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(griechisch συνταξις [syntaksis] - die Zusammenstellung) 

Durch die Syntax werden Regeln beschrieben, nach denen Atome generiert und zu komplexeren Einheiten (Sätzen) zusammengesetzt werden können. 

Syntaktisch korrekte Sätze bezeichnen wir als Formeln.
Atome werden auch als atomare Formeln bezeichnet.

Beispiel - Syntax: Wumpus-Welt

Angenommen, wir wollen folgende Aussagen, welche die Wumpus-Welt beschreiben, als atomar betrachten:
  • Der Wumpus befindet sich auf Feld [A,3]
  • Auf Feld [B,3] ist ein Luftzug bemerkbar
  • Auf Feld [C,1] befindet sich eine Fallgrube
  • etc.
und interessieren uns für folgende Zusammensetzungen von Aussagen (und damit für folgende Junktoren):
  • Auf Feld [B,2] befindet sich eine Fallgrube ODER auf Feld [C,1] befindet sich eine Fallgrube
  • Auf Feld [B,3] ist ein Luftzug bemerkbar UND auf Feld [B,3] ist ein Gestank bemerkbar
  • Der Wumpus befindet sich NICHT auf Feld [A,2]
  • WENN (NICHT auf Feld [B,2] ist ein Gestank bemerkbar ist) DANN (NICHT der Wumpus befindet sich auf Feld [B,3])
  • etc ...

So können wir die Aussagen z.B. in folgender Form darstellen:
  • Wumpus(A,3)
  • Luftzug(B,3)
  • Fallgrube(B,2) ODER Fallgrube(C,1)
  • Luftzug(B,3) UND Gestank(B,3)
  • NICHT Wumpus(A,2)
  • WENN (NICHT Gestank(B,2)) DANN (NICH Wumpus(B,3))

D.h. Mit Syntax bezeichnen wir den formalen Aufbau von Formeln - sie definiert die Regeln, wie die Ausdrücke einer Sprache auszusehen haben. 

Durch die Syntax wird also die Formelsprache der Logik definiert.
Sie bezieht sich immer nur auf die rein formale Struktur (Form) wie sie z.B. in mechanischen Systemen dargestellt werden kann - die Bedeutung oder Bewertung ist darin nicht enthalten. 

Die Syntax einer Logik wird meist im Rahmen eines formalen Regelsystems (eines sog. Kalküls) definiert.

 

 

 

Kalkül

(Logik Einführung Kapitel 5.1)
 
Unter einem Kalkül verstehen wir ein formales Regelsystem.
Innerhalb dieses Regelsystems wollen wir unser Wissen darstellen und daraus durch mechanische Ableitungen neues Wissen generieren. 

Das Konzept des Kalküls ist sehr allgemein und in der Mathematik weit verbreitet.
Ein Kalkül besteht aus
  • einem Alphabet
  • und Formationsregeln
durch die die Syntax der Sprache definiert wird und
  • Axiomen
  • und Schlussregeln
die unser Grundwissen und formale Ableitungsregeln zur Generierung neuen Wissens ausdrücken.

Wir wollen hier zunächst näher auf das Alphabet und die Formationsregeln eingehen.
Mit den Axiomen und Schlussregeln werden wir uns später näher beschäftigen.

 

Alphabet

(Logik Einführung Kapitel 5.1.1)
 
Um eine Sprache zu definieren, benötigen wir zunächst eine Menge an Zeichen, aus der sich diese Sprache zusammensetzen lässt. 

Die Grundbausteine aus denen sich die Symbolketten (also Sätze) unserer Sprache zusammensetzen bezeichnen wir als Alphabet.

Das Alphabet besteht meist aus einer Menge beliebiger Zeichen.

