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PublicouAna Clara Morais Escobar Alterado mais de 8 anos atrás
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Lógica de Predicados Resolução
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Cláusulas e literais complementares Cláusula em lógica de predicados é uma disjunção de literais Usando a notação de conjuntos: C1={p(x), q(f(w)),a}, C2={y, q(k,z)}, C3={z} Dois literais são complementares em lógica de predicados quando, UNIFICADOS, um é a negação do outro
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Resolvente em L. Proposicional Supondo 2 cláusulas C1={A1,..., An} e C2={B1,..., Bn}, com literais complementares A, um conjunto de literais em C1, tal que -A, um conjunto de literais complementares a A, estão em C2 Resolvente de C1 e C2: Res(C1,C2)=(C1-A)U(C2- -A) Res(C1,C2) pode ser {} Resolvente vazio ou trivial
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Em Lógica de 1ª. Ordem Resolução não é uma simples extensão da Resolução da Lógica Proposicional O processo é mais longo e cuidadoso: Transformar a(s) fórmula(s) para a forma normal Prenex Skolemizá-la(s) Transformá-las para CNF Transformá-las para a forma clausal Unificá-las durante a resolução Por outro lado, ao usar a unificação, a resolução torna-se bem mais rápida do que os métodos de Gilmore e Davis-Putnam!
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Resolvente em LPO Supondo 2 cláusulas C1={A1,..., An} e C2={B1,..., Bn} Ai e Bj unificáveis O, o unificador mais geral de Ai e Bj AiO= BjO ou vice-versa Resolvente de C1 e C2: Res(C1,C2)=(C1O-AiO)U(C2O-BjO) Res(C1,C2) pode ser {} Resolvente vazio ou trivial
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Exemplo de resolvente C1=[p(f(x),y,x), q(a,y,w1)] C2=[ p(z,g(z),w)] C3=[q(x,g(f(a)),c)] e C4=[ q(a,g(f(w)),w1)] Os átomos p(f(x),y,x) e p(z,g(z),w) de C1 e C2 são unificáveis e complementares quando unificados O1={z f(w),y g(f(w)),x w} Res(C1,C2) = (C1O1- p(f(x),y,x)O1) U (C2O2- p(z,g(z),w)O1) Res(C1,C2) = { q(a,g(f(w)),w1)} que é uma nova cláusula Res(C3,C4) = ???
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Exemplo de resolvente C3=[q(x,g(f(a)),c)] e C4=[ q(a,g(f(w)),w1)] O2={x a,w a,w1 c} Res(C3,C4) = (C3O2- q(x,g(f(a)),c)O2) U (C4O2- q(a,g(f(w)),w1)O2) Res(C1,C2) = {}
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Sistema com Resolução Alfabeto da Lógica de Predicados Conjunto de cláusulas da Lógica de Predicados A regra de resolução da Lógica de Predicados
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Regra de Resolução Supondo 2 cláusulas C1={A1,..., An} e C2={B1,..., Bn}, a Regra de Resolução aplicada a C1 e C2 é: Deduzir Res(C1,C2) Para verificar satisfabilidade Empregar várias vezes até obter a cláusula vazia Expansão por resolução
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Dados os C1, C2 e C3 1. {p(f(x),y,x), q(a,y,w1)} 2. { p(z,g(z),w)} 3. {q(x,g(f(a)),c)} 4. { q(a,g(f(w)),w1)} Res(1,2),O1={z f(w),y g(f(w)),x w} 5. { q(a,g(f(w),w1)}} Expansão fechada – contém a cláusula vazia com O2={x a, w a, w1 c}
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Exercício de forma clausal Achar a a forma clausal associada a: H=( x)p(x)^ ( x)( z) (( x)q(x)) ( y)(r(x,y,z)) Relembrando: Prenex Skolem CNF Clausal
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Forma Prenex – Informal Quando os quantificadores estão na frente da fórmula ( x)( y)(r(x,y) ^ p(y)) Não existem outros quantificadores Fórmula aberta em LPO – não contém quantificadores
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Forma Prenex – Formal Uma fórmula está na forma prenex quando é do tipo (Qx1)...(Qxn)G, onde G é aberta (às vezes chamada de matriz) (Qxi) é um quantificador universal ou existencial (Qx1)...(Qxn) às vezes é chamado de prefixo ( x)(( y)r(x,y) ^ p(y)) está na forma prenex?
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Escopo e Prenex Não!!! Na forma prenex, o escopo dos quantificadores deve ser á fórmula inteira Toda fórmula tem um equivalente na forma prenex! Como transformá-la em Prenex então?
