Künstlichen Intelligenz PROLOG __ Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Programmieren in Logik Prolog Programmieren in Logik 1. Einführung GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Inhalt - Einführung Historisches Charakterisierung Einordnung Das PROLOG-System Wichtige Interpreter-Befehle PROLOG-Quellcode GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Historisches 1972: ALAIN COLMERAUER (Marseille) und ROBERT KOWALSKI (London) entwickeln PROLOG Mitte 70er: DAVID D.H. WARREN baut den ersten lauffähigen Compiler, wonach sich der heutige DEC-10 Standard richtet (Edinburgh-Standard) 80er Jahre: Eine ganze Reihe kommerzieller PROLOG-Systeme etablieren sich GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Charakterisierung Prolog ist eine deskriptive (beschreibende) Sprache: ein Problem wird formal beschrieben (spezifiziert) der Lösungsweg wird nicht durch Anweisungen einzeln festgelegt das Prolog-System sucht eine vorgelegte Frage selbständig zu beantworten GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Einordnung Beziehung zwischen PROLOG und anderen Programmiersprachen aus objektorientierter Sicht: GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Einordnung Für Theoretiker: PROLOG kann als spezielle Schreibweise der Prädikatenlogik erster Ordnung aufgefasst werden. Für Praktiker: PROLOG ist eine sehr intelligente relationale Datenbasis, die durch Fakten zur Wissensbasis wird. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Das PROLOG-System Benötigt werden: ein Texteditor zum Schreiben der PROLOG-Programme z.B.: Notepad ein PROLOG-Interpreter zum Beantworten der Anfragen z.B.: SWI-PROLOG GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Der SWI-PROLOG-Editor GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Wichtige Interpreter-Befehle chdir ('D:\\Verz1\\Verz2'). wechselt das aktuelle Verzeichnis consult (Dateiname). lädt das Programm in den Speicher mit den Tasten  und  kann man durch die letzten Eingaben scrollen Eingaben sind stets mit einem Punkt abzuschließen; kommen Sonderzeichen vor, Hochkommas verwenden! GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

PROLOG-Quellcode Der PROLOG-Quellcode wird mit einem ASCII-Editor geschrieben und als PROLOG-File mit der Endung '.pl' gespeichert. Ein PROLOG-Programm kann in verschiedene Dateien zerlegt werden (Module -> Wiederverwendbarkeit); im "Hauptprogramm" werden die einzelnen Module wie folgt geladen: ?- ensure_loaded(Dateiname1). ?- ensure_loaded(Dateiname2). usw. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Programmieren in Logik Prolog Programmieren in Logik 2. Programmstruktur GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Inhalt - Programmstruktur Einführung Fakten Datenbasis Fragen an die Datenbasis Aufgaben GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Einführung Um einen Gegenstandsbereich zu beschreiben, benutzen wir Aussagen - und zwar von zweierlei Art: GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Einführung Aussagen, die Eigenschaften von Objekten oder Beziehungen zwischen Objekten zum Ausdruck bringen: • Eisen ist ein Metall • Sokrates lebte von 469 bis 399 v. Chr.  Fakten (wahre Sachverhalte, Tatsachen) GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Einführung Aussagen, die allgemeine Gesetze, d.h. Beziehungen zwischen Fakten ausdrücken: • Metalle leiten elektrischen Strom oder besser • Wenn X ein Metall ist, dann leitet X elektrischen Strom  Regeln GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Einführung Ist das Wissen über den betrachteten Gegenstandsbereich als Sammlung von Fakten und Regeln dargestellt, so können wir Fragen stellen – in der Erwartung, dass sich diese aufgrund des in Fakten und Regeln ausgedrückten Wissens beantworten lassen. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