Beispiel - Alphabet: Wumpus-Welt

Führen wir das Beispiel aus dem Kapitel "Syntax" fort, so definieren wir z.B., dass Sätze aus folgenden Elementen bestehen:
  • den Buchstaben A-Z und a-z um Worte wie 'Gestank', 'Luftzug', 'Glitzern', 'Wumpus', 'Fallgrube', etc. darzustellen
  • den Zeichen 1-4 für die Koordinaten
  • runden Klammern für die Gliederung und um die Koordinaten auszudrücken
  • dem Beistrich, um die Koordinaten zu trennen
  • den 2-stelligen Junktoren UND, ODER um Kombinationen auszudrücken
  • dem 2-stelligen Junktor WENN..DANN um Regeln zu definieren
  • dem 1-stelligen Junktor NICHT um die Verneinung auszudrücken

Das Alphabet besteht hier also aus der Menge
{A-Z, a-z, 1-4, (, ), UND, ODER, NICHT, WENN, DANN}

Beispiel - Alphabet: elementare Algebra

Die Zeichenfolgen der elementaren Algebra bestehen z.B. aus folgenden Zeichen:
  • den Ziffern 0, 1, ..., 9
  • den Operatoren +, -, *, /, =
  • den Klammern ( )
  • und den Buchstaben A-Z und a-z für die Variablen

 


Das Alphabet besteht hier also aus der Menge 
{0-9, +, -, *, /, =, (, ), a-z, A-Z}

 

Formationsregeln

(Logik Einführung Kapitel 5.1.2)
 
Um sich in einer natürlichen Sprache korrekt ausdrücken zu können, benötigen wir neben dem Alphabet natürlich auch Kenntnis darüber,
  • welche Worte gültig sind,
  • und über die Grammatik, die uns sagt, wie wir zusammengesetzte Sätze bilden können.

Genauso benötigen wir in unserer formalen Sprache solche Regeln. 

Die Formationsregeln definieren, wie aus dem Alphabet Formeln (also syntaktisch korrekte Sätze) gebildet werden können.

Die Formationsregeln beschreiben also, wie unsere Atome aussehen, und zu komplexeren Objekten zusammengefügt werden dürfen.

Beispiel - Formationsregeln: Wumpus-Welt

Wir verwenden das Alphabet aus dem Beispiel in Kapitel "Alphabet" 

Die Formationsregeln definieren wir so, dass z.B. folgende Sätze gebildet, und als korrekt erkannt werden können:
  • Luftzug(D,3)
  • Wumpus(C,2) ODER Wumpus(C,4)
  • WENN (NICHT Gestank(B,2)) DANN (NICHT Wumpus(B,3) UND NICHT Wumpus(B,1))

und z.B. folgende Sätze nicht korrekt sind:
  • Luftzug
  • 4GestankB
  • Wumpus(1,A)
  • WENN DANN Glitzern(A,1)
  • LuftzugB2) UND Gestank(B2 UND NICHT ODER

Beispiel - Formationsregeln: elementare Algebra

Wir verwenden das Alphabet aus dem Beispiel in Kapitel "Alphabet". 

Um die elementare Algebra zu erhalten, müssen wir die Formationsregeln so definieren, dass 

Atome aus Aneinaderreihungen von Ziffern bestehen, also z.B.
  • 0
  • 123
  • 38749

Formeln z.B. folgende Form haben
  • 1234+56
  • 0+1+2+3

und nicht korrekte Sätze, wie
  • 12++34
als nicht korrekt erkannt werden.
Man könnte jedoch auch andere Formationsregeln, basierend auf dem gleichen Alphabet, definieren:
  • auf das Symbol '1' muss immer das Symbol '3' folgen, und
  • zwischen den Zeichen '2' und '3' müssen die Zeichen '++'stehen.
In so einem System wären die Zeichenfolgen
  • 123 nicht korrekt
  • 12++34 korrekt

 

 

 

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Formale Sprachen

(Logik Einführung Kapitel 4)
 
Wollen wir etwas ausdrücken, benötigen wir eine Sprache. 

