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人工智能語言--PROLOG
摘 要 Prolog是人工智能語言的一個典型代表。本文簡要闡述了人工智能語言及其特點，并通過實例介紹了Prolog語言及其基本結構。關鍵詞 人工智能語言 Prolog在國家高中信息技術課程新標準的《人工智能初步》選修模塊中，要求學生通過學習，“了解一種人工智能語言的基本數據結構和程序結構，掌握相關概念，知道人工智能語言的主要特征。……初步學會使用該語言設計程序求解簡單問題，并能夠上機調試、執(zhí)行相應的程序�！笔聦嵣�，廣大的中小學信息技術教師對于Basic、C等過程式程序設計語言大多比較熟悉。那么,什么是人工智能語言? Prolog有哪些特點?目前常用的軟件版本有哪些?這就是本文準備回答的問題。一、什么是人工智能語言人工智能（AI）語言是一類適應于人工智能和知識工程領域的、具有符號處理和邏輯推理能力的計算機程序設計語言。能夠用它來編寫程序求解非數值計算、知識處理、推理、規(guī)劃、決策等具有智能的各種復雜問題。典型的人工智能語言主要有LISP、Prolog、Smalltalk、C 等。一般來說，人工智能語言應具備如下特點：·具有符號處理能力（即非數值處理能力）； ·適合于結構化程序設計，編程容易； ·具有遞歸功能和回溯功能； ·具有人機交互能力； ·適合于推理； ·既有把過程與說明式數據結構混合起來的能力，又有辨別數據、確定控制的模式匹配機制。 人們可能會問，用人工智能語言解決問題與傳統(tǒng)的方法有什么區(qū)別呢？事實上，在解決一些復雜的、非結構化的問題時，人工智能方法與傳統(tǒng)方法有著差別。傳統(tǒng)方法通常把問題的全部知識以各種的模型表達在固定程序中，問題的求解完全在程序制導下按著預先安排好的步驟一步一步（逐條）執(zhí)行。解決問題的思路與馮.諾依曼式計算機結構相吻合。當前大型數據庫法、數學模型法、統(tǒng)計方法等都是嚴格結構化的方法。對于人工智能技術要解決的問題，往往無法把全部知識都體現在固定的程序中。通常需要建立一個知識庫（包含事實和推理規(guī)則），程序根據環(huán)境和所給的輸入信息以及所要解決的問題來決定自己的行動，所以它是在環(huán)境模式的制導下的推理過程。這種方法有極大的靈活性、對話能力、有自我解釋能力和學習能力。這種方法對解決一些條件和目標不大明確或不完備，（即不能很好地形式化，不好描述）的非結構化問題比傳統(tǒng)方法好。它采用用試探法來解決問題。人工智能也尚未發(fā)展到完全能解決這類問題的全部問題。這類問題是人工智能研究要解決的問題。隨之而來也希望計算機硬件結構也來一個革命，突破馮.諾依曼體系結構。二、Prolog語言及其基本結構Prolog是當代最有影響的人工智能語言之一，由于該語言很適合表達人的思維和推理規(guī)則，在自然語言理解、機器定理證明、專家系統(tǒng)等方面得到了廣泛的應用，已經成為人工智能應用領域的強有力的開發(fā)語言�，F在的Prolog語言有許多版本，但它們的核心部分都是一樣的。Prolog的基本語句僅有三種，即事實、規(guī)則和目標三種類型的語句，且都用謂詞表示，因而程序邏輯性強，文法簡捷，清晰易懂。另一方面，Prolog是陳述性語言，一旦給它提交必要的事實和規(guī)則之后，Prolog就使用內部的演繹推理機制自動求解程序給定的目標，而不需要在程序中列出詳細的求解步驟。１、事實事實用來說明一個問題中已知的對象和它們之間的關系。在Prolog程序中，事實由謂詞名及用括號括起來的一個或幾個對象組成。謂詞和對象可由用戶自己定義。例如，謂詞likes(bill，book).是一個名為like的關系，表示對象bill和book之間有喜歡的關系。２、規(guī)則規(guī)則由幾個互相有依賴性的簡單句（謂詞）組成，用來描述事實之間的依賴關系。從形式上看，規(guī)則由左邊表示結論的后件謂詞和右邊表示條件的前提謂詞組成。例如，規(guī)則 bird(X):-animal(X),has(X,feather).表示凡是動物并且有羽毛，那么它就是鳥。３、目標（問題）把事實和規(guī)則寫進Prolog程序中后，就可以向Prolog詢問有關問題的答案，詢問的問題就是程序運行的目標。目標的結構與事實或規(guī)則相同，可以是一個簡單的謂詞，也可以是多個謂詞的組合。目標分內、外兩種，內部目標寫在程序中，外部目標在程序運行時由用戶手工鍵入。例如問題 ?-student(john).表示“john是學生嗎？”
三.Prolog程序的簡單例子以下兩個例子在Turbo Prolog 2.0環(huán)境下運行通過。[ 注：一個Turbo Prolog程序至少包括謂詞段、子句段和目標段三項。目標可以包含在程序中，也可以在程序運行時給出。]
例1 誰是john的朋友？predicates /*謂詞段，對要用的謂詞名和參數進行說明*/likes(symbol, symbol)friend(symbol, symbol)clauses /*子句段，存放所有的事實和規(guī)則*/likes(bell,sports). /*前4行是事實*/likes(mary,music).likes(mary,sports).likes(jane,smith).friend(john,X):-likes(X,sports),likes(X,music). /*本行是規(guī)則*/當上述事實與規(guī)則輸入計算機后，運行該程序，用戶就可以進行詢問，如輸入目標：friend(john,X) 即詢問john的朋友是誰,,這時計算機的運行結果為：X=mary （mary是john的朋友）1 Solution （得到了一個結果）程序運行界面如下圖所示:例2 漢諾塔問題:有N個有孔的盤子，最初這些盤子都疊放在柱a上（如圖1），要求將這N個盤子借助柱b從柱a移到柱c（如圖2），移動時有以下限制：每次只能移動一個盤子；大盤不能放在小盤上。問如何移動？
該問題可以采用遞歸法思想來求解,其源程序為:predicates /*謂詞段*/hanoi(integer)move(integer,symbol,symbol,symbol)inform(symbol,symbol).
