Un sistema de representación del conocimiento e inferencia

Un sistema de representación del conocimiento e inferencia

OBJETIVO

Construir desde sus fundamentos un sistema de representación del conocimiento y razonamiento basado en la lógica de predicados. El estudiante debe percatarse de la ventaja de disponer de un sistema propio que puede crecer añadiéndole prestaciones propias de los sistemas inteligentes.
El lenguaje que se implementara seráuna versión restringida de la lógica de predicados, conteniendo sólo sentencias atómicas y cláusulas de Horn de la forma donde cada uno de los antecedentes y el consecuente son sentencias atómicas. Se supone que todas las variables están cuantificadas universalmente. Por simplicidad este lenguaje no permite símbolos de funciones ni igualdad. Obsérvese también que se necesita una distinciónsintáctica entre variables y constantes.
A continuación describimos las líneas maestras para la construcción de un sistema de este tipo.
1. Una tarea preliminar es la especificación en lenguaje BNF de la sintaxis del lenguaje.
2. Se implementan los tipos de datos y funciones de acceso para las expresiones lógicas del lenguaje. Una implementación adecuada puede ser la clásica deOPERADOR/ARGUMENTOS tanto para las sentencias atómicas (Predicado/Términos) como para las cláusulas Horn (Identificador/Consecuente y Antecedentes).
3. Se implementan los tipos de datos y funciones de acceso para sustituciones. Una substitución es una lista que vincula variables con individuales particulares. Por ejemplo Debe implementarse también una rutina de substitución que devuelve el resultado deaplicar una substitución a una sentencia :

4. También es necesaria una rutina de unificación. En [2] se propone el seudocódigo de una rutina de unificación. Dadas dos expresiones p y q la rutina de unificación debe devolver una substitución que haga que p y q parezcan la misma expresión:
donde
Por ejemplo:

Si no se puede encontrar tal sustitución la rutina debe devolver un fallo.Obsérvese por tanto que será necesario distinguir entre una substitución vacía y el resultado fallido de una unificación.
En la rutina de unificación que se propone en [2] se supone una implementación de las expresiones lógicas de tipo OPERADOR/ARGUMENTOS. De ahí se deduce el comportamiento de las funciones COMPOUND?, LIST?, OP?, ARGS?, FIRST?, REST?.
Se supone también que se renombran las variablesdel segundo argumento en caso de conflicto de nombres.
En principio
UNIFY(Conoce(Pepe,x), Conoce( x,Pepa)) devuelve fallo pero es irrelevante que en la Base de Conocimiento tuviésemos Conoce(x, Pepa) ó Conoce(z, Pepa), con lo que renombrando las variables del segundo argumento

Obsérvese también que la parte occur-check del seudocódigo propuesto es necesaria porque no se puede unificar unaexpresión que contiene una variable dada con esa misma variable. Si queremos unificar P(x) y P(F(x)) y sustituimos x/F(x) nos quedará P(F(x)) y P(F(F(x))), y realizando de nuevo la misma sustitución nunca llegaríamos a eliminar x.
Téngase en cuenta que la rutina de unificación nos permitirá inferir con Modus Ponens Generalizado:
Para las sentencias atómicas ; si hay una substitución tal que ,entonces

Así por ejemplo si en nuestra base de conocimiento tuviésemos

Conoce(Pepe, Pepa)
y ya que podemos inferir

5. El paso siguiente es el diseño e implementación de la base de conocimiento con funciones adecuadas de almacenamiento y recuperación.
6. A continuación se implementa un mecanismo de inferencia forward-chaining (encadenamiento hacia delante). En el materialsuplementario se propone el seudocódigo de un algoritmo de encadenamiento hacia delante.
Se supone que al añadir una nueva sentencia atómica a la base de conocimiento se dispara el proceso de inferencia y se añaden a la base de conocimiento todas las sentencias que pueden inferirse. Si las premisas se pueden igualar de varias formas se inferirá cada conclusión correspondiente. Por otra parte si...