浅论智能主体的信念认知时态子结构逻辑模型

1、浅论智能主体的信念认知时态子构造逻辑模型摘要:智能主体获取信念的途径主要有两种:一种为他省,通过外界交互,从其他主体获取信息;另一种为自省,通过自己的历史数据库获取相关知识。对于主体信念的描绘与刻画,两种途径缺一不可,但当前的bdi理论模型中较多地为他省系统,没有做到两者相结合。其次,在当前的许多理论模型中,通常使用的是二值逻辑、经典模态逻辑或其变形系统,使得相应的逻辑系统普遍存在逻辑全知和粗精度刻画等问题。针对上述问题进展了相关研究,采用了认知时态子构造逻辑建模的方法,表达了智能主体获得“双时信念的方式,针对其建立了相应的逻辑系统bset。关键词:智能主体;信念;自省;他省;认知时态子构造逻

2、辑substruturallgifepisteiandtepralityinbelieffagent(1.shlfputer,guangdnguniversityftehnlgy,guangzhu510006,hina;2.shlfputer,suthhinanraluniversity,guangzhu510631,hina)abstrat:therearetkindsfapprahtgetbeliefasanagent.neisextrspetiveness,hihgetsinfratinfrtherbdythrughutsideinteratin.thetherisintrspetive

3、ness,hihgetsinfratinfrnhistrydatabase.thetaysareindispensabletdesribebelieffagent.hever,nadaysbdilgisstlyuseextrspetiveness,ntbinatinfextrspetivenessandintrspetiveness.als,stbdilgisareusuallybasedt-valuelgi,lassialdallgiritstransutatin,hihakesanylgisysteshaveprblessuhaslginisieneandarsedepitin.frthe

4、seprbles,thispaperadeseresearhandputfrardasubstruturallgifepisteiandteprality(bset)fusingasbelieffagent.keyrds:agent;belief;intrspetiveness;extrspetiveness;substruturallgifepisteiandteprality0引言为适应环境变化和协作求解,智能主体(agent)必须利用知识修改内部状态,即心智状态(entalstate)。主体的心智状态为主体如何行动提供了一种解释,也就是说主体的行动是由主体的心智状态驱动的,如认知、情感、

5、意向等。逻辑是描绘主体心智状态的重要工具1。1990年,re2使用形式逻辑对主体进展了建模,并主要研究了主体拥有的知识与实现的动作之间的关系;随后hen等人3系统地研究了信念、目的、持续目的、意图和理性的逻辑表达和演算问题,他们的工作基于线性时态逻辑,在语义上那么以kripke可能世界语义学为根底,并给出了bdi形式模型;其后,ra等人4提出了理想agent的bdi模型,使用了三个根本的模态算符:信念(belief)、愿望(desire)和意图(intentin)建立了主体的bdi模型;jia等人5针对主体是在进程级运行的程序,运用演算描绘了主体的理性和行为意图,利用演算这种刻画通信系统的进程

6、演算表示出主体间的交互;胡山立等人6,7在真假子集语义根底上通过对模型的代数构造施加一定的约束,开发了双子集语义改良模型,防止了基于正规模态逻辑表示的逻辑全知问题以及由此带来的副作用等问题。此外,knlige等人813也做了相关值得肯定的工作,普及bdi理论研究与应用的多个领域。尽管bdi或类bdi模型已成为研究智能主体理论模型的主要工具,但这些模型仍普遍存在下述的一些问题:a)主体理论模型中普遍存在逻辑全知(lginisiene)1。b)重视主体间知识交互,而轻视主体内部知识或状态。)由经典模态逻辑或二值逻辑引起的理论模型对真实世界的刻画粗精度。基于此,本文针对上述问题进展了相关研究,并将研

7、究工作聚焦于智能主体的信念,针对其作出了相关逻辑模型。考虑到对于愿望和意图,不同的应用和应用观对其有不同的看法和定义,因此本文并未进展深化研究,只着重刻画了认知和决策的关键,即信念。1智能主体信念的形成与表示1.1智能主体信念的形成及其问题无论是bdi模型还是其他的智能主体的理论模型,对于信念的形成与表示都是建模的基矗但是在当前的许多理论模型中,对信念的形成存在一定的问题。例如,作为经典的模型,在ra等人4的模型中,在建模时虽使用到时态逻辑模型及其技巧,但仅考虑到系统的将来状态,而不关注过去的认知。实际上,造成类似的问题主要在于其对信念(知识)的获取仅考虑与外部主体进展交互,而轻视了主体在过去

8、的知识。考虑到主体理论模型中普遍存在逻辑全知的问题,这也主要是因为相关模型使用了经典模态逻辑(或相关变形系统)、二值逻辑导致的结果。逻辑全知问题主要包括两个方面:a)一个主体假如知道一个命题,那么它知道它所知道的命题的全部逻辑后承。b)一个主体知道所有的真理(重言式)。造成问题a)是因为理论模型采用了形如经典模态逻辑中的k公理式的内定理。造成问题b)的主要原因有两点:第一点是因为理论模型采用了形如经典模态逻辑中的rn规那么式的规那么造成;第二点是在计算科学,尤其是在机群协同工作下的智能主体的认知过程不应存在所谓的“重言式形式的内定理,所有公式的成立与否都应采用构造性证明进展论证,而非传统的二值