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R1=( x)A^BR2= ( x)AvB R3=( x)A^B ( x)(A^B) ( x)(AvB) ( x)(A^B) onde x não ocorre livre em B (válido até R4) R4=( x)AvBR5=( x)A^( x)B R6=( x)Av( x)B ( x)(AvB)( x)(A^B) ( x)(AvB) R7=(Q1x)A^(Q2y)B R8=(Q1x)Av(Q2y)B (Q1x)(Q2y)(A^B) (Q1x)(Q2y)(AvB) onde x não ocorre livre em B e y não ocorre livre em A
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Exercício de forma clausal - Prenex H=( x)p(x)^ ( x)( z) (( x)q(x)) ( y)(r(x,y,z)) Relembrando o algoritmo Prenex: Leis de eliminação P Q e P Q Leis da negação ( H), (( z)(H)) e (( z)(H)) Leis de De Morgan Renomeação de variáveis Regras Prenex
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Exercício de forma clausal – Prenex (cont.) H=( x)p(x)^ ( x)( z) (( x)q(x)) ( y)(r(x,y,z)) H=( x)p(x)^ ( x)( z) ( ( x)q(x)) v ( y)(r(x,y,z)) (eliminação P Q) H=( x)p(x)^ ( x)( z) (( x) q(x)) v ( y)(r(x,y,z)) (negação ( z)) H=( y1)p(y1)^ ( x)( z) (( y2) q(y2)) v ( y)(r(x,y,z)) (Renomeação de variáveis)
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Exercício de forma clausal – Prenex (cont.) H=( y1)p(y1)^ ( x)( z) (( y2) q(y2)) v ( y)(r(x,y,z)) H=( y1)( x)( z) (p(y1)^ (( y2) q(y2) v ( y) r(x,y,z))) Regra Prenex R1 H=( y1)( x)( z) (p(y1)^ ( y2)( y) ( q(y2) v r(x,y,z))) R6 Hp=( y1)( x)( z)( y2)( y) (p(y1)^ ( q(y2) v r(x,y,z))) R7
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Forma Skolem Resolução é feita com fórmulas prenex SEM quantificadores existenciais É preciso eliminá-los!! G está na forma de Skolem se ela é veio de uma prenex H cujos s foram retirados pelas regras de Skolem Porém H NÃO equivale a G!! Mas, H é insatisfatível sse G também for!
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Exemplo 1 de Skolemização I[p(x)]=T xI é inteligente e U=alunos do CIn I[( x)p(x)]=T d aluno-CIn em que I[d]=Bio; d é inteligente Se trocarmos ( x)p(x)]= p(a)?? ( x)( y)r(y,x) com a mesma interpretação I[r(y,x)]=T yI é professor de xI I[( x)( y)r(y,x)]=T todo aluno tem ao menos um professor Se trocarmos para ( x)r(b,x), onde I[b]=Fred??
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Exemplo 2 de Skolemização Em ( x)( y)r(y,x) Se trocarmos para ( x)r(b,x), onde I[b]=Fred?? I[( x)r(b,x)]=T Fred é professor de todos os alunos do CIn I[( x)r(b,x)]=F Note que I[( x)( y)r(y,x)]=T e I[( x)r(b,x)]=F Por quê??
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Função de Skolem Porque o professor de cada aluno depende de cada aluno! A idéia é que b seja “um professor genérico” de x (sem ser uma variável ) y=f(x), pois y depende de x Trocamos ( x)( y)r(y,x) para ( x)r(f(x),x) ( z)( x)( y)p(z,y,x) vira ( z)( x)p(z,g(z,x),x)
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Exercício de forma clausal – Skolem (cont.) Hp=( y1)( x)( z)( y2)( y) (p(y1)^ ( q(y2) v r(x,y,z))) Hs=( y1)( x)( z) (p(y1)^ ( q(f(y1,x,z)) v r(x,g(y1,x,z),z)) Hc= {[p(y1)], [ q(f(y1,x,z)),r(x,g(y1,x,z),z)]}
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Prova por resolução Dadas uma fórmula H e Hc, a forma clausal associada a H Uma Prova de H por resolução é uma expansão fechada sobre Hc H é um teorema do sistema de resolução
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Exemplo de Prova por resolução Toda pessoa é sábia ou tucana. Zé não é tucano. Zé é sábio? O que quero provar??
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Exemplo de Prova por resolução Toda pessoa é sábia ou tucana. Zé não é tucano. Zé é sábio? ( x)(p(x)v q(x))^ p(a) q(a) Por refutação: (( x)(p(x)v q(x))^ p(a) q(a)) ( (( x)(p(x)v q(x))^ p(a)) v q(a)) ( x)(p(x)v q(x))^ p(a)) v q(a)) ( x)(p(x)v q(x))^ p(a)) ^ q(a)) {[p(x),q(x)], [ p(a)], [ q(a)]}
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Exemplo de Prova por resolução (cont.) Agora, é só fazer a expansão por resolução! 1. [p(x),q(x)] 2. [ p(a)] 3. [ q(a)] 4. [q(a)]Res(1,2), O1={x a} 5. {}Res(3,4), O2={x a}
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Conseqüência lógica na resolução Dada uma fórmula H e um conjunto de hipóteses ={H1,H2,...Hn}, então H é conseqüência lógica de por resolução se existe uma prova por resolução de (H1^H2^...^Hn) H
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Notação de Conseqüência Lógica por Resolução Dada uma fórmula H, se H é conseqüência lógica de um conjunto de hipóteses ={H1,H2,...Hn} por resolução, diz-se que: ├ H ou {H1,H2,...Hn} ├ H
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Exemplo 2 de Prova por resolução Os oficiais da alfândega revistam quem entra no país e não é VIP. Alguns traficantes entraram no país e foram revistados por outros traficantes. Nenhum traficante é VIP. Alguns oficiais são traficantes?
