2.2 Einführung in Prolog

Question 1

Prolog - allgemein

Answer 1

• von französischen Informatikern Alain Colmerauer und Philippe Roussel entwickelt
• vom Logiker Robert Kowalski weiterentwickelt
• erstmals in den frühen 1970er-Jahren implementiert

Question 2

Prolog - Hauptmotivation

Answer 2

Einsatz bei der Entwicklung von Systemen zur Verarbeitung natürlicher Sprache und Künstlicher Intelligenz

Question 3

Datenverarbeitung - allgemein

Answer 3

• Auf unterster Ebene verarbeitet Computer Informationen in Form der Werte 0 und 1 (Bits)
• nicht besonders gut für die menschliche Interpretation und Handhabung geeignet

Question 4

Programmiersprachen - allgemein

Answer 4

abstrahieren von der grundlegenden technischen Ebene
-> kommen Denken, der algorithmischen Beschreibung und den logischen Denkmustern von Menschen näher

Question 5

Programmiersprachen - Unterscheidungsmerkmale

Answer 5

Grad und der Art der Abstraktionen

Question 6

die meisten Programmiersprachen zur Zeit von Prolog

Answer 6

imperative Sprachen

Question 7

imperative Programmiersprachen

Answer 7

• Programm enthält eine Reihe von Anweisungen
• Maschine muss diesen auf dem Weg zu einem gewünschten Ergebnis oder einer Lösung folgen

Question 8

Prolog - Besonderheit

Answer 8

deklarativer Programmieransatz

Question 9

deklarativer Programmieransatz - Definition

Answer 9

• Programmierstil
• Programmierende legen Eigenschaften der gesuchten Lösung fest
• nicht aber den Algorithmus - Abfolge der Operationen, die zu einer Lösung führen

Question 10

Deklarative Programmierung - Vorgehen

Answer 10

• programmierende Person gibt die Merkmale der gewünschten Lösung vor
• Interpreter erstellt dann Folge von Verarbeitungsschritten zur Erreichung des vorgegebenen Ziels

Question 11

Beispiel deklarativer Programmieransatz

Answer 11

SQL (Structured Query Language)

Question 12

SQL - allgemein

Answer 12

Abfragesprache für relationale Datenbanken

Question 13

SQL - Bestandteile Abfrage

Answer 13

• Anweisung mit Tabelle, aus der Datensätze abgerufen werden sollen
• eine oder mehrere Bedingungen, welche Datensätze erfüllen müssen

Question 14

SQL - Verarbeitung Abfrage

Answer 14

Datenbankmanagementsystem generiert automatisch Ausführungsplan (Abfolge von Verarbeitungsschritten), der das in der Abfrage angebene Ergebnis liefert

Question 15

Proglog - Bestandteile

Answer 15

• Sammlung von Fakten und Regeln, welche Fakten zueinander in Beziehung setzt
• Struktur besteht aus Prädikaten und Klauseln

Question 16

Prolog - Programmausführung

Answer 16

wird durch Suchanfrage (query) an Wissensbasis eingeleitet

Question 17

Analogie Mensch - Prolog - Wissenbasis

Answer 17

• Mensch hat Gehirn
• voll von Daten, Fakten, Zahlen und Wissensbrocken
• im Laufe des Lebens angesammelt

Question 18

Analogie Mensch - Prolog - Regeln

Answer 18

Menschen kennen Regeln zu den Fakten, von denen sie viele im Laufe der Zeit beobachtet und angewendet haben
-> logische Regeln, deren Anwendung zu guten Entscheidungen führt

Question 19

Analogie Mensch - Prolog - Lösungen von Problemen

Answer 19

• Mensch ist neugierig will lernen, wie er Umgebung zum Besseren verändern können
  -> stellen oft Fragen
• Auf Grundlage von Fakten und Regelanwendung ergeben sich vernünftige, auf gesundem Menschenverstand beruhende Antworten
  -> Lösungen für die wahrgenommenen Probleme

Question 20

Prolog - Grund für Entwicklung

Answer 20

um Prozesse in Form von Logik erster Ordnung zu formalisieren

Question 21

Prolog - Prädikate

Answer 21

boolesche Funktion, die einem Objekt X einen Wahrheitswert zuweist
-> häufig verwendet, um Eigenschaften von Objekten zu beschreiben

Question 22

Prolog - Klauseln

Answer 22

logischer Ausdruck, der aus einer endlichen Anzahl von elementaren Aussagen gebildet wird

Question 23

Prolog-Programme - Erster Schritt

Answer 23

Deklaration von Fakten und Beziehungen (Zusammenhängen)

Question 24

Prolog-Programme - Beispiel Deklaration von Fakten und Beziehungen

Answer 24

A und B sind beide männlich.
A und B haben denselben Vater.
A und B haben dieselbe Mutter.
A und B sind nicht dasselbe.

„Joachim besitzt ein Buch“
-> Beziehung des Eigentums zwischen Joachim und dem Buch

Question 25

Prolog-Programme - nach Erklärung der Beziehungen

Answer 25

können:
* Fakten betrachtet
* Fragen gestellt
* Variablen einbezogen
* Ziele formuliert
* Muster abgeglichen werden

Question 26

• Prolog-Sprachkonstrukt:
  Fakt
• Prolog-Syntax:
  lectures (Fischer, DLMAIAI01)

Answer 26

• Beispiel für Prolog-Klausel
• Stellt Tatsache fest, dass Dr. Fischer den Kurs DLMAIAI01 unterrichtet

Question 27

• Prolog-Sprachkonstrukt:
  Prädikat
• Prolog-Syntax:
  professor/1
  professor(Fischer).
  professor(Schmidt).
  professor(Meier).

Answer 27

• Definiert Ein-Argument-Prädikat „professor“ durch drei Fakten
• Fischer, Schmidt und Meier sind Professor:innen

Question 28

• Prolog-Sprachkonstrukt:
  Regel
• Prolog-Syntax:
  technicalCourse(X) :–
  engineeringCourse(X)

Answer 28

• Alle Ingenieurstudiengänge sind technische Studiengänge
• Zu beachten ist die Verwendung der Variablen X

Question 29

• Prolog-Sprachkonstrukt:
  Abfrage
• Prolog-Syntax:
  ? – lectures(Fischer, DLMAIAI01)

Answer 29

Unterrichtet Dr. Fischer den Kurs DLMAIAI01?

Question 30

• Prolog-Sprachkonstrukt:
  Ziel
• Prolog-Syntax:
  ? – lectures(Fischer, X)

Answer 30

Welche Kurse unterrichtet Dr. Fischer?
Zu beachten ist die Verwendung der Variablen X

Question 31

Prolog - Bedeutung

Answer 31

• auf einzigartiger Weise für Umgang mit Logik geeignet
• wurde für Abfrage von Wissensbasen in Vielzahl von kommerziellen Anwendungen eingesetzt

Question 32

Prolog - Beispiele für Anwendungen

Answer 32

• Umweltstudien zur Modellierung von Wetterphänomenen
  -> Aufbau eines Systems für Wettervorhersage und Ausbreitung Luftverschmutzung
• mehrere Systeme für Wasserversorgungsunternehmen
  -> für Wasserverteilung und -planung, insbesondere in Notfällen
• Flugzeughersteller Boeing
  -> System namens CASEy, das Mitarbeitenden in Werkstätten beim Umgang mit elektrischen Teilen und in Einhaltung ordnungsgemäßer Betriebsabläufe anleitete