В.Н. Пильщиков - Язык Плэнер

22Л8 и 32 УДК 519.6 Язык планер. Пил ьщииов В. Н.— Мл Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.— 208 с. Издательство «Наука» © Главная редаклия Фиалке-математическая литературы, 1888 1702070000 — 154 36-83 В пните описана одна ив версий хорошо иввестного в области искусственного интеллекта явыка программирования р1аввег. В этом языке наряду с традиционными методами обработки символьной информации используется много новых концепций (поиск с воввратами, ассоциативная выборка данных и процедур, дедуктивные выводы и др3, учитывающих специфику аадач искусственного интеллекта.

Рис. 6. Вибл. 17 наев. ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие Глава 1. Функцни 1Л. Выражения 1.2. Формы 1.3. Обращения к функциям 1.4. Операции над списками 1.5. Арифметические фумтцзи 1.6. Операции над шкалами 1.7. Предикаты 1.8. Логические функции 1.9. Функция РВОС 1ЛО. Циклы 1.И. Функция ЕЧАЬ 1Л2. Определение новых функций 1.13.

Программа 1Л4. Переменные и константы 1.15. Ввод-вывод 1Л6. Специальные функции, 1.17. Списки свойств 1Л8. Преобразование типов данных 1Л9. Пример программы Г л а в а 2. Образцы 2Л.-Основные понятия 2.2. Простые обравцы 2.3. Сегментные образцы 2.4. Примеры испольаования образцов 2.5. Сопоставители 2.6. Встроенные сопоставители 2.7. Определение новых сопоставятелей 2.8. Пример использования сопоставителей Глава 3. Режим возвратов ЗЛ. Основные понятия 3.2.

Функции для режима возвратов 3.3. Примеры 3.4. Управление режимом воавратов 3.5. Неотменяемые действия 3.6. Уничтожение развилок и обратных операторов 3.7. Именованные развилки 3.8. Функции 1Р и Р1ХП 3.9. Некоторые уточнения 5 9 9 13 15 19 23 26 28 31 33 38 43 44 49 52 56 62 64 67 70 75 75 76 80 86 92 95 104 108 ИЗ ИЗ И9 122 125 128 131 135 136 140— 3 Глава 4.

База данных.......... 143 42. Основные понятия......... 143 4.2. Запись утверждений......... 146 4В. Вычеркивание утверждений . . . . . . . 149 4.4. Поиск по образцу . . . . . . , . . 150 4.5. Другие операции . . . . . . . . . . 154 Глава 5. 'Георемы....,...... 157 л 5.1. Основные понятия......... 157 5.2. Определение теорем......... 162 5.3. Вызов теорем...... '..... 164 5.4. Сопоставление образца с образцом..... 170 5.5. Дополнительные возможности,.... 177 5.6. Примеры использования целевых теорем...

182 5.7. Использование ваписывающих и вычеркивающих теорем............. 192 Литература.............. 201 Предметный укааатель........... 202 Указатель встроенных процедур пленера..... 205 ПРЕДИСЛОВИЕ Для большинства систем искусственного интеллекта [ИИ) характерны большие размеры и сложная структура их программ, что затрудняет их реализацию и отладку. В то же время практически все системы ИИ являются экспериментальными, с их помощью проверяютзя те или иные методы и гипотезы, что, естественно, требует сокращения времени от «зарождения» системы до ее полной реализации.

Добиться этого можно только при адекватных инструментальных средствах — языках программирования с высокой изобразительной силой, учитывающих специфику задач ИИ. К сожалению, в нашей стране при реализации систем ИИ нередко используются не эти языки, а языки, которые имеются»под рукой», даже яаык ассемблера или фортран. В то же время существуют явыкн, специально предназначенные для задач ИИ. Это язык лисп [см., например, [1, 2)), созданный еще в 1960 г. и до сих пар остающийся наиболее популярным у зарубежных специалистов по ИИ, и так называемые яаыки для искусственного внь теллекта, ноявмвшиеся в 70-х гтд р)апвег [3, 4), сопл)тег [6), 1)А-4 [6), 9Изр [7), КВЬ [8), РВВ [9), Ф-язык [10), рго)ой [11) и др.

Эти языки включают в себя понятия и методы, часто используемые в системах ИИ [фреймы, ассоциативный выбор данных и процедур, автоматический поиск с возвратами, дедуктивные механизмы, »демоны» и т. д.), что снимает с пользователя многие заботы технического характера и позволяет сосредоточить внимание на принцшгиальных аспектах разрабатываемой системы ИИ. В книге, предлагаемой внимавиго читателя, описывается реализованный в СССР диалект языйа р)авпег — одного из наиболее известных языков для ИИ. Этот язык был разработан в 1967— 1971 гг, в Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института американским ученым Карлом Хыоиттом. В языке удачно соединены возможности языка лисщ методы анализа данных по образцам и ряд новых для алгоритмических яаыков концепций (поиск с возвратами, вызов процедур по обраацу, дедуктивный маханием и др.), которые обобщают применяемые в системах ИИ методы описания эадач я поиска их решения.

