Иван Братко - Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

?- Цепочка = [ _, _, _ ], допускается( s1, Цепочка).

Цепочка = [а, а, b];

Цепочка = [b, а, b];

nо (нет)

Можно проделать и еще некоторые эксперименты, например спросить: "Из какого состояния автомат допустит цепочку длиной 7?"

Эксперименты могут включать в себя переделки структуры автомата, вносящие изменения в отношения конечное, переходи спонтанный. В автомате, изображенном на рис. 4.3, отсутствуют циклические "спонтанные пути" (пути, состоящие только из спонтанных переходов). Если на рис. 4.3 добавить новый переход

спонтанный( s1, s3)

то получится "спонтанный цикл". Теперь наша модель может столкнуться с неприятностями. Например, вопрос

?- допускается( s1, [а]).

приведет к тому, что модель будет бесконечно переходить в состояние s1, все время надеясь отыскать какой-либо путь в конечное состояние.

4.4. Почему не могло возникнуть зацикливание модели исходного автомата на рис. 4.3, когда в его графе переходов не было "спонтанного цикла"?

4.5. Зацикливание при вычислении допускаетсяможно предотвратить, например, таким способом: подсчитывать число переходов, сделанных к настоящему моменту. При этом модель должна будет искать пути только некоторой ограниченной длины. Модифицируйте так отношение допускается. Указание: добавьте третий аргумент — максимально допустимое число переходов:

допускается( Состояние, Цепочка, Макс_переходов)

В данном разделе мы создадим программу, которая дает советы по планированию воздушного путешествия. Эта программа будет довольно примитивным советчиком, тем не менее она сможет отвечать на некоторые полезные вопросы, такие как:

• По каким дням недели есть прямые рейсы из Лондона в Любляну?

• Как в четверг можно добраться из Любляны в Эдинбург?

• Мне нужно посетить Милан, Любляну и Цюрих; вылетать нужно из Лондона во вторник и вернуться обратно в Лондон в пятницу. В какой последовательности мне следует посещать эти города, чтобы ни разу на протяжении поездки не пришлось совершать более одного перелета в день.

Центральной частью программы будет база данных, содержащая информацию о рейсах. Эта информация будет представлена в виде трехаргументного отношения:

расписание( Пункт1, Пункт2, Список_рейсов)

где Список_рейсов — это список, состоящий из структурированных объектов вида:

Время_отправления / Время_прибытия / Номер_рейса

/ Список_дней_вылета

Список_дней_вылета — это либо список дней недели, либо атом "ежедневно". Одно из предложений, входящих в расписаниемогло бы быть, например, таким:

расписание( лондон, эдинбург,

[ 9:40 / 10:50 / bа4733/ ежедневно,

19:40 / 20:50 / bа4833 / [пн, вт, ср, чт, пт, сб]] ).

Время представлено в виде структурированных объектов, состоящих из двух компонент — часов и минут, объединенных оператором " :".

Главная задача состоит в отыскании точных маршрутов между двумя заданными городами в определенные дни недели. Ее решение мы будем программировать в виде четырехаргументного отношения:

маршрут( Пункт1, Пункт2, День, Маршрут)

Здесь Маршрут — это последовательность перелетов, удовлетворяющих следующим критериям:

(1) начальная точка маршрута находится в Пункт1;

(2) конечная точка — в Пункт2;

(3) все перелеты совершаются в один и тот же день недели — День;

(4) все перелеты, входящие в Маршрут, содержатся в определении отношения расписание;

(5) остается достаточно времени для пересадки с рейса на рейс.

Маршрут представляется в виде списка структурированных объектов вида

Откуда - Куда : Номер_рейса : Время_отправления

Мы еще будем пользоваться следующими вспомогательными предикатами:

(1) рейс( Пункт1, Пункт2, День, N_рейса, Вр_отпр, Вр_приб)

Здесь сказано, что существует рейс N_рейсамежду Пункт1и Пункт2в день недели Деньс указанными временами отправления и прибытия.

(2) вр_отпр( Маршрут, Время)

Время — это время отправления по маршруту Маршрут.

(3) пересадка( Время1, Время2)

Между Время1и Время2должен существовать промежуток не менее 40 минут для пересадки с одного рейса на другой.

Задача нахождения маршрута напоминает моделирование недетерминированного автомата из предыдущего раздела:

• Состояния автомата соответствуют городам.

• Переход из состояния в состояние соответствует перелету из одного города в другой.

• Отношение переходавтомата соответствует отношению расписание.

• Модель автомата находит путь в графе переходов между исходным и конечным состояниями; планировщик поездки находит маршрут между начальным н конечным пунктами поездки.

Неудивительно поэтому, что отношение маршрутможно определить аналогично отношению допускает, с той разницей, что теперь нет "спонтанных переходов". Существуют два случая:

(1) Прямой рейс: если существует прямой рейс между пунктами Пункт1и Пункт2, то весь маршрут состоит только из одного перелета:

маршрут( Пункт1, Пункт2, День, [Пункт1-Пункт2 : Nр : Отпр]) :-

рейс( Пункт1, Пункт2, День, Np, Отпр, Приб).

(2) Маршрут с пересадками: маршрут между пунктами P1и Р2состоит из первого перелета из P1в некоторый промежуточный пункт Р3и маршрута между Р3и Р2. Кроме того, между окончанием первого перелета и отправлением во второй необходимо оставить достаточно времени для пересадки.

маршрут( P1, Р2, День, [P1-Р3 : Nр1 : Отпр1 | Маршрут]) :-

маршрут( Р3, Р2, День, Маршрут ),

рейс( P1, Р3, День, Npl, Oтпpl, Приб1),

вр_отпр( Маршрут, Отпр2),

пересадка( Приб1, Отпр2).

Вспомогательные отношения рейс, пересадкаи вр_отпрзапрограммировать легко; мы включили их в полный текст программы планировщика поездки на рис. 4.5. Там же приводится и пример базы данных расписания.

Наш планировщик исключительно прост и может рассматривать пути, очевидно ведущие в никуда. Тем не менее его оказывается вполне достаточно, если база данных о рейсах самолетов невелика. Для больших баз данных потребовалось бы разработать более интеллектуальный планировщик, который мог бы справиться с большим количеством путей, участвующих в перебора при нахождении нужного пути.

% ПЛАНИРОВЩИК ВОЗДУШНЫХ МАРШРУТОВ

:- op( 50, xfy, :).

рейс( Пункт1, Пункт2, День, Np, ВрОтпр, ВрПриб) :-

расписание( Пункт1, Пункт2, СписРейсов),