GK Info 13 (Hö) PROLOG – Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz
PROLOG__
Eine Sprache der Künstlichen Intelligenz
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Prolog
Programmieren in Logik
1. Einführung
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Inhalt - Einführung
• Historisches
• Charakterisierung
• Einordnung
• Das PROLOG-System
• Wichtige Interpreter-Befehle
• PROLOG-Quellcode
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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
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Charakterisierung
• ein Problem wird formal beschrieben (spezifiziert)
• der Lösungsweg wird nicht durch Anweisungen einzeln festgelegt
• das Prolog-System sucht eine vorgelegte Frage selbständig zu beantworten
Prolog ist eine deskriptive (beschreibende) Sprache:
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Einordnung
Beziehung zwischen PROLOG und anderen Programmiersprachen aus objektorientierter Sicht:
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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.
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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
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Der SWI-PROLOG-Editor
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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!
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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.
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Prolog
Programmieren in Logik
2. Programmstruktur
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Inhalt - Programmstruktur
• Einführung
• Fakten
• Datenbasis
• Fragen an die Datenbasis
• Aufgaben
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Einführung
Um einen Gegenstandsbereich zu beschreiben, benutzen wir Aussagen - und zwar von zweierlei Art:
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Einführung
(1) 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)
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Einführung
(2) 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
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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.
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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.
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Der SWI-PROLOG-Editor
Datenbasis (Wissen)
Auswertungsprogramm
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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).
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Datenbasis
Eine endliche Menge von Fakten bildet bereits ein PROLOG-Programm. Wir werden eine solche Menge im folgenden auch Datenbasis nennen.
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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.
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Beispiel 1
Dann führen wir die Beziehung „Elternteil“ ein:
?- elternteil(zeus,apollon).
?- elternteil(metis,athene).
Dies sind sog. zweistellige Prädikatsymbole.
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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).
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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.
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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.
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Entscheidungsfragen
Frage: Ist Zeus männlich?
?- maennlich(zeus).
Antwort: Yes.
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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.
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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?
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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.
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