Иван Братко - Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

Каждый элементарный совет можно рассматривать как описание некоторой небольшой специальной игры, имеющей следующие правила. Участникам игры разрешено ходить в пределах ограничений, наложенных на их ходы; позиция, не удовлетворяющая цели-поддержке, считается выигрышем "противника". Нетерминальная позиция считается выигранной с точки зрения игрока, если данный элементарный совет в ней выполним. Таким образом, для того, чтобы выиграть в этой игре, игрок должен следовать стратегии, задаваемой форсированным деревом.

В Языках Советов отдельные элементарные советы объединяются в полную схему представления знаний, имеющую следующую иерархическую структуру. Элементарный совет является частью "если-то"-правила. Набор "если-то"-правил образует таблицу советов . Множество таблиц советов имеет структуру иерархической сети. Каждая таблица советов выполняет роль эксперта в своей узкой области и работает с какой-нибудь специфической подзадачей. Примером такого специализированного эксперта может служить таблица советов, содержащая знания о том, как поставить мат королем и ладьей. Эта таблица вызывается в том случае, когда в процессе игры возникает соответствующее окончание.

Мы рассмотрим здесь упрощенную версию Языка Советов, допускающую только одну таблицу советов. Будем называть эту версию Язык Советов 0 или, для краткости, AL0 (Advice Language 0). Ниже описывается структура языка AL0, синтаксически специально приспособленная для удобной реализации на Прологе.

Программа на AL0 называется таблицей советов . Таблица советов представляет из себя упорядоченное множество "если-то"-правил. Каждое правило имеет вид:

ИмяПравила: если Условие то СписокСоветов

Условие — это логическое выражение, состоящее из имен предикатов, соединенных между собой логическими связками и, или, не. СписокСоветов — список имен элементарных советов. Приведем пример правила под названием "правило_края" из окончания "король и ладья против короля":

правило_края:

если король_противника_на_краю и короли_рядом

то [мат_2, потеснить, приблизиться,

сохранить_простр, отделить].

В этом правиле говорится: если в текущей позиции король противника находится на краю доски, а король игрока расположен близко к королю противника (точнее, расстояние между королями меньше четырех клеток), то попытаться выполнить в указанном порядке предпочтения следующие советы: "мат_2", "потеснить", "приблизиться", "сохранить_простр", "отделить". Элементарные советы расположены в порядке убывания их "притязаний" на успех: сначала попытаться поставить мат в два хода, если не получится — "потеснить" короля противника в угол и т.д. Обратите внимание на то, что при соответствующем определении операторов наше правило станет синтаксически корректным предложением Пролога.

Для представления элементарных советов в виде прологовских предложений предназначен еще один формат:

совет( ИмяСовета,

ГлавнаяЦель:

ЦельПоддержка:

ХодыИгрока:

ХодыПротивника).

Цели представляются как выражения, состоящие из имен предикатов и логических связок и, или, не. Ограничения на ходы сторон — это тоже выражения, состоящие из имен предикатов и связок и и затем: связка и имеет обычный логический смысл, а затемзадает порядок. Например, ограничение, имеющее вид

Огр1 затем Огр2

означает: сначала рассмотреть ходы, удовлетворяющие ограничению Oгp1, а затем — ходы, удовлетворяющие Огр2.

Например, элементарный совет, относящийся к мату в два хода в окончании "король и ладья против короля", записанный в такой синтаксической форме, имеет вид:

совет( мат_2,

мат:

не потеря_ладьи:

(глубина = 0) и разреш затем

(глубина = 2) и ход_шах :

(глубина = 1) и разреш ).

Здесь главная цель — мат, цель-поддержка не потеря_ладьи. Ограничение на ходы игрока означает: на глубине 0 (т.е. в текущей позиции) попробовать любой разрешенный ход и затем на глубине 2 (следующий ход игрока) пробовать только ходы с шахом. Глубина измеряется в полуходах. Ограничение на ходы противника: любой разрешенный ход на глубине 1.

В процессе игры таблица советов используется многократно вплоть до окончания игры, при этом выполняется следующий основной цикл: построить форсированное дерево, затем играть в соответствии с этим деревом, пока не произойдет выход из него; построить другое форсированное дерево и т.д. Форсированное дерево строится каждый раз таким образом: берется текущая позиция Пози просматриваются одно за другим все правила таблицы советов; для каждого правила сопоставляется Позс предварительным условием этого правила и просмотр прекращается, когда будет обнаружено правило, для которого Позудовлетворяет предварительному условию. В этом случае надо рассмотреть список советов найденного правила: обработать элементарные советы один за другим, пока не будет построено форсированное дерево, представляющее собой детальную стратегию игры в этой позиции.

Следует обратить внимание на существенность того порядка, в котором перечисляются правила в таблице советов. Правило, которое реально используется, — это первое из тех правил, предварительные условия которых согласуются с текущей позицией. Для любой возможной позиции должно существовать по крайней мере одно такое правило. Из него берется список советов, и первый из выполнимых советов списка используется в игре.

Таким образом, таблица советов это программа в высшей степени непроцедурного характера. Интерпретатор языка AL0 принимает на входе некоторую позицию, а затем, "исполняя" таблицу советов, строит форсированное дерево, определяющее стратегию игры в этой позиции.

При реализации какой-либо игровой программы на языке AL0 ее можно для удобства разбить на три модуля:

(1) интерпретатор языка AL0,

(2) таблица советов на языке AL0,

(3) библиотека предикатов, используемых в таблице советов (в том числе предикаты, задающие правила игры).

Эта структура соответствует обычной структуре системы, основанной на знаниях:

• Интерпретатор AL0 выполняет функцию машины логического вывода.

• Таблица советов вместе с библиотекой предикатов образует базу знаний.

Реализация на Прологе миниатюрного, не зависящего от конкретной игры интерпретатора языка AL0 показана на рис. 15.6. Эта программа осуществляет также взаимодействие с пользователем во время игры. Центральная задача этой программы — использовать знания, записанные в таблице советов, то есть интерпретировать программу на языке советов AL0 с целью построения форсированных деревьев и их "исполнения" в процессе игры. Базовый алгоритм порождения форсированных деревьев аналогичен поиску с предпочтением в И/ИЛИ-графах гл. 13, при этом форсированное дерево соответствует решающему И/ИЛИ-дереву. Этот алгоритм также напоминает алгоритм построения решающего дерева ответа на вопрос пользователя, применявшийся в оболочке экспертной системы (гл. 14).