Representao de Conhecimento e Histria da Lgica Fred

Representação de Conhecimento e História da Lógica Fred Freitas – CIn/UFPE

A IA e suas inspirações. . . n Humana n n Conexionista Simbólica n n n Analogia Abdução Dedução n Externa (? !) n Multiagentes reativos n n n Estatística n n Para mecanismos mentais vide n Minsky, Sociedade da Mente, 1975 Formigas (swarm intelligence) Imunologia n n Indução Agrupamento. . .

Interesses de RC n Representação e manipulação simbólica de conhecimento n n Estruturas de representação que mantenham o engajamento ontológico (correspondência o mais fiel possível com o mundo ou universo de discurso) Cujas deduções mecânicas sobre estas estruturas sejam também verdadeiras no universo de discurso

Conceitos básicos n Conhecimento n Conceito muito vasto. . . n n Reconhecer é um tipo de conhecimento. . . Para RC, um conjunto de proposições, que podem assumir valores verdade n n Proposições são declarativas, expressas simbolicamente A linguagem em elas são expressas regula sua expressividade (mas não entraremos nisso por ora. . . ) Ex de proposição: Eu fui ao cinema. Ex de valores verdade: {T, F}, {T, F, U}, . . .

Representação n n Base do nosso raciocínio cognitivo! Representamos mentalmente o mundo à nossa volta em fatos e depois manipulamos estes fatos para derivar conclusões Os fatos funcionam para a nossa mente como um substituto do mundo, que podemos manipular à vontade Como estamos manipulando fatos que consideramos verdades, se as premissas estiverem erradas podemos chegar a conclusões absurdas n n Ex: Homem-bomba Não há nenhuma pista sobre a correção do que representamos, apenas nosso bom-senso!

[Gaiarsa]

Conhecimento II n n Formalmente, é a relação entre 2 domínios, onde o 1º. significa o 2º. Símbolo n n n Representa algum conceito abstrato (7, VII, sieben) ou concreto (meu cão Latifundiário) Para RC, o alfabeto e suas regras de agrupamento devem ser bem-definidas (sintaxe da linguagem) E também sua correspondência com o universo de discurso, ou interpretação

Representação de Conhecimento n n Disciplina que estuda o uso de símbolos formais para representar conjuntos de proposições Raciocínio – manipulação mecânica destes símbolos de forma a criar novos símbolos

Conhecimento: Representação e Uso Raciocínio: n Deve-se assegurar que o raciocínio é plausível (sound) fatos Mundo Representação sentenças segue-se implica fatos semântica n processo de construção de novas sentenças a partir de outras sentenças. semântica n sentenças 9

Exemplo de raciocínio n Com as sentenças. Se houver uma guerra nuclear, a civilização será destruída. . Haverá uma guerra nuclear n Após algumas manipulações, produzimos ◊ A civilização será destruída por uma guerra nuclear.

Hipótese de RC [Brian Smith] n Propriedades de um sistema cognitivo: n n Um observador externo pode entender o que está representado em suas proposições O sistema se comporta de um dado jeito por causa do que está representado nestas proposições

O que é um Sistema Baseado em Conhecimento ?

Qual deles é um SBC? Por quê? print. Color(snow) : - !, write(“It’s white. ”). print. Color(grass) : - !, write(“It’s green. ”). print. Color(sky) : - !, write(“It’s yellow. ”). print. Color(X) : - write(“Beats me. ”). print. Color(X) : -color(X, Y), !, write(“It’s “), write(Y), write(“. ”). color(X, Y) : - made. Of(X, Z), color(Z, Y). made. Of(grass, vegetation). print. Color(X) : - write(“Beats me. ”). color(snow, white). color(sky, yellow). color(vegetation, green).

Prós e contras n n n DECLARATIVO Fácil adicionar mais conhecimento ao sistema Fácil estendê-lo para novas tarefas n n Quais objetos têm a mesma cor? O sistema se explica! n n n PROCEDURAL Mais rápido (já possui o script) Tomou o mercado. . .

Em que ramo pré-existente da ciência se baseia KR & R?

