ЛОГИЧЕСКИЕ АГЕНТЫ
В данной главе описано, как проектировать агентов, которые обладают способностью формировать представления о мире, используют процесс логического вывода для получения новых представлений о мире, а также применяют эти новые представления для определения того, что следует делать.
В этой главе приведено вводное описание агентов, действующих на основе знаний (или просто агентов на основе знаний). Рассматриваемые здесь понятия (представление знаний и процессы рассуждения, которые связывают знания с действительностью) являются центральными во всей сфере искусственного интеллекта.
Вполне очевидно, что люди многое знают и обладают способностью рассуждать. Кроме того, знания и рассуждения очень важны для искусственных агентов, поскольку обеспечивают формирование успешных способов поведения, которых было бы очень трудно добиться иным образом. В этой главе будет показано, что знания о результатах действий позволяют агентам, решающим задачи, успешно действовать в сложных вариантах среды. В отличие от них рефлексные агенты были способны найти путь от Арада до Бухареста только благодаря слепой удаче. Однако знания агентов, решающих задачи, являются очень специфичными и недостаточно гибкими. Шахматная программа способна рассчитать допустимые ходы для короля того цвета, за который она играет, но не обладает многими другими полезными сведениями, например, о том, что ни одна фигура не может стоять одновременно на двух разных клетках. Агенты, основанные на знаниях, способны воспользоваться знаниями, выраженными в очень общих формах, комбинируя и рекомбинируя информацию в соответствии с бесчисленным множеством внешних условий. Часто этот процесс может быть весьма далеким от потребностей текущего момента; это можно сравнить с тем, как математик доказывает абстрактную теорему или астроном вычисляет ожидаемую продолжительность существования Земли.
Кроме того, знания и рассуждения играют решающую роль, когда приходится действовать в частично наблюдаемых вариантах среды. Агент, основанный на знаниях, способен сочетать общие знания с результатами текущих восприятий, чтобы иметь возможность выявить скрытые аспекты текущего состояния, прежде чем выбирать действия. Например, терапевт диагностирует пациента (т.е. выявляет болезненное состояние, которое недоступно непосредственному наблюдению), прежде чем выбрать способ лечения. Некоторая часть знаний, используемых терапевтом, находится в форме правил, полученных с помощью учебников и учителей, а еще одна часть представлена в форме ассоциативных образов, которые терапевт не всегда может описать словами. Но если эти ассоциации складываются в уме терапевта, они также относятся к области знаний.
Для понимания естественного языка требуется также выявление скрытых аспектов состояния, в частности намерений говорящего. Услышав фразу: "Джон увидел алмаз через окно и страстно пожелал его получить", мы знаем, что слово "его" относится к алмазу, а не к окну; мы рассуждаем, возможно даже подсознательно, с помощью имеющихся у нас знаний об относительной ценности этих предметов. Аналогичным образом, услышав фразу: "Джон бросил кирпич в окно и разбил его", мы понимаем, что слово "его" относится к окну. Рассуждения позволяют нам справиться практически с бесконечным количеством форм выражения мысли, используя конечный запас обыденных знаний. Сталкиваясь с неоднозначностью подобного рода, агенты, решающие задачи, испытывают затруднения, поскольку применяемый в них способ представления задач с непредвиденными ситуациями обусловливает экспоненциальный рост количества рассматриваемых вариантов.
Не менее важная причина, по которой следует заниматься изучением агентов, основанных на знаниях, состоит в том, что такие агенты характеризуются значительной гибкостью. Они способны принимать к исполнению новые задачи, выраженные в форме явно поставленных целей, они могут быстро достигать компетентности, получая инструкции или усваивая новые знания, полученные из своей среды, кроме того, они способны приспосабливаться к изменениям в своей среде, обновляя соответствующие знания.
Изложение темы, рассматриваемой в данной главе, начинается с описания общего проекта агента, приведенного в разделе 7.1. В разделе 7.2 представлена новая простая среда (мир вымышленных существ — вампусов) и показано, как функционирует агент, основанный на знаниях, без углубления в какие-либо технические подробности. После этого в разделе 7.3 представлены основные принципы логики. Логика будет служить основным средством представления знаний во всей части III данной книги. Знания логических агентов всегда являются определенными — каждое высказывание в этом мире является либо истинным, либо ложным, хотя агент может не знать о существовании некоторых высказываний.
С точки зрения изложения учебного материала логика обладает тем преимуществом, что служит простым примером одного из способов представления для агентов, основанных на знаниях, но логика имеет некоторые серьезные ограничения. Очевидно, что значительная часть рассуждений, осуществляемых людьми и другими агентами в частично наблюдаемых вариантах среды, основана на оперировании знаниями, которые являются неопределенными. Логика не позволяет должным образом представить такую неопределенность, поэтому в части V рассматривается теория вероятностей, которая дает такую возможность. В частях VI и VII рассматриваются многие другие способы представления (в том числе основанные на континуальной математике), такие как сочетания гауссовых распределений, нейронных сетей и других представлений.
В разделе 7.4 этой главы представлена простая логика, называемая пропозициональной логикой. Несмотря на то что она является гораздо менее выразительной по сравнению с логикой первого порядка (глава 8), пропозициональная логика может служить для иллюстрации всех основных понятий логики. Кроме того, существует хорошо разработанная технология формирования рассуждений в пропозициональной логике, которая будет описана в разделах 7.5 и 7.6. Наконец, в разделе 7.7 рассматривается сочетание понятия логических агентов с технологией пропозициональной логики, применяемое для создания некоторых простых агентов, действующих в мире вампуса. В этом разделе указаны некоторые ограничения пропозициональной логики, которые послужили стимулом к разработке более мощных версий логики, рассматриваемых в следующих главах.