Такое сочетание, с одной стороны, делает р1авпег мощным языком программирования для вадач символьной обработка, а с другой — придает ему свойства системы ИИ, способной самостоятельно находить решение задач по их описанию. Язык ориентирован в основном ва реализацию систем пяакирявания действий робота (отсюда и название языка — «планировщика), автоматического доказательства теорем, понимания .текстов на естественном языке, вопросно-ответных систем и т. п. Следует, однако, отметить, что в том виде, как он описан автором, язык р1аппег так и не был реализован. Это объясняется как громоздкостью описанного яэыка, так и тем, что фактически была предложена некоторая схема, которую надо было еще аначительно уточнять, чтобы получилось полное и строгое описание языка.

Реалиэоваиы были только подмножества, диалекты языка. Первым иэ них был язык ппсго-р?аппег [!2), который представляет собой «надстройку» над лионом, включающую минимальный набор новых концепций р1аппег'а. Этот диалект был успешно применен для реалиаации ряда систем ИИ, в частности, широко известной системы Т. Винограда !!5). Другой диалект —. яэык рор!ег 1,5 !!4), являющийся довольно полным вариантом р1аппег'а и включающий в себя некоторые алементы языка еопэ!чег.

' Диалектом р1аппег'а является и яэыи, предлагаемый,вниьганито читателей. Ои получил название планер и был реализован на ЭВ5! БЭСМ-6 1!5, !6). В планере в полном объеме сохранены основные свойства языка р1аппег, но исключены параллельные процессы и ряд более второстепенных деталей, несколько, изменены синтаксис яаыка и определения отдельных встроенных процедур, Все эти изменения преследовали цель упростить яаык и повысить эффективность его реалиаации. Учитывался и практический опыт применения как самого пленера, так и языков ш!сгор1аппег и рор1ег !.5. В планере можно выделить пять более или менее неаависимых частей. Каждой иа них посвящена отдельная глава книги.

В гл. ! опнсьгвается «лисповскаяэ часть яаыка. Планер содержит в качестве своего подмножества практически весь лисп (с некоторыми модификациями) и во многом сохраняет его специфические черты; это объясняется желанием сохранить достоинства языка, широко известного среди рааработчвков систем ИИ. В гл. 2 рассматриваются образцы и их применение для аналиаа данных, Как показывает опыт программирования на лиепе, особенно в области ИИ, описание правил аналиаа данных в виде лисповских функций не всегда наглядно и компюггяо. В то же время в яаыках обработки строк (например, в сноболе, рефале) уже давно используется более удобное средство аналиаа — образцы, которые представляют собой шаблоны, накладываемые на аналиаируемые объекты с целью определить, имеют ли эти объекты нужную структуру. Подобное же средство включена и в пленер. Описанное в первых двух главах книги подмножество пленера может использоваться независимо от других его средств и представляет собой мощный яаык программирования, удобный для реалиаации систем символьной обработки.

Остальные же части планера ориентируют его ка область ИИ. Они дают средства для описания задач (исходных ситуаций, допустимых операций, целей), решение которых должна найти система ИИ, реалиауемая ца пленере, и средства, упрощающие программирование процедур поиска решения аадач. .В гл. 3 описывается механизм поиска с возвратами (Ьас)««гас)«)пл), который в плэнере наавак режимом возвратов.

Это такой способ выполнения программы, при котором ЭВМ мол«ет принимать пробные решения, а аатем отказываться от них, если они завели в тупик. Во многих системах ИИ применяются методы поиска решения задач, основанные иа переборе вариантов. Для того чтобы набавить разработчиков этих систем от необходимости каждый раз заково реализовывать такой перебор, в планер и введен режим возвратов, который берет на себя ответственность за орга. низацито перебора. Вставляя в этот механизм цодходящие операции, пользователь языка может легко получать конкретные алгоритмы перебора. В гл. 4 рассматривается база данных, которая используется в языке для описания того внешнего мира, в котором система ИИ решает 'свои аадачи (например, той обстановки, з которой действует робот).

База данных представляет собой совокупность так называемых утверждений, каждое из которых описывает какойто отдельный факт. обстановки, а в целом они описывают вс«о обстановку. Язык обеспечивает хранение такой бааы данных и предоставляет соответствующие операции для работы с ней. С помощью базы данных можно представить только конкретные факты о конкретных объектах, а при описании задачи должны быть указаны и «правила игрыы логические отношения между используемыми понятиями (например, между понятиями «слева» и «справа«) и операции, которые раарешено применять в задаче (например, действия робота).

Такие правила описываются в планере в виде специальных процедур, названных теоремами. Особенностью теорем является то, что они вызываются не по имени, а по обраацу: в программе в виде образца описывается некотораи цель и среди имеющихся теорем отыскивается и вычисляется та, результат работы которой соответствует данному образцу. Тем самым автоматически выбирается еправило игрые, которое йбеспечивает достижение поставленной цели. Теоремы могут в свою очередь ставить цели, для достижения которых будут подыскиваться другие теоремы. Такое сведение целей к подцелям в сочетании с режимом возвратов (нередко для достижения цели можно воспользоваться еуслугамиэ нескольких теорем, поэтому приходится делать выбор) лежит в основе встроенного в язык дедуктивного механизма, обеспечивающего автоматический поиск решения задачи по ее описанию.

Теоремам и дедуктивному механиему посвящена заключительная глава книги. Книга представляет собой учебное пособие по асыку. пленер, содержащее полное его описание, которое сопровождается многочисленными примерами и объяснением приемов программирования .на нем. Чтение книги не требует предварительного внания других яаыков, однако знакомство с языком лисп облегчит понимание материала. В книге нет сведений о работе с пленер-системой, вх можно найти в [16).