- Característiques de la programació lògica
- Veritat i deducció lògica
- Lògica de primer ordre
- forma clausal
- intel·ligència artificial
- Exemples de programació lògica
- exemple 1
- exemple 2
- consulta
- altres consultes
- referències
La programació lògica és un paradigma de programació que utilitza els circuits lògics en lloc de solament les funcions matemàtiques per controlar com s'enuncien els fets i les regles.
En lloc d'un flux de control acuradament estructurat que dictamina quan executar i com avaluar les crides a funcions o altres instruccions, les regles lògiques de el programa s'escriuen com clàusules o predicats lògics.
Exemples de programació lògica en Prolog. Font: By Kuldeepsheoran1 - screenshot, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons
Aquest enfocament, que sovint és utilitzat en la programació genètica i evolutiva, generalment li diu a un model quin objectiu aconseguir, en comptes de com aconseguir-ho.
Cada regla conté una capçalera i un cos amb una lògica formalitzada, en lloc d'una funció matemàtica executable. Per exemple, «I és veritable (encapçalat): si C1, C2 i C3 són veritables (cos)». Els fets o resultats s'expressen sense un cos, com ara "I és veritable».
No obstant això, amb alguns llenguatges de programació com Prolog es pot incloure també la programació imperativa per dir-li a el model com resoldre certs problemes. Per exemple, «Per resoldre I, sumar C1, C2 i C3».
Característiques de la programació lògica
La programació lògica és substancialment diferent de les altres estratègies de programació existents. En lloc de donar-li instruccions a un ordinador amb el programa, s'estableixen relacions entre els objectes. D'aquesta manera l'ordinador pot raonar aquestes relacions i així arribar a solucions lògiques.
Dins d'un programa lògic ha dos conjunts principals de codi: fets i regles. Les regles s'apliquen als fets per així obtenir coneixement sobre el medi ambient.
Veritat i deducció lògica
Els programes lògics es poden desxifrar a través de dos conceptes importants: veritat i deducció lògica. La veritat surt si el càlcul en el programa és veritable o no, sota la implementació dels símbols de el programa. La deducció lògica determina si una clàusula lògica és una conseqüència de el programa.
Aquestes instruccions sempre s'interpretaran com sentències i clàusules lògiques, i el resultat de la seva execució una conseqüència lògica dels càlculs que contingui.
Lògica de primer ordre
És una ramificació de la lògica proposicional. Considera si els objectes són veritables o falsos des d'una perspectiva parcial de l'món, anomenada domini. La programació lògica es basa en una generalització de la lògica de primer ordre.
Aquesta lògica està composta de sintaxi i semàntica. La sintaxi és el llenguatge formal que s'utilitza per expressar conceptes. D'altra banda, la semàntica de les fórmules lògiques de primer ordre indica com determinar el valor veritable de qualsevol fórmula.
Aquesta lògica es fonamenta en un alfabet i un llenguatge de primer ordre, a més d'un conjunt d'axiomes i regles d'inferència.
forma clausal
És un subconjunt de la lògica de primer ordre. Té una forma normalitzada on una sentència ve definida per un prefix universal o cadena de quantificadors universals, i un conjunt lliure de quantificadors de la clàusula.
A l'sol·licitar una consulta a el programa es considerarà el cos de la clàusula que el seu encapçalat pugui coincidir. Això és el mateix que aplicar en lògica una regla d'inferència.
Com a pas de la inferència es trien dues clàusules que tinguin com a propietat que una contingui un disjuntiu X (un literal positiu) i l'altra contingui un disjuntiu ¬X (un literal negatiu). Aquests disjuntius es coneixen com a complementaris.
A partir d'aquestes dues clàusules inicials es construeix una nova clàusula resolutiva utilitzant tots els literals, excepte els complementaris.
intel·ligència artificial
La programació lògica és una metodologia que és emprada per buscar que els ordinadors dedueixin, perquè resulta útil per representar el coneixement. S'utilitza la lògica per representar el coneixement i la inferència per manejar-lo.
La lògica utilitzada per representar el coneixement és la forma clausal. S'utilitza perquè la lògica de primer ordre s'entén bé i és capaç de representar tots els problemes computacionals.
Prolog és un llenguatge de programació que es basa en les idees de programació lògica. La idea de Prolog és fer que la lògica sembli un llenguatge de programació.
Exemples de programació lògica
exemple 1
- Fet: Rubí és un gat.
- Regla: tots els gats tenen dents.
- Consulta: ¿Rubí té dents?
- Conclusió: si.
La regla «tots els gats tenen dents» es pot aplicar a Rubí, perquè hi ha un fet que diu «Rubí és un gat». Aquest exemple no està escrit amb cap sintaxi d'un llenguatge de programació real.
exemple 2
Aquest exemple es pot veure escrit en Prolog, per ser un dels llenguatges de programació lògica més conegut:
- femení (Alissa).
- masculí (bobby).
- masculí (carlos).
- femení (doris).
- hijo_de (Doris, carlos).
- hijo_de (carlos, bobby).
- hijo_de (Doris, Alissa).
- padre_de (F, P): - masculí (F), hijo_de (P, F).
Aquest programa es fa difícil de llegir, perquè Prolog és notablement diferent a altres llenguatges. Tot component de el codi que s'assembli a «femení (Alissa).» és un fet.
Una regla és «padre_de (F, P): - masculí (F), hijo_de (P, F)». El símbol «: -» es pot llegir com «és veritable si». Les lletres majúscules signifiquen que les variables es poden aplicar a qualsevol objecte, per la qual cosa F podria significar-los, Doris, Alissa o bobby. Aquest codi es pot traduir com:
- Alissa és dona.
- Bobby és home.
- Carlos és home.
- Doris és dona.
- Doris és filla de Carlos.
- Carlos és fill de Bobby.
- Doris és filla de Alissa.
- «F és pare de P» és cert si F és home i si P és fill de F.
consulta
Suposem que es vulgui consultar a el programa per a més informació. Es pot buscar demanar que es trobi de qui és pare Bobby amb:? - padre_de (bobby, X). El sistema indicarà la següent resposta: X = carlos.
En aquest cas s'està passant una relació on un dels seus valors és una variable. Prolog el que va fer va ser aplicar diferents objectes a aquesta relació fins que un d'ells va resultar lògicament sòlid.
L'únic pare de Carlos és Bobby, i Bobby és home. Això va satisfer la regla «padre_de (F, P): - masculí (F), hijo_de (P, F).». Quan X és igual a «carlos», la lògica és sòlida.
altres consultes
Es poden fer altres consultes més generals a Prolog, que facin que el sistema generi múltiples resultats:
-? - padre_de (Pare, Nen).
- Pare = bobby
- Nen = carlos
- Pare = carlos
- Nen = Doris
Com s'ha pogut observar, la programació lògica no requereix tenir la informació que Alissa o bobby són persones per poder obtenir un coneixement sobre ells. De fet, tampoc se li necessita indicar que hi ha un concepte denominat persona.
En la majoria dels llenguatges de programació no lògics caldria definir primer aquests conceptes abans de poder escriure programes que processin informació sobre persones.
referències
- Deep AI (2020). Logic Programming. Pres de: deepai.org.
- Wikiversity (2020). Theory of Programming Languages / Logic Programming. Pres de: en.wikiversity.org.
- Imperial College London (2006). Logic Programming. Pres de: doc.ic.ac.uk.
- Jia-Huai You (2020). Introduction to Logic Programming. University of Alberta. Pres de: eng.ucy.ac.cy.
- C2 Wiki (2020). Logic Programming. Pres de: wiki.c2.com.