Otomatik akıl yürütme

Otomatik akıl yürütme, bilgisayar biliminin (bilgi temsilini ve akıl yürütmeyi içerir) ve akıl yürütmenin farklı yönlerini anlamaya çalışan bir alandır. Otomatik akıl yürütme çalışması, bilgisayarların tamamen veya neredeyse tamamen otomatik olarak akıl yürütmesine izin veren bilgisayar programlarının üretilmesine yardımcı olur. Otomatik akıl yürütme, yapay zekanın bir alt alanı olarak görülse de, teorik bilgisayar bilimi ve felsefesi ile de bağlantıları vardır.
Otomatik akıl yürütmenin en gelişmiş alt alanları, otomatik teorem kanıtlama (ve etkileşimli teorem kanıtlamanın daha az otomatik ancak daha pragmatik alt alanı) ve otomatik kanıt denetimidir (sabit varsayımlar altında garantili doğru akıl yürütme olarak görülür). Tümevarım ve çeşitli yöntemler kullanılarak benzetme yoluyla akıl yürütme konusunda da kapsamlı çalışmalar yapılmıştır.
Diğer önemli konular arasında belirsizlik altında akıl yürütme ve monoton olmayan akıl yürütme yer alır. Belirsizlik alanının önemli bir kısmı, daha standart otomatik kesintinin üzerine daha fazla minimallik ve tutarlılık kısıtlamalarının uygulandığı tartışma alanıdır. John Pollock'un OSCAR sistemi, yalnızca otomatik bir teorem ispatlayıcısı olmaktan daha spesifik olan otomatik bir tartışma sisteminin bir örneğidir.
Otomatik akıl yürütme araçları ve teknikleri arasında klasik mantık ve hesap, bulanık mantık, Bayes çıkarımı, maksimum entropi ile akıl yürütme ve daha daha az resmi ad hoc teknikleri bulunur.
İlk yıllar
Biçimsel mantığın gelişimi, yapay zekanın gelişmesine yol açan otomatik akıl yürütme alanında büyük bir rol oynadı. Biçimsel bir kanıt, her mantıksal çıkarımın matematiğin temel aksiyomlarına geri döndürüldüğü bir kanıttır. İstisnasız tüm ara mantıksal adımlar sağlanır. Sezgiden mantığa çeviri rutin olsa bile sezgiye başvurulmaz. Bu nedenle, resmi bir kanıt daha az sezgiseldir ve mantıksal hatalara daha az duyarlıdır.
Bazıları, birçok mantıkçıyı ve bilgisayar bilimcisini bir araya getiren 1957 Cornell Yaz toplantısını otomatik akıl yürütmenin veya otomatik tümdengelimin kaynağı olarak görüyor. Diğerleri, bundan önce, Newell, Shaw ve Simon'ın 1955 Mantık Teorisi programıyla veya Martin Davis'in 1954'te Presburger'in karar prosedürünü uygulamasıyla (ki bu, iki çift sayının toplamının çift olduğunu kanıtladı) başladığını söylüyor.
Otomatik akıl yürütme, önemli ve popüler bir araştırma alanı olmasına rağmen, seksenlerde ve doksanların başlarında bir "Yapay zeka kışı" geçirdi. Ancak alan daha sonra yeniden canlandı. Örneğin, 2005 yılında Microsoft, iç projelerinin çoğunda doğrulama teknolojisini kullanmaya başladı ve 2012 Visual C sürümüne mantıksal bir belirtim ve kontrol dili eklemeyi planlıyor.
Önemli katkılar
Principia Mathematica, Alfred North Whitehead ve Bertrand Russell tarafından yazılan biçimsel mantıkta bir dönüm noktası çalışmasıdır. Principia Mathematica - aynı zamanda Matematik İlkeleri anlamına gelir - matematiksel ifadelerin tamamını veya bir kısmını sembolik mantık açısından türetmek amacıyla yazılmıştır. Principia Mathematica ilk olarak 1910, 1912 ve 1913'te üç cilt halinde yayınlanmıştır.
