Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта - страница 23

Два других типа ходов: "подвинуть" и "залезть" — легко определить аналогичным способом.

Главный вопрос, на который должна ответить наша программа, это вопрос: "Может ли обезьяна, находясь в некотором начальном состоянии S, завладеть бананом?" Его можно сформулировать в виде предиката

>можетзавладеть( S)

где аргумент S — состояние обезьяньего мира. Программа для >можетзавладеть может основываться на двух наблюдениях:

(1) Для любого состояния S, в которой обезьяна уже имеет банан, предикат >можетзавладеть должен, конечно, быть истинным; в этом случае никаких ходов не требуется. Вот соответствующий прологовский факт:

>можетзавладеть( состояние( _, _, _, имеет) ).

(2) В остальных случаях требуется один или более ходов. Обезьяна может завладеть бананом в любом состоянии S1, если для него существует ход из состояния P1 в некоторое состояние S2, такое, что, попав в него, обезьяна уже сможет завладеть бананом (за нуль или более ходов). Этот принцип показан на рис. 2.13. Прологовская формула, соответствующая этому правилу, такова:

>можетзавладеть( S1) :-

> ход( S1, М, S2),

> можетзавладеть( S2).

Теперь мы полностью завершили нашу программу, показанную на рис. 2.14.

Формулировка >можетзавладеть рекурсивна и совершенно аналогична формулировке отношения >предок из гл. 1 (ср. рис. 2.13 и 1.7). Этот принцип используется в Прологе повсеместно.

Мы создали нашу программу "непроцедурным" способом. Давайте теперь изучим ее процедурное поведение, рассмотрев следующий вопрос к программе:

>?- можетзавладеть( состояние( удвери, наполу, уокна, неимеет) ).

Ответом пролог-системы будет "да". Процесс, выполняемый ею при этом, обрабатывает, в соответствии с процедурной семантикой Пролога, последовательность списков целей. Для этого требуется некоторый перебор ходов, для отыскания верного из нескольких альтернативных. В некоторых точках при таком переборе будет сделан неверный ход, ведущий в тупиковую ветвь процесса вычислений. На этом этапе автоматический возврат позволит исправить положение. На рис. 2.15 изображен процесс перебора.

>% Разрешенные ходы

>ход( состояние( середина, на ящике, середина, неимеет),

> схватить,           % Схватить банан

> состояние( середина, наящике, середина, имеет)).

>ход( состояние( P, наполу, P, H),

> залезть,            % Залезть на ящик

> состояние( P, наящике, P, H) ).

>ход( состояние( P1, наполу, P1, H),

> подвинуть( P1, Р2), % Подвинуть ящик с P1 на Р2

> состояние( Р2, наполу, Р2, H) ).

>ход( состояние( P1, наполу, В, H),

> перейти( P1, Р2),   % Перейти с P1 на Р2

> состояние( Р2, наполу, В, H) ).

>% можетзавладеть(Состояние): обезьяна может завладеть

>% бананом, находясь в состоянии Состояние

>можетзавладеть( состояние( -, -, -, имеет) ).

>% может 1:  обезьяна уже его имеет

>можетзавладеть( Состояние1) :-

> % может 2:  Сделать что-нибудь, чтобы завладеть им

> ход( Состояние1, Ход, Состояние2),

> % сделать что-нибудь

> можетзавладеть( Состояние2).

> % теперь может завладеть

Рис. 2.14.  Программа для задачи об обезьяне и банане.

Для ответа на наш вопрос системе пришлось сделать лишь один возврат. Верная последовательность ходов была найдена почти сразу. Причина такой эффективности программы кроется в том порядке, в котором в ней расположены предложения, касающиеся отношения >ход. В нашем случае этот порядок (к счастью) оказался весьма подходящим. Однако возможен и менее удачный порядок. По правилам игры обезьяна могла бы с легкостью ходить туда-сюда, даже не касаясь ящика, или бесцельно двигать ящик в разные стороны. Как будет видно из следующего раздела, более тщательное исследование обнаруживает, что порядок предложений в нашей программе является, на самом деле, критическим моментом для успешного решения задачи.

Рис. 2.15.  Поиск банана обезьяной. Перебор начинается в верхнем узле и распространяется вниз, как показано. Альтернативные ходы перебираются слева направо. Возврат произошел только один раз.