Lógica! n n Tradição de ~25 séculos de estudos em representação e raciocínio A lógica matemática provê algoritmos de raciocínio estudados em termos de n n n Decidibilidade Finitude Completude Consistência Complexidade

Lógica História

Origens e caminhos da Lógica Filosofia Matemática Lógica Computação

Origens e Caminhos da Lógica a partir da Filosofia

Filosofia e Lógica n n Origem da filosofia (e da lógica) Necessidade de entendimento sobre o mundo e sobre nós mesmos n n Barão de Itararé Conjecturas Discussões Paradoxos

O Combate aos Sofistas n Escolas de pensamento n n Sofistas e a dialética n n n Época rica de idéias e liberdade O argumento pelo argumento Platão tentou argumentos morais Sócrates X Górgias n Método intuitivo: busca da contradição n n Negação por absurdo Porém, faltava alguém para ordenar (formalizar) este método n A busca do argumento correto

Origem da Lógica n n n Na Grécia Antiga, 342 a. C, o filósofo Aristóteles procurou sistematizar o conhecimento e o pensamento lógico Organum (“ferramenta para o correto pensar”), estabeleceu princípios Categorias: Conhecimento (=classificação dos objetos) do mundo

Origem do argumento (formal) n n Aristóteles se preocupava com as formas de raciocínio que, a partir de conhecimentos considerados verdadeiros, permitiam obter novos conhecimentos. Formulação de leis gerais de encadeamentos de conceitos que levariam à descoberta de novas verdades n n Formalização de padrões de raciocínio Argumento

Silogismos n Pegar de Walicki

Criações de Aristóteles n Lógica formal n n Regras de Inferência formais n n Preservação da verdade Manipulação de símbolos n n Sentenças lógicas Conceito de equivalência Lógica de predicados n Quantificadores n n Categorias (ontologias) Variáveis Conversões Orientação a objetos n n n . . . Generalização Especialização

b. Stagira, 384 BC, d. Chalcis, 322 BC filho de nichomacus, médico de amyntas, rei da macedônia. . . professor da academia de platão e tutor de alexandre, o grande, filho de amyntas. . . o mundo segundo. . . aristóteles What How Reality Knowledge Substances, other material things Substances are combinations of form and matter The senses provide all initial information; reason (1) infers what is not available to the senses, (2) grasps the universal element http: //hume. ucdavis. edu/phi 022/matrix. htm

Caminhos da lógica na filosofia n n Categorias -> Ontologias Lógica e Linguagem n n n Wittgenstein, Searle, . . . Racionais x Empiricistas. . .

Ontologias Gerais (ou de topo) n Trazem definições abstratas necessárias para a compreensão de aspectos do mundo, como tempo, processos, papéis, espaço, seres, coisas, etc. [Sowa 99]

Idade Média (séc. XIV) Concept Activates (intention) Form “Tank“ [Ogden, Richards, 1923] Relates to (extension) ^ Stands for Referent ?

Origens e Caminhos da Lógica na Matemática

o mundo segundo. . . leibnitz Reality Knowledge What God, essences, created substances, bodies That God exists and has created the best possible world. Eternal How Essences or possibilities exist in the mind of God. The best combination of these is created by God. A substance's essence contains all its properties. truths of logic and mathematics. Laws of physics. Existence and properties of created substances. The principle of noncontradiction establishes possibilities. The principle of sufficient reason establishes which possibilities exist. http: //hume. ucdavis. edu/phi 022/matrix. htm

gottfried wilhelm leibnitz n n b. 1 July 1646, Leipzig d. 14 Nov 1716, Hannover n n filho de Catharina Schmuck e Friedrich Leibniz, que morreu quando leibniz tinha seis anos. valores morais e religiosos aprendidos com a mãe: impacto fundamental na vida e na filosofia gênio: QI estimado em 205. . . contra a vontade dos professores, ganhou acesso à biblioteca do pai. . . n acesso irrestrito à informação quase sempre gera “subversão”…

Contribuições de Leibnitz n n n Cálculo proposicional Mecanização do Cálculo proposicional. . .

o calculus ratiocinator

“um” cr… uma álgebra da lógica

O Teorema veio antes da Lógica! n n Também iniciou-se na Grécia Euclides (séc. III), influenciado por Aristóteles Sistematizou a geometria Criação do método axiomático (ou dedutivo) como guia para resolução de problemas n n n Aceitar sem demonstrações certas proposições (os axiomas) Derivar deles as proposições válidas (os teoremas) Axioma suspeito: retas paralelas n Como prová-lo? ?

