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一阶逻辑中的人工智能知识工程

人工智能

本文概述

  • 什么是知识工程？
  • 知识工程过程
什么是知识工程？用一阶逻辑构造知识库的过程称为知识工程。在知识工程中，研究特定领域，学习该领域的重要概念并生成对象的形式表示的人称为知识工程师。
在本主题中，我们将了解已经熟悉的电子电路领域的知识工程过程。此方法主要适合于创建专用知识库。
知识工程过程以下是知识工程过程的一些主要步骤。使用这些步骤，我们将建立一个知识库，使我们能够对数字电路（一位全加法器）进行推理，如下所示
一阶逻辑中的人工智能知识工程

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1.确定任务：
该过程的第一步是确定任务，对于数字电路，有各种推理任务。
在第一层或最高层，我们将检查电路的功能：
  • 电路是否正确添加？
  • 如果所有输入均为高电平，则门A2的输出将是什么？
【一阶逻辑中的人工智能知识工程】在第二级，我们将检查电路结构细节，例如：
  • 哪个门连接到第一个输入端子？
  • 电路是否有反馈回路？
2.汇总相关知识：
在第二步中，我们将收集数字电路所需的相关知识。因此，对于数字电路，我们具有以下必需的知识：
  • 逻辑电路由导线和门组成。
  • 信号通过导线流到栅极的输入端子，每个栅极产生相应的输出，该输出进一步流动。
  • 在该逻辑电路中，使用了四种类型的门：AND，OR，XOR和NOT。
  • 所有这些门都有一个输出端子和两个输入端子（非门除外，它只有一个输入端子）。
3.决定词汇：
该过程的下一步是选择函数，谓词和常量以表示电路，端子，信号和门。首先，我们将把大门与其他物体区分开。每个门都表示为一个由常量命名的对象，例如Gate（X1）。每个门的功能取决于其类型，该类型被视为诸如AND，OR，XOR或NOT之类的常数。电路将由谓词标识：电路（C1）。
对于终端，我们将使用谓词：Terminal（x）。
对于门输入，我们将使用函数In（1，X1）表示门的第一个输入端子，对于输出端子，我们将使用Out（1，X1）。
函数Arity（c，i，j）用于表示电路c具有i输入，j输出。
门之间的连通性可以用谓词Connect（Out（1，X1），In（1，X1））表示。
我们使用一元谓词On（t），如果终端上的信号打开，则为true。
4.编码有关该领域的常识：
要编码有关逻辑电路的常识，我们需要遵循以下规则：
  • 如果连接了两个端子，则它们具有相同的输入信号，可以表示为：
?t1, t2 Terminal (t1) ∧ Terminal (t2) ∧ Connect (t1, t2) → Signal (t1) = Signal (2).

  • 每个端子上的信号值为0或1，将表示为：
?t Terminal (t) →Signal (t) = 1 ∨Signal (t) = 0.

  • Connect谓词是可交换的：
?t1, t2 Connect(t1, t2)→Connect (t2, t1).

  • 闸门类型的表示：
?g Gate(g) ∧ r = Type(g) → r = OR ∨r = AND ∨r = XOR ∨r = NOT.

  • 当且仅当其任何输入为零时，AND门的输出才会为零。
?g Gate(g) ∧ Type(g) = AND →Signal (Out(1, g))= 0 ??n Signal (In(n, g))= 0.

  • 当且仅当其任何输入为1时，或门的输出为1：
?g Gate(g) ∧ Type(g) = OR → Signal (Out(1, g))= 1 ??n Signal (In(n, g))= 1

  • 当且仅当其输入不同时，XOR门的输出才为1：
?g Gate(g) ∧ Type(g) = XOR → Signal (Out(1, g)) = 1 ?Signal (In(1, g)) ≠ Signal (In(2, g)).

  • 非门的输出是其输入的反相：
?g Gate(g) ∧ Type(g) = NOT →Signal (In(1, g)) ≠ Signal (Out(1, g)).

  • 上述电路中的所有门都有两个输入和一个输出（非门除外）。
?g Gate(g) ∧ Type(g) = NOT →Arity(g, 1, 1) ?g Gate(g) ∧ r =Type(g)∧ (r= AND ∨r= OR ∨r= XOR) →Arity (g, 2, 1).

  • 所有门都是逻辑电路：
?g Gate(g) → Circuit (g).

5.编码问题实例的描述：
现在我们对电路C1的问题进行编码，首先我们对电路及其门极组件进行分类。如果已经考虑了有关该问题的本体，则此步骤很容易。此步骤涉及编写概念实例的简单原子语句，这称为本体。
对于给定的电路C1，我们可以使用原子语句对问题实例进行编码，如下所示：
由于电路中有两个XOR，两个AND和一个OR门，因此这些门的原子语句为：
For XOR gate: Type(x1)= XOR, Type(X2) = XOR For AND gate: Type(A1) = AND, Type(A2)= AND For OR gate: Type (O1) = OR.

然后代表所有门之间的连接。
注意：本体论定义了关于存在本质的特定理论。6.对推理过程进行查询并获得答案：
在这一步中，我们将找到加法器电路所有端子的所有可能值集。第一个查询将是：
输入将生成电路C1的第一输出为0而第二输出为1的输入的组合是什么？
? i1, i2, i3 Signal (In(1, C1))=i1∧Signal (In(2, C1))=i2∧ Signal (In(3, C1))= i3 ∧ Signal (Out(1, C1)) =0 ∧ Signal (Out(2, C1))=1

7.调试知识库：
现在，我们将调试知识库，这是整个过程的最后一步。在这一步中，我们将尝试调试知识库问题。
在知识库中，我们可能省略了诸如1≠0之类的断言。

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