatokat vezet be, helyesnek (sound), vagy igazságtartónak (truth-preserving) nevezzük. Egy következtetési eljárás teljes (complete) ha képes levezetni minden vonzatmondatot. 36

VÉGE 37