Infinito quase encontrado n n Gauss, Lobatchevski e Riemann provaram que isso não era possível Provou-se a “impossibilidade de provar” algo num sistema n n Sistema – idéia de manipulação formal Geometria de Riemann n Simples substituição deste axioma

Novos métodos na matemática. . . n A geometria de Euclides descreve bem o espaço físico n n Ninguém pensou em verificar inconsistências A de Riemann só veio a ter utilidade com Einstein! n n Criação da idéia de modelo Cada proposição de um sistema precisa ser verdadeira em relação à estrutura modelada n n A Geometria de Euclides modela o espaço físico A de Riemann modela espaços curvos

Dependências entre modelos n Poincaré, Beltrami e Klein: n n n Se a geometria euclidiana não tiver contradições A de Lobatchevski também não terá! Hilbert formalizou (axiomatizou) as geometrias de Euclides e Riemann n n “Grundlagen der Geometrie” Ele iria mais longe. . .

george boole (1815 -1864) n n n Tratamento sistemático da lógica, com notação matemática Ainda não rigorosamente axiomático Recusa a idéia de interpretação

Gottlob Frege n n n Introduziu o “rigor matemático e metodológico” na lógica (1879) Manipulação rigorosa de símbolos Derivações detalhadas, embora ainda nãoaxiomáticas http: //www-gap. dcs. st-and. ac. uk/~history/Mathematicians/Frege. html

Unificando o vocabulário! n In 1879 Frege published his first major work, Begriffsschrift, eine der arithmetischen nachgebildete Formelsprache des reinen Denkens (Conceptual notation, a formal language modelled on that of arithmetic, for pure thought): n In 1879, with extreme clarity, rigour and technical brilliance, he first presented his conception of rational justification. In effect, it constitutes perhaps the greatest single contribution to logic ever made and it was, in any event, the most important advance since Aristotle. For the first time, a deep analysis was possible of deductive inferences involving sentences containing multiply embedded expressions of generality. Furthermore, he presented a logical system within which such arguments could be perspicuously represented: this was the most significant development in our understanding of axiomatic systems since Euclid. {George & Heck}

David Hilbert e suas perguntas n David Hilbert (1862– 1943) propôs 23 problemas, que em sua opinião ocupariam os matemáticos pelo século que se iniciara (e estava correto!) n n 2 o Congresso Internacional de Matemática, Paris, 1900 Ficou mais famoso pelos problemas que criou do que pelos que resolveu

O Manifesto de Hilbert n n n Na verdade, ele tinha ideais bem mais ambiciosos. . . Lançou um manifesto defendendo a formalização lógica das áreas de matemática (como ele próprio fizera com a geometria) Se a lógica estivesse resolvida, toda a matemática (formalizada apropriadamente) também poderia ser analisada

o programa de Hilbert n ". . . the conviction (which every mathematician shares, but which no one has as yet supported by a proof) that every definite mathematical problem must necessarily be susceptible of an exact settlement, either in the form of an actual answer to the question asked, or by the proof of the impossibility of its solution and therewith the necessary failure of all attempts. "

Axiomatização da aritmética n n n B. Bolzano R. Dedekind G. Peano E. Zermello D. Hilbert K. Gödel

Vamos às questões fundamentais n Hilbert (1928): n n n is mathematics logically complete? (1) is mathematics logically consistent? (2) is mathematics logically decidable? (3) n SURPRESA! n Gödel (1931): NÃO, NÃO… n n n mathematical logic is incomplete its consistency can’t be proved within itself Turing (1936): …e NÃO! n n mathematical logic is undecidable there is no procedure for determining whether a proposition is provable

A sintaxe levou à semântica! n Teoria de modelos (Tarski) n n Sistema: sintaxe, regras de dedução e semântica Interpretações, ligadas a valores verdade 1944, "The Semantical Concept of Truth and the Foundations of Semantics, " Philosophy and Phenomenological Research 4: 341 -75. Teoria de provas (Gentzen) n n Estudo da estrutura de dedução da lógica envolvida Dedução natural, seqüentes

Os pais da semântica

Algoritmos de prova n n Herbrand Resolução n n Prolog n n n Robinson 1965 Colmerauer 1972 D. H. Warren NAF

Bibliografia n n n Livro KR & R, Brachman & Levesque Livro de Guilherme Bittencourt Livro de Michal Walicki Livro de Carnielli-Epstein Wikipedia Slides de Sílvio Meira n Leibnitz e a parte de Filosofia