Mantık Teorisi, 1956'da Allen Newell, Cliff Shaw ve Herbert A. Simon tarafından teoremleri ispatlamada "insan akıl yürütmesini taklit etmek" için geliştirilen ilk programdı ve Principia Mathematica'nın ikinci bölümünden elli iki teorem üzerinde gösterilmiştir. Bunlardan otuz sekiz tanesi kanıtlandı. Program, teoremleri kanıtlamaya ek olarak, Whitehead ve Russell tarafından sağlanandan daha zarif olan teoremlerden biri için bir kanıt bulmuştur. Sonuçlarını yayınlamak için başarısız bir girişimden sonra, Newell, Shaw ve Herbert 1958'deki The Next Advance in Operation Research adlı yayınlarında şunları bildirdiler:"Artık dünyada düşünen, öğrenen ve yaratan makineler var. Ayrıca, (görünür bir gelecekte) baş edebilecekleri problemler yelpazesi insan zihninin uygulanmış olduğu menzil ile aynı seviyeye gelene kadar, bu şeyleri yapma yetenekleri hızla artacaktır."
Kanıt sistemleri
Boyer-Moore Teoremi Kanıtı
NQTHM (Boyer-Moore Theorem Prover; NQTHM)'nin tasarımı John McCarthy ve Woody Bledsoe'dan etkilenmiştir. 1971'de Edinburgh, İskoçya'da başlatılan bu, Pure Lisp kullanılarak oluşturulmuş tam otomatik bir teorem ispatıdır. NQTHM'nin ana yönleri şunlardı:
Lisp'in çalışma mantığı olarak kullanılması.
Toplam özyinelemeli -fonksiyonlar için bir tanım ilkesine dayanma.
Yeniden yazma ve "sembolik değerlendirme"nin kapsamlı kullanımı.
Sembolik değerlendirmenin başarısızlığına dayanan bir tümevarım buluşsal yöntemi.
HOL Light
OCaml'de yazılan HOL Light, basit ve temiz bir mantıksal temele ve düzenli bir uygulamaya sahip olacak şekilde tasarlanmıştır. Klasik yüksek mertebeden mantık için başka bir ispat yardımcısıdır.
Coq
Fransa'da geliştirilen Coq, çalıştırılabilir programları spesifikasyonlardan Objective CAML veya Haskell kaynak kodu olarak otomatik olarak çıkarabilen başka bir otomatik prova asistanıdır. Özellikler, programlar ve kanıtlar, Endüktif Yapıların Hesabı (Calculus of Inductive Constructions; CIC) adı verilen aynı dilde resmileştirilir.
Uygulamalar
Otomatik muhakeme, otomatikleştirilmiş teorem kanıtlayıcıları oluşturmak için en yaygın şekilde kullanılmıştır. Bununla birlikte, çoğu zaman, teorem kanıtlayıcılar, etkili olmak için bazı insan rehberliğini gerektirmektedir. Bu nedenle daha genel olarak kanıt yardımcıları olarak nitelendirilmektedir. Bazı durumlarda bu tür ispatlayıcılar bir teoremi ispatlamak için yeni yaklaşımlar geliştirmiştir. Mantık Teorisi buna iyi bir örnektir. Program, Principia Mathematica'daki teoremlerden biri için Whitehead ve Russell tarafından sağlanan kanıttan daha verimli (daha az adım gerektiren) bir kanıt bulmuştur. Biçimsel (Formel) mantık, matematik ve bilgisayar bilimleri, mantık programlama, yazılım ve donanım doğrulama, devre tasarımı ve diğer birçok alanda artan sayıda sorunu çözmek için otomatik akıl yürütme programları uygulanmaktadır. TPTP, düzenli olarak güncellenen bu tür problemlerin bir kütüphanesidir. CADE konferansında düzenli olarak düzenlenen otomatik teorem kanıtlayıcılar arasında da bir rekabet vardır (Pelletier, Sutcliffe ve Suttner 2002); yarışma için problemler TPTP kütüphanesinden seçilmektedir.