Diese muss selbstverständlich ausdruckstark genug sein, um unser (teilweise unvollständiges) Wissen über die Welt ausdrücken zu können. 
Natürliche Sprachen, so wie Deutsch oder Englisch, sind sicherlich ausdrucksstark, entwickelten sich jedoch aus einem Bedürfnis der Kommunikation und wurden als solches nicht zur Repräsentation eindeutiger Aussagen geschaffen. 
Die Interpretation einer natürlichsprachigen Aussage ist oft mehrdeutig oder von implizitem Wissen abhängig.

Beispiel - Mehrdeutigkeit natürlicher Sprache

  • Angenommen jemand sagt "Nasse Strassen und Dächer ..." - meint er, dass sowohl Straßen, als auch Dächer nass sind?
  • Der Ausspruch "Schau!" wird nur aus dem Kontext verstanden.
Da wir uns für die eindeutige Repräsentation von Fakten in mechanischen Systemen und daraus resultierende mechanische Schlussfolgerungen interessieren, benötigen wir die Exaktheit einer formalen Sprache

Bevor wir näher auf die Definition einer formalen Sprache eingehen,
  • müssen wir uns zunächst mit dem, für den Nicht-Theoretiker im ersten Augenblick oft befremdlichen Konzept der Trennung von Form (Syntax) und Bedeutung (Semantik) beschäftigen,
  • und definieren, was Atome und Junktoren sind.

 

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Intelligente Systeme

(Logik Einführung Kapitel 3)

Was müssen wir also tun und welche formalen Konzepte gehören dazu, sollten wir eine Problemstellung definiert haben, und zu dem Schluss gekommen sein, dass eine theoretische Herangehensweise für ein intelligentes System von Nöten ist? 

Wir brauchen ein System, das imstande ist, benötigtes Wissen über die Welt zu repräsentieren und aus diesem Wissen mittels Regeln korrekte Schlüsse zu ziehen, also neues Wissen zu generieren. 

Das bedeutet für unser Endprodukt, dass es, grob gesprochen, auf 3 Ebenen basiert:

  • der Wissens-Ebene
  • der Logik-Ebene
  • der Implementations-Ebene

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Intelligente Systeme

(Logik Einführung Kapitel 3)

Was müssen wir also tun und welche formalen Konzepte gehören dazu, sollten wir eine Problemstellung definiert haben, und zu dem Schluss gekommen sein, dass eine theoretische Herangehensweise für ein intelligentes System von Nöten ist? 

Wir brauchen ein System, das imstande ist, benötigtes Wissen über die Welt zu repräsentieren und aus diesem Wissen mittels Regeln korrekte Schlüsse zu ziehen, also neues Wissen zu generieren. 

Das bedeutet für unser Endprodukt, dass es, grob gesprochen, auf 3 Ebenen basiert:

  • der Wissens-Ebene
  • der Logik-Ebene
  • der Implementations-Ebene

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Die Wumpus-Welt 

Bevor wir die Grundkonzepte der Logik besprechen, wollen wir hier eine vereinfachte Version der "Wumpus-Welt" beschreiben - ein frühes, sehr einfaches Computerspiel, das uns in weiterer Folge als Beispiel für ein Planungsproblem zur Illustration dienen soll. 

Kurz zusammengefasst besteht die Wumpus-Welt aus Räumen, die miteinander verbunden sind. 
In einem Raum versteckt sich das Monster - der Wumpus - auf den man besser nicht treffen sollte. In anderen Räumen befinden sich eventuell tiefe Fallgruben, aus denen sich der Spieler nicht mehr retten kann.
Ziel des Spieles ist, das in einem Raum versteckte Gold zu finden, wieder zur Startposition zurückzukehren und unversehrt aus dem Höhlensystem herauszuklettern. 
Der Wumpus kann mit einem Pfeil getötet werden. 
  • Wir wollen zunächst das Spiel genauer spezifizieren
  • und dann ein Beispiel durchspielen.