9、逻辑形式及其粗精度刻画。1.2“双时智能主体的信念表示基于上述问题,本文提出了相应的解决方法。首先,主体的信念必须与他省和自省相结合。详细表达在不仅重视交互,而且重视历史数据。由此在表意上,可以使用bel(k)=kh表示主体k在当前时刻具有信念。其中:k表示“知道算子,表达了他省;h仍使用时态逻辑中的标记意义,表示“在此之前一直(不包括当前时间),表达了自省,只有当他省和自省都为“必然时,知识才能成为信念。其次,要解决逻辑全知与非构造性语义的粗精度刻画问题,一种可行的方式是使用子构造逻辑(substruturallgis)。根据子构造逻辑的构造性证明,能有效防止上述问题,并可通过构造规那么的增

10、删,修改传统hilbert风格的逻辑演算所固留的诸如单调性、收缩性等弊病,以增加系统的可计算性。据此,可建立相应的认知时态子构造逻辑系统。鉴于其表示了智能主体的信念,同时采用的是认知逻辑、时态逻辑和子构造演算的综合解决方法,本文将新的系统称为bset系统,意为substruturallgifepisteiandtepralityinbelief。在下一局部,将对系统作详细介绍。2bset及其gentzen系统2.1可能世界与可达关系首先考虑到系统需要做到他省和自省,必须对认知的可能世界与可达关系作出定义,这种定义是针对框架的(frae)。假定不同轴的同一时刻的时间点之间的可达关系与时间轴之间的

11、可达关系是一致的,据定义1和2,可以将两个框架合并。其示意如图1所示。2.2gentzen系统据上,本文将对他省和自省框架构造子构造演算系统,为表达子构造演算特点,在此用gentzen风格的演算系统(由德国人gentzen1934年在其博士毕业论文中提出的一种逻辑演算,国内也翻译为相继式演算,但更多直译为gentzen演算,在该演算中分为构造规那么和运算规那么,运算规那么又分为左规那么和右规那么,是有别于hilbert风格的自然演绎方法的构造性逻辑演算方法,主要用于证明论)来构造bset,系统如下:构造规那么:xay,a,zby,x,zb(ut)运算规那么:x,a,yx,ab,y(l)x,b,

12、yx,ab,y(l)xaxbxab(r)x,a,yx,b,yx,ab,y(l)xaxab(r)xbxab(r)x,a,y,b,zy,x,ab,z(l)x,abxb(r)注意到,这是一个典型的“直觉主义逻辑系统,是基于构造性证明的。同时由于类似k公理和rn规那么的内定理不存在于bset的构造规那么中,也有效防止了逻辑全知问题。值得一提的是,由于“l规那么的存在,系统实际保存了eakening规那么,即该系统的推理仍然是单调的。同时由于punark“,的无序性,交换律也仍然保持其有效性,但系统不具有收缩规那么,防止了运算资源的可重用性15。另一方面,在bset系统中,本文也没有考虑算子“,其主要原

13、因是bset系统是一个直觉主义逻辑系统,其证明为构造性证明。由此,构造一个的信念与构造一个的信念的工作是相似的。3bset系统的语义模型定义4点集与命题14。一个点集p=p,为集合p及其上的偏序关系。p上的命题集prp(t)为p上的所有向上封闭的子集x,即假设xx且xx,那么xx。定义5可达关系。另一方面,在bset系统中,本文也没有考虑算子“,其主要原因是bset系统是一个直觉主义逻辑系统,其证明为构造性证明。由此,构造一个的信念与构造一个的信念的工作是相似的。3bset系统的语义模型定义4点集与命题14。一个点集p=p,为集合p及其上的偏序关系。p上的命题集prp(t)为p上的所有向上封闭

14、的子集x,即假设xx且xx,那么xx。定义5可达关系。定义7框架赋值。定义8衍推。由此易证得以下定理,限于篇幅证明从略,有兴趣的读者可以参见文献16。4群体信念与公共信念基于bset系统,易得在群体认知中的群体信念“e(everynehasthebelief)与公共信念“(itisnbeliefthat),对于n个智能体,其定义如下:5完毕语本文针对智能主体的“双时信念及其形成与表示进展了相关研究,采用了认知时态子构造逻辑建模的方法,表达了智能主体获得“双时信念的方式,针对其建立了相应的逻辑系统bset。由于bset系统采用的是子构造演算,有效防止了逻辑全知问题,其模型语义与构造性证明方法较经

15、典二值逻辑更细精度地刻画了信念的形成。参考文献:1史忠植.智能主体及其应用.北京:科学出版社,2000:12-22.2rer.afraltheryfknledgeandatin/fraltheriesfthensenserld.s.l.:ablexpublishingrperatin,1985:319-358.3henpr,entinishieithitentj.artifiialintelligene,1990,42(2-3):213-261.4raas,gergeffp.deliberatinandintentins,tehnialntes10r.s.l.:au

16、stralianartifiialintelligeneinstitute,1991.5jiaen-ping,shizhng-zhi.fralizingagentsattitudesithplyadi-alulus/prfthe4thrkshpnpratialreasningandratinality.stkhl:s.n.,1999:21-27.6胡山立,石纯一.agent意图的双子集语义改良模型j.软件学报,2022,17(3):396-402.8knligek,pllake.arepresentatinalisttheryfintentin/prfijai93.1993:390-395.9

17、singhp.ultiagentsystes:atheretialfraerkfrintentins,kn-h,anduniatins/leturentesinartifiialintelligene.s.l.:springer,1994.10nairvp.nextendingbdilgisd.queensland:griffithuniversity,2022.12rafaelhb,ihaelf,illev,etal.verifyingulti-agentprgrasbydelhekingj.jurnalfautnusagentsandulti-agentsystes,2022,12(2):239-256.13rafaelhb,jifh,ihael.prgraingulti-agentsystesinagentspeakusingjasn/s.l.:iley,2022.14restallg.anin