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Exemplo 2 de Prova por resolução (cont.) Analogamente, e(x) = x entrou no país o(x) = x é oficial t(x) = x é traficante v(x) = x é VIP r(x,y) = x revistou y
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Exemplo 2 de Prova por resolução (cont.) Os oficiais da alfândega revistam quem entra no país e não é VIP. ( x)(e(x)^ v(x) ( y)(r(x,y)^o(y))) Alguns traficantes entraram no país e foram revistados por outros traficantes. ( x)(e(x)^ t(x) ^ ( y)(r(x,y) t(y))) Nenhum traficante é VIP. ( x)(t(x) v(x)) Alguns oficiais são traficantes? ( x)(o(x) ^ t(x))
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Exemplo 2 de Prova por resolução (cont.) Separadamente tratando as cláusulas ( x)(e(x)^ v(x) ( y)(r(x,y)^o(y))) =( x) (e(x)^ v(x)) v ( y)(r(x,y)^o(y))) =( x) e(x) v v(x) v (r(x,f(x))^o(f(x))), distribuindo: =( x) ( e(x) v v(x) v r(x,f(x)) ^ ( e(x) v v(x) o(f(x)) ( x)(e(x)^ t(x) ^ ( y)(r(x,y) t(y))) = ( x) (e(x)^ t(x) ^ ( y)( r(x,y) v t(y))) = ( y) (e(a)^ t(a) ^ ( r(a,y) v t(y))) ( x)(t(x) v(x)) = ( x)( t(x) v v(x)) Negando o conseqüente ( x)(o(x) ^ t(x)) = ( x) (o(x) ^ t(x)) = ( x)( o(x) v t(x))
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Exemplo 2 de Prova por resolução (cont.) ( x)( e(x)v v(x)v r(x,f(x))^( e(x)v v(x)v o(f(x)) [ e(x),v(x),r(x,f(x)],[ e(x),v(x),o(f(x))] ( y)(e(a)^ t(a) ^ ( r(a,y) v t(y))) [e(a)],[t(a)],[ r(a,y),t(y)] ( x)( t(x) v v(x)) = [ t(x), v(x)] Conseqüente:( x)( o(x)v t(x)) = [ o(x), t(x)]
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Exemplo 2 de Prova por resolução (cont.) 1.[ e(x),v(x),r(x,f(x))] 2.[ e(x),v(x),o(f(x))] 3.[e(a)] 4.[t(a)] 5.[ r(a,y),t(y)] 6.[ t(x), v(x)] 7.[ o(x), t(x)] 8.[ v(a)] Res(4,6),O1={x a} 9.[v(a),o(f(a))] Res(2,3),O1 10.[o(f(a))] Res(8,9) 11.[v(a),r(a,f(a))] Res(1,3),O1 12.[r(a,f(a))] Res(8,11) 13.[t(f(a))] Res(5,12){y f(a)} 14.[ o(f(a))] Res(7,13) {x f(a)} 15.{} !!!!!
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Exercícios Tonha gosta de quem não se valoriza. Existe alguém que se valorize e que Tonha goste? Aonde a vaca vai, o boi também vai. O boi está na praia. E a vaca??? Foi pro brejo???
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Tonha v(x) = x se valoriza g(x,y) = x gosta de y a = Tonha (Antônia) ( x)( v(x)^g(a,x)) ( y)(v(y)^g(a,y)) ( x)( v(x)^g(a,x)) ( y)(v(y)^g(a,y)) ( ( x)( v(x)^g(a,x)) v ( y)(v(y)^g(a,y))) ( x)( v(x)^g(a,x)) ^ ( y)(v(y)^g(a,y)))
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Tonha 2 – A vingança ( x)( v(x)^g(a,x)) ^ ( y)(v(y)^g(a,y))) Cuidado: nesses casos é interessante que a Prenex não venha dessa forma, e sim de ( y)(v(y)^g(a,y))) ^ ( x)( v(x)^g(a,x)) Por quê???
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Cuidado!! Para evitar a criação de funções de Skolem desnecessariamente Essas funções podem fazer com que a expansão tenha de ser aberta E pode haver expansões abertas sobre tautologias!!
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Resolver isso por resolução W= ( x)(Bom(x) Alegria) ( x) (Bom(x) Alegria) Resolução sobre W???
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Resolvendo o problema (( x)(Bom(x) Alegria) ( x) (Bom(x) Alegria)) Na forma clausal: {[Bom(x), Alegria],[Bom(a), Alegria]} Com {x a} chegamos à cláusula vazia
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