지식과-사고

학습목표: 인간의 지식을 기계에 프로그래밍하는 방식에 대해 이해한다.

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• 논리,사고,지식
• 규칙기반 시스템
• 지식 표현

1. 논리,사고,지식

Info: 💡 논리,사고,지식의 관계에 대해 알아본다.

1.1. 논리, 사고, 지식

사람의 사고과정을 어떻게 로직을 사용해서 표현할 수 있을까에 대해 그동안 사람들은 많은 연구를 했다.

로직을 이용해서 문제를 기술하고, 그 다음 추론의 전제로 기술한 후 논리 규칙을 이용해서 추론을 해서 결론에 도달하는 이런 방법들이 많이 연구 되었다.

Info: 💡 인간의 사고 과정을 어떻게 모사할 것인가?

• 기호 논리 에 의해 세상을 모델링 ↪ 문제와 전제 를 기술
• 논리 규칙을 적용 ↪ 추론 하여 결론 에 도달 그리고 이런 방법을 기계에게 부여했는데 예를 살펴보자.

Info: 💡 논리식은 인간의 지식을 표현하는 언어.

아래는 논리프로그래밍 언어 중 하나인 Prolog 의 문법이다. 인공지능 개발방법은 굉장히 많고 Prolog 는 오래된 방법 중 하나이다. 요즘은 신경망을 활용한 방법을 더 많이 사용하고 있으니 가볍게 읽고 넘어가자

Parent (x, y) → Child(y, x)
Parent (x, y) → Father(x, y) V Mother(x, y)
Father(x, y) → Male(x) ⋀ Adult (x)
Mother(x, y) →** **Female(x) Adult (x)
Father(x, y) ⋀ Father(y, z) → GrandFather(x,z)

논리식은 인간의 지식을 표현하는 중요한 언어이다.

1. Parent (x, y) → Child(y, x) ”x가 y의 부모라면, y는 x의 자식이다.”
2. Parent (x, y) → Father(x, y) V Mother(x, y)부모라는 Parent라는 개념을 우리가 기술한다고 할 때, x가 y라는 사람의 부모라면 아버지일 수도 있고 또는 어머니일 수도 있으므로 논리식으로 이렇게 작성한다. 이 의미는 "x가 y의 부모라면, x는 y의 아버지이거나 어머니이다.” 이다.
3. Father(x, y) → Male(x) ⋀ Adult (x) x가 아버지 일 경우 “x는 남성이며 성인이다” 라는 논리식이다.
4. Mother(x, y) → Female(x) Adult (x) x가 어머니일 경우 “x는 여성이며 성인이다.” 라는 논리식 이다..
5. Father(x, y) ⋀ Father(y, z) → GrandFather(x,z) ”x가 y의 아버지이고, y가 z의 아버지라면, x는 z의 할아버지이다.” 라는 논리식 이다.

이런 식으로 우리가 논리 기호라는 것을 정해서 Parent, Father, Mother, Male, Adult 와 같은 심볼을 정의한 후 논리적인 의미나 개념을 가지고 부모님과 같이 우리가 생각해낸 개념들, 혹은 그것 간의 관계들을 기계한테 표현 해줄 수 있다.

1.2. 논리기반 세계 모델링

1.2.1. 논리기반 세계 모델링

만약 A,B,C 의 상자를 로봇에게 명령하여 목표하는 모양으로 만드는 퍼즐을 제작한다고 가정해 봅시다.

1. AI는 현실세계의 상황을 또 다른 현실세계의 상황으로 바꿔주는 것을 컴퓨터에게 지시하는 것이다. 현실세계 (real world)아래의 그림과 같은 상태에 놓여 있다.

1. 위의 상황을 현실세계2와 같이 3개의 상자를 모두 바닥위에 놓여 있는 상태로 만들어야 할 경우 우리는 로봇, 즉 인공지능, 컴퓨터에게 이것을 이 현실세계에 있는 상자의 형태나 위치, 상자와의 관계 이런 것들을 컴퓨터에게 로직을 통해서 표현할수 있다. 현실 세계 1의 그림과 같은 상태를 로직으로 표현하면 아래와 같다.

A와 B 상자는 인접하여 붙어있을 경우 On 이라는 관계로 정의 한다.
그러면 위의 내용을 정리하면 B상자 위에는 아무것도 없고 clear 이고 A와 B는 붙어있는 On 상태이다. C 상자는 위에 아무것도 없으니까  clear 로 정의한다.
A상자와 C상자는 바닥에 붙어 있는 상태이므로 Floor 라는 개념으로 정의한다.  그러면 B는 Floor 이 아니므로 바닥에 붙어있지 않을 것이다."
현실세계 1 : Clear(B)∧On(B, A)∧Clear(C)∧Floor(A)∧Floor(C)

이것은 1차 술어논리 혹은 술어논리라고 한다. 현실세계1을 로직으로 표현 한다면 이렇게 표현할수 있다.

1. 이제 다음 목표인 현실세계2 를 논리식으로 표현해보자.

현실세계 2 : Clear(A)∧Clear(B)∧Clear(C)∧Floor(A)∧Floor(B)∧Floor(C)

1. 현실세계 3을 논리식으로 표현하자.

현실세계 3 : Clear(C)∧On(C,A)∧Clear(B)∧Floor(A)∧Floor(B)

1.2.2. 정리

Info: 🚩 기본적인 인공지능의 문제해결은 현실세계의 상황을 로직으로 표현하여 디지털 세계에서 모델링을 하는 문제이다.

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간단하게 살펴본 예시의 현실세계 1의 논리식을 조작해서 현실세계 2의 논리식으로 변환하는 과정이 추론이며 그것이 생각하는 과정이 된다. 주어진 문제가 현실세계1 이라면 해당하는 답의 상태가 현실세계2라고 가정 할 경우 1——>2 로 가는 과정을 추론하고 생각하는 과정으로 본다.

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1.2.1.기호논리와지식표현

기호논리에는 명제 논리와 술어 논리가 있다.

기호 논리

술어 논리

2. 규칙기반시스템

3. 지식표현