AI中的前向链接和后向链接

在人工智能中，正向和反向链接是重要的主题之一，但是在了解正向和反向链接之前，首先要了解这两个术语的来源。

推理引擎：

推理引擎是人工智能中智能系统的组件，该引擎将逻辑规则应用于知识库，以从已知事实中推断出新信息。第一个推理引擎是专家系统的一部分。推理引擎通常以两种模式进行：

• 正向链接
• 向后链接

Horn子句和Definite子句：

Horn子句和定语从句是句子的形式，这使知识库可以使用更严格和有效的推理算法。逻辑推理算法使用前向和后向链接方法，这些方法要求KB以一阶确定子句的形式。

定语从句：与正好是一个正字面量的文字相分离的子句称为定语从句或严格角形子句。

Horn子句：与最多一个正文字面量相分离的子句称为horn子句。因此，所有定句都是角子句。

示例：(¬pV¬qVk)。它只有一个正文字k。

A.前向链接

使用推理引擎时，前向链接也称为前向推论或前向推理方法。前向链接是推理的一种形式，它从知识库中的原子语句开始，并在向前方向上应用推理规则(ModusPonens)来提取更多数据，直到达到目标为止。

前向链接算法从已知事实开始，触发满足其前提的所有规则，并将其结论添加到已知事实中。重复此过程，直到问题解决。

正向链接的属性：

• 这是一种自下而上的方法，因为它从底部移动到顶部。
• 这是一个基于已知事实或数据得出结论的过程，即从初始状态开始并达到目标状态。
• 当我们使用可用数据达到目标时，正向链接方法也称为数据驱动。
• 正向链接方法通常在专家系统中使用，例如CLIPS，业务和生产规则系统。

考虑下面的著名示例，我们将在两种方法中使用该示例：

例：

“根据法律，美国人向敌对国家出售武器是犯罪。美国的敌人A国拥有一些导弹，所有导弹都由美国公民罗伯特卖给了它。”

证明“罗伯特是犯罪分子”。

为了解决上述问题，首先，我们将上述所有事实转换为一阶确定子句，然后使用正向链算法达到目标。

事实转换为FOL：

• 美国人向敌对国家出售武器是犯罪。 (假设p，q和r是变量)
  美国(p)∧武器(q)∧出售(p，q，r)∧敌对(r)→犯罪(p)…(1)
• 国家A有一些导弹。 ？p拥有(A，p)∧导弹(p) 。可以使用现有实例化在两个确定的子句中编写新的常量T1。
  拥有(A，T1)……(2)
  导弹(T1)…….(3)
• 罗伯特将所有这些导弹卖给了A国。
  ？p导弹(p)∧拥有(A，p)→出售(Robert，p，A)……(4)
• 导弹是武器。
  导弹(p)→武器(p)…….(5)
• 美国的敌人被称为敌对行动。
  敌人(p，美国)→敌对(p)……..(6)
• A国是美国的敌人。
  敌人(A，美国)………(7)
• 罗伯特是美国人
  美国人(罗伯特)。 ……….(8)

前向链接证明：

第1步：

第一步，我们将从已知的事实开始，并选择没有含义的句子，例如：American(Robert)，Enemy(A，America)，Owns(A，T1)和Missile(T1)。所有这些事实将表示如下。

第2步：

在第二步中，我们将看到从可用事实推论得出的事实，并具有满意的前提。

Rule-(1)不满足前提，因此不会在第一次迭代中添加。

规则-(2)和(3)已添加。

规则(4)满足替换{p/T1}，因此添加了Sells(Robert，T1，A)，这是根据规则(2)和(3)的结合得出的。

规则(6)对替换(p/A)感到满意，因此添加了敌对(A)并从规则(7)推论得出。

步骤3：

在第3步中，我们可以检查Rule-(1)是否满足替换{p/Robert，q/T1，r/A}，因此我们可以添加刑事(Robert)来推断所有可用的事实。因此，我们达成了目标声明。

因此，使用前向链接方法证明了罗伯特是犯罪分子。

B.向后链接：

使用推理引擎时，反向链接也称为反向演绎或反向推理方法。反向链接算法是推理的一种形式，它从目标开始并向后工作，通过规则进行链接以找到支持目标的已知事实。

向后链接的属性：

• 这被称为自顶向下方法。
• 向后链接基于惯用方式推理规则。
• 在向后链接中，目标分为子目标或子目标以证明事实是正确的。
• 这称为目标驱动方法，因为目标列表决定了选择和使用哪些规则。
• 向后链接算法用于博弈论，自动定理证明工具，推理引擎，证明助手和各种AI应用程序中。
• 后向链接方法主要使用深度优先搜索策略进行证明。

例：

在反向链接中，我们将使用与上面相同的示例，并将重写所有规则。

• 美国(p)∧武器(q)∧出售(p，q，r)∧敌对(r)→犯罪(p)…(1)
  自己(A，T1)……..(2)
• 导弹(T1)
• ？p导弹(p)∧拥有(A，p)→出售(Robert，p，A)……(4)
• 导弹(p)→武器(p)…….(5)
• 敌人(p，美国)→敌对(p)……..(6)
• 敌人(A，美国)………(7)
• 美国人(罗伯特)。 ……….(8)

向后证明：

在向后链接中，我们将从目标谓词(Criminal(Robert))开始，然后推断出更多规则。

第1步：

第一步，我们将了解目标事实。从目标事实出发，我们将推断其他事实，最后，我们将证明这些事实是正确的。因此，我们的目标事实是“罗伯特是犯罪分子”，因此下面是它的谓词。

第2步：

在第二步中，我们将从符合规则的目标事实中推断出其他事实。因此，正如我们在规则1中所看到的那样，目标谓词罪犯(Robert)的代名词为{Robert/P}。因此，我们将所有所有联合事实添加到第一层以下，并将p替换为Robert。

在这里我们可以看到美国人(罗伯特)是事实，因此在这里得到证明。

步骤3：t在步骤3，我们将提取进一步的事实导弹(q)，该导弹从武器(q)推断出，因为它满足规则(5)。用q处的常数T1代替武器(q)也是正确的。

第4步：

在第4步中，我们可以根据满足规则4的Sells(Robert，T1，r)推断出Missile(T1)和Owns(A，T1)的事实，并用A代替r。因此，这里证明了这两个陈述。

步骤5：

在步骤5中，我们可以从满足规则6的敌对方(A)推断出敌人(A，America)的事实。因此，使用反向链可以证明所有陈述都是正确的。