clauses /*子句段*/hanoi(N):-move(N,a,b,c).move(1,A,_,C):-inform(A,C),!.move(N,A,B,C):-N1=N-1,move(N1,A,C,B),inform(A,C),move(N1,B,A,C).inform(Loc1,Loc2):-nl,write("移動1個盤子從柱" ,Loc1,"到柱",Loc2).
goal /*目標段，問移動3個盤子的方法*/hanoi(3).
這個例子的目標包含在程序里面，因此運行時程序將直接輸出所有結果。程序運行界面如下圖所示：
四、Prolog語言的常用版本Prolog語言最早是由法國馬賽大學的Colmerauer和他的研究小組于1972年研制成功。早期的Prolog版本都是解釋型的，自1986年美國Borland公司推出編譯型Prolog,即Turbo Prolog以后，Prolog便很快在PC機上流行起來。后來又經歷了PDC PROLOG、Visual Prolog不同版本的發(fā)展。并行的邏輯語言也于80年代初開始研制，其中比較著名的有PARLOG、Concurrent PROLOG等。1、Turbo Prolog由美國Prolog開發(fā)中心（Prolog Development Center, PDC）1986年開發(fā)成功、Borland公司對外發(fā)行，其1.0，2.0，2.1版本取名為Turbo Prolog，主要在IBM PC系列計算機，MS-DOS環(huán)境下運行。2、PDC Prolog1990年后，PDC推出新的版本，更名為PDC Prolog 3.0，3.2，它把運行環(huán)境擴展到OS/2操作系統(tǒng)，并且向全世界發(fā)行。它的主要特點是:·速度快。編譯及運行速度都很快，產生的代碼非常緊湊�！び脩艚缑嬗押谩Ｌ峁┝藞D形化的集成開發(fā)環(huán)境。·提供了強有力的外部數據庫系統(tǒng)�！ぬ峁┝艘粋�用PDC Prolog編寫的Prolog解釋起源代碼。用戶可以用它研究Prolog的內部機制，并創(chuàng)建自己的專用編程語言、推理機、專家系統(tǒng)外殼或程序接口。 ·提供了與其他語言（如C、Pascal、Fortran等）的接口。Prolog和其他語言可以相互調用對方的子程序。·具有強大的圖形功能。支持Turbo C、Turbo Pascal同樣的功能。3、Visual PrologVisual Prolog是基于Prolog語言的可視化集成開發(fā)環(huán)境，是PDC推出的基于Windows環(huán)境的智能化編程工具。目前，Visual Prolog在美國、西歐、日本、加拿大、澳大利亞等國家和地區(qū)十分流行，是國際上研究和開發(fā)智能化應用的主流工具之一。Visual Prolog具有模式匹配、遞歸、回溯、對象機制、事實數據庫和謂詞庫等強大功能。它包含構建大型應用程序所需要的一切特性：圖形開發(fā)環(huán)境、編譯器、連接器和調試器，支持模塊化和面向對象程序設計，支持系統(tǒng)級編程、文件操作、字符串處理、位級運算、算術與邏輯運算，以及與其它編程語言的接口。Visual Prolog包含一個全部使用Visual Prolog語言寫成的有效的開發(fā)環(huán)境，包含對話框、菜單、工具欄等編輯功能。Visual Prolog與SQL數據庫系統(tǒng)、C 開發(fā)系統(tǒng)、以及Visual Basic、Delphi或Visual Age等編程語言一樣，也可以用來輕松地開發(fā)各種應用。Visual Prolog軟件的下載地址為：http:/// 。
參考文獻：1． 廉師友 人工智能技術導論（第二版） 西安電子科技大學出版社 20022． 陳群秀 《人工智能》（遠程教育研究生課程） http:///tsinghua/rgzn/art2011.htm http:///tsinghua/rgzn/art212.htm3． Visual Prolog語言簡介 數據采集系統(tǒng)的英文論文及詳盡翻譯
人工智能概述（原創(chuàng)）
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