} } Einführung Ein PROLOG-Programm sieht also so aus: • Fakten • Regeln • Fragen } Datenbasis (Wissen) } Auswertungsprogramm Fakten, Regeln und Fragen sind die wesentlichen Elemente des Programmierens in PROLOG. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Der SWI-PROLOG-Editor Datenbasis (Wissen) Auswertungsprogramm GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Fakten Ein Faktum ist eine Aussage, die eine Eigenschaft eines Objektes oder eine Beziehung zwischen Objekten ausdrückt: Jupiter ist ein Planet ?- planet(jupiter). Objekte werden klein geschrieben ! Paris ist die Hauptstadt von Frankreich ?- hauptstadt(paris,frankreich). GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Datenbasis Eine endliche Menge von Fakten bildet bereits ein PROLOG-Programm. Wir werden eine solche Menge im folgenden auch Datenbasis nennen. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Beispiel 1 Eine PROLOG-Datenbasis soll erstellt werden, die Verwandtschaftsbeziehungen griechischer Götter ausdrückt. Zunächst werden die Götter nach ihrem Geschlecht klassifiziert: ?- maennlich(apollon). ?- weiblich(hera). Dies sind sog. einstellige Prädikatsymbole. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Beispiel 1 Dann führen wir die Beziehung „Elternteil“ ein: ?- elternteil(zeus,apollon). ?- elternteil(metis,athene). Dies sind sog. zweistellige Prädikatsymbole. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Beispiel 1 Damit sieht die Datenbasis so aus (beispiel1.pl): maennlich(zeus). maennlich(apollon). maennlich(ares). weiblich(hera). weiblich(leto). weiblich(metis). weiblich(athene). elternteil(zeus,ares). elternteil(hera,ares). elternteil(zeus,apollon). elternteil(leto,apollon). elternteil(zeus,athene). elternteil(metis,athene). GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Beispiel 1 im SWI-PROLOG-Editor 1. Eingabe der Fakten im oberen Teil des SWI-PROLOG-Editors. 2. consulten Die Datenbasis (das Wissen) wird an das Auswertungsprogramm übergeben. 3. Frage formulieren im unteren Teil des SWI-PROLOG-Editors. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Fragen Wir können nun Fragen an das System stellen und damit das in der Datenbasis gespeicherte Wissen abrufen. Zuvor muss die Datenbasis in einem Editor erstellt, gespeichert und dann in den PROLOG-Interpreter geladen werden. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Entscheidungsfragen Frage: Ist Zeus männlich? ?- maennlich(zeus). Antwort: Yes. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

Ergänzungsfragen Frage: Wie heißen die Eltern von Athene? ?- elternteil(E,athene). Variablen werden groß geschrieben! Antwort: E = zeus ; E = metis ; No Durch das Drücken des Semikolons „;“ bzw. der ENTER-Taste ““ erhält man die weiteren Antworten. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

AUFGABE 1: Übersetzen Sie die folgenden Sätze in eine PROLOG-Datenbasis: Peter liebt Susi. Hans liebt Susi und Sabine. Sabine liebt Peter und hasst Hans. Susi liebt Peter und Felix. Susi hasst Sabine. Peter hasst Felix. Felix liebt sich selbst. Stellen Sie folgende Anfragen: Wen liebt Sabine? Wer liebt Sabine? Wer liebt wen? Wer liebt jemanden, der ihn auch liebt? Wessen Liebe wird mit Hass vergolten? GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz

AUFGABE 2: In einem Restaurant gibt es ein Menü bestehend aus Vorspeise, Hauptgericht und Nachspeise: Vorspeisen: Tomatensuppe, Lauchsuppe, Fleischbrühe Hauptgerichte: Sauerbraten mit Spätzle, Leberkäse mit Kartoffeln, Hackbraten mit Reis Nachspeisen: Eis, Obstsalat, Bienenstich. Schreiben Sie ein PROLOG-Programm, das ein zweistelliges Prädikat menue enthält. Dieses Prädikat soll Menüvorschläge überprüfen und erzeugen können. GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz