基于自动推理技术的智能规划方法

对几种智能规划方法中利用的逻辑演绎与推理技术予以分析,分别介绍利用命题逻辑的基于可满足性的规划方法与规划系统,利用模态逻辑与析取推理的Conformant规划方法与规划系统,利用非单调逻辑的规划方法和利用模糊描述逻辑的Flexible规划方法,并结合国际规划竞赛和相关论文等的实验结论说明上述方法的有效性和可行性.最后,提出目前基于自动推理技术的智能规划方法所面临的挑战、可能的处理方法以及与之相关的研究热点与趋势.     

基于一阶模态逻辑的模糊推理

研究基于可信度的模糊一阶模态逻辑,给出了基于常域的模糊一阶模态逻辑语义以及推理形式系统描述.为有效进行模糊断言间的推理,考虑了模糊约束的概念.模糊约束是一个表达式,其中既有语法成分又包含意义信息.模糊推理形式系统中的基本对象是模糊约束,针对模糊约束引进可满足性概念,研究模糊约束可满足性相关性质.利用模糊约束的概念,模糊断言间的推理可以直接在语义环境下加以考虑,因此,以模糊约束为基本元素的模糊推理形式系统随之建立.主要分析新产生断言有效性与模糊约束集可满足性之间的关系,并在此基础上给出了模糊推理形式系统的推理规则.进一步的工作可探讨模糊推理形式系统的可靠性与完全性,建立推理过程的能行机制.研究结果可在人工智能和计算机科学等领域得以应用.     

命题编码中公理的组合与设计

近年来,基于可满足性的规划方法研究逐渐成为智能规划研究领域中的热点。提出3种基于Graphplan的编码方式中公理的改进:动作互斥的部分放松、动作互斥的完全放松方法、添加框架公理。基于SATPLAN2006规划系统分别实现上述3种改进的编码方式,并对国际规划竞赛中选用的标准后勤域与积木世界域的问题样例予以测试,分析不同编码方式的编码规模与求解效率,验证了基于Graphplan编码方式的改进在绝大多数情况下是有效的。最后,实现基于状态的编码方式,并对上述两个域进行测试,比较约简动作与约简状态这两种极端方式的求解效率和编码规模。实验结果表明,在后勤域的某些问题上基于状态的编码方式比基于动作的编码方式有效得多。上述的改进策略表明,可根据问题域的特性等来考虑该问题最适宜哪些公理组合的编码方式,而不固定使用某种特定的编码方式。     

一种约简动作变元的命题规划编码方式

基于动作的编码方式是2006年国际规划竞赛中著名的最优规划系统SATPLAN2006采用的一种基于约简状态变元的命题规划编码方式.依据基于动作的编码方式,提出一种基于约简动作变元的自动命题规划编码方式:基于命题的编码方式.首先分析构造新编码方式的理论依据,提出基于命题的编码方式的编码组成,证明其有效性,并描述某些公理的具体实现细节,最后分析其与已有几种编码方式的不同之处.在SATPLAN2006中实现了基于命题的编码方式,利用国际规划竞赛选用的标准测试问题予以测试,并分析其与基于动作的编码方式等两种极端编码方式的求解特性.实验结果表明:对于顺序规划问题域,基于命题的编码方式更有效,而对于并发规划问题域,基于动作的编码方式更有效.     

基于扩展规则的模型计数与智能规划方法

提出命题扩展规则方法ER的一种高效实现.在此基础上,研究了扩展规则方法在3个领域的应用:提出一次性求解一系列相近SAT问题的快速算法nER;提出基于扩展规则的模型计数算法     

基于命题可满足性的经典最优规划方法

基于Graphplan的编码方式是2006年国际规划竞赛中著名的最优规划系统SATPLAN2006采用的编码方式。首先给出与编码相关的概念与性质,在基于Graphplan的编码方式的基础上,设计一种新的编码方式:基于FA的编码方式,并从理论上证明该编码方式的有效性。设计并实现对应的规划系统FA-SP,利用国际规划竞赛选用的Benchmark问题予以测试。实验结果表明,与SATPLAN2006相比,FA-SP对于所测两类规划域编码规模均有所压缩,除个别问题外求解效率都有一定程度的提高;对于顺序规划域Blocks World,编码规模平均压缩了40%,求解效率平均提高了2倍;对于并发规划域Logistics,带有小于5%的框架公理的FA编码规模平均压缩了75%,求解效率也有不同程度的提高。     

命题模态逻辑S5系统中并行推理方法

S5系统是一类知识表示能力和处理能力都较强的模态公理系统,它是认知逻辑、信念逻辑等非经典逻辑理论的基础。根据Kripke语义模型以及S5系统中部分公理,对命题模态逻辑S5公理系统的性质进行了较为深入的研究,并对S5系统中一类具有代表性的标准模态子句集的特性进行了分析,提出了一种基于扩展规则方法的命题模态逻辑推理算法(propositional modal clausal reasoning based on novel extension rule,PMCRNER)。针对朴素算法时间复杂度较高的问题,利用任务间潜在的关联性对算法同时进行了粗粒度与细粒度并行化,提出了并行算法PPMCRNER(parallel PMCRNER)理论框架,并且与基本算法进行了对比。实验结果表明,PPMCRNER算法在不可满足的子句集上的推理具有良好的加速比,为高时间复杂性的模态推理方法的进一步研究提供了一种可行方案。     

次协调的模态逻辑

将次协调模糊推理方法推广到模态逻辑,提出次协调的模态逻辑,其逻辑推理关系是次协调模糊蕴含的模态推广,既可处理不一致信息,又可表示多世界模型.给出了次协调模态逻辑的正确而且完备的Gentzen型推理系统.     

基于n值关系语义的命题模态逻辑系统研究

传统的多值模态逻辑系统将关系语义中的状态及状态间的关系进行了多值化处理。然而,实际应用中状态间的关系往往是确定的,无需多值化。针对这种情况,基于?ukasiewicz代数系统提出了一种新的命题模态逻辑n值关系语义。在所提出的n值关系语义中,针对状态进行了多值化处理,同时保持了状态间关系的确定性。通过对逻辑公式的形式化定义以及可满足性和有效性的分析,证明了n值关系语义下经典命题模态逻辑系统K,T,S4和S5的正确性。进一步地,给出了极大一致集与典范模型在n值关系语义下的定义,并完成了上述经典命题模态逻辑系统的完备性证明。上述结论表明基于n值关系语义的命题模态逻辑系统能够涵盖并捕捉到经典逻辑系统中的所有有效命题。综上所述,所提出的基于?ukasiewicz代数系统的n值关系语义提供了一种在实际应用中处理多值状态及确定的状态间关系的方法。这种方法在扩展命题模态逻辑系统的形式化定义与关系语义是可行且有效的。     

模态逻辑公理的粗糙真语义分析

粗糙真是Pawlak粗糙逻辑的5个逻辑值之一,介于真与假之间．通过对论域U^n上所有近似空间相互关系的讨论,构造了一类代数结构——格,这类格形成了特殊的克里普克语义模型．其目的就是要在这种模型中,对模态逻辑形式推理系统的公理进行语义分析．这种分析不限于真与假的二值讨论,而主要对粗糙真进行重点研究．最终的结果表明模态逻辑形式系统的公理在这类特殊语义模型中基本部粗糙真有效．从而也得到了利用某些公理进行粗糙真形式推理的可靠性．     

基于模糊命题模态逻辑的形式推理系统

探讨基于可信度的模糊命题模态逻辑的形式推理,给出相关的模糊Kripke语义描述.其研究目的旨在解决基于模态命题逻辑的模糊推理的能行问题.在研究过程与方法上,以完全形式化的方法将模糊模态逻辑语法和语义统一在一个形式系统中,以模糊约束作为基本表达式,给出推理规则,建立了相应的模糊推理形式系统,并以形式系统中模糊约束集的可满足性来表示模糊推理的有效性,使模糊推理过程变得容易,为最终在计算机上实现基于模态逻辑的模糊推理打下了一定的基础.主要结论是证明了基于可满足性的模糊推理形式系统的可靠性与完备性.     

Multi-Dimensional Modal Logic as a Framework for Spatio-Temporal Reasoning

In this paper we advocate the use of multi-dimensional modal logics as a framework for knowledge representation and, in particular, for representing spatio-temporal information. We construct a two-dimensional logic capable of describing topological relationships that change over time. This logic, called PSTL (Propositional Spatio-Temporal Logic) is the Cartesian product of the well-known temporal logic PTL and the modal logic S4_u, which is the Lewis system S4 augmented with the universal modality. Although it is an open problem whether the full PSTL is decidable, we show that it contains decidable fragments into which various temporal extensions (both point-based and interval based) of the spatial logic RCC-8 can be embedded. We consider known decidability and complexity results that are relevant to computation with multi-dimensional formalisms and discuss possible directions for further research.     

Higher-Order and Modal Logic as a Framework for Explanation-Based Generalization

Certain tasks, such as formal program development and theorem proving, fundamentally rely upon the manipulation of higher-order objects such as functions and predicates. Computing tools intended to assist in performing these tasks are at present inadequate in both the amount of knowledge they contain (i.e., the level of support they provide) and in their ability to learn (i.e., their capacity to enhance that support over time). The application of a relevant machine learning technique—explanation-based generalization (EBG)—has thus far been limited to first-order problem representations. We extend EBG to generalize higher-order values, thereby enabling its application to higher-order problem encodings.Logic programming provides a uniform framework in which all aspects of explanation-based generalization and learning may be defined and carried out. First-order Horn logics (e.g., Prolog) are not, however, well suited to higher-order applications. Instead, we employ Prolog, a higher-order logic programming language, as our basic framework for realizing higher-order EBG. In order to capture the distinction between domain theory and training instance upon which EBG relies, we extend Prolog with the necessity operator of modal logic. We develop a meta-interpreter realizing EBG for the extended language, Prolog, and provide examples of higher-order EBG.     

一类具有3种否定的模糊模态命题逻辑

对不同否定知识的认知、区分、表达、推理及计算是模糊知识研究处理的一个基础。具有矛盾否定、对立否定和中介否定的模糊命题逻辑形式系统FLCOM是一种能够完整描述模糊知识中的不同否定及其关系与规律的理论。基于FLCOM和中介模态命题逻辑MK,提出一类具有3种否定的模糊模态命题逻辑MKCOM及其扩充系统MTCOM,MS₄COM和MS₅COM;讨论了MKCOM的语义和语法解释,并证明了MKCOM的可靠性定理和完备性定理。     

Informational Logic as a Tool for Automated Reasoning

A logical entropy-based Informational Logic is presented which provides new tools for probabilistic automated reasoning and knowledge representation. Applications in automated theorem proving are examined, and a decision theory for probabilistic theorems is proposed.     

一种可分析保密性与认证性的模态逻辑

提出了一种新的基于信念的模态逻辑——MBL逻辑,来分析由单向函数构造的对称钥认证交换协议的安全性。该逻辑有严格的证明体系,可证明推理规则在其语义模型下的正确性,说明该逻辑具有合理性。其推理规则不仅能对单向函数保护的消息进行有关认证性的推理,克服了以往逻辑系统使用不当的安全服务来分析协议认证性的缺陷,而且可分析消息的保密性,避免了其他逻辑分析协议时对可信中心的过分依赖,可发现敌手通过欺骗可信中心而造成的攻击。