基于时间和行动规划的知识—意图逻辑

论文摘要

解释对主体理性行为产生影响的心理因素（信念、愿望、意图等）的基本框架称为BDI（belief-desire-intention）结构。BDI逻辑是研究BDI结构中诸因素的特征和相互关系的逻辑的统称。自上个世纪八十年代起,对BDI结构的研究一直是计算机科学和人工智能研究中的一个重点和热点。BDI逻辑作为人工智能研究对逻辑提出的理论要求,是在这个背景下产生的。本文旨在建立一个具有一般性的BDI结构特征的逻辑:基于时间和行动规划的知识-意图逻辑。这个逻辑需要将时态逻辑、动态逻辑和认知逻辑三者有机地融合起来,逻辑地描述BDI结构中知识和意图的特征及其相互关系,解决BDI逻辑中存在的基本问题。为实现这一目标,本文做了以下工作:首先,在第2章建立了一个时态逻辑PTL。这个逻辑是在[1]和[2]提出的自然数时间逻辑（natural number logic）基础上,增加了表达自返性、持续性、传递性和离散性的公理而建立的。本章证明了PTL具有可靠性和完全性。其次,第3章用[3]提出的加标转换系统结合第2章的逻辑,建立了一个能够表达行动的时态行动逻辑APTL,并证明了这个逻辑的可靠性和完全性。这个逻辑的建立使得建立表达意图特征的逻辑成为可能。再次,第4章建立了一个表达意图特征的逻辑:基于时间和行动规划的意图逻辑IAPTL。这个逻辑是本文的主要创新性工作之一。在IAPTL中,意图的语义定义是在一般的模态语义基础上增加了时间和动作因素,这体现了意图本身的复杂性。与其他的BDI逻辑不同的是,本文的意图模型要求自返性,这样可以表达意图要求执行相应的行动这一直观思想。IAPTL成功地解决了意图的后承问题:意图算子的K公理在IAPTL中不成立。又次,在第5章建立了一个描述知识与意图间相互推理关系的逻辑:基于时间和行动规划的知识-意图逻辑LIAPTL。这也是本文的一个主要创新点,其表达的直观思想是主体的意图总是在他的认知背景下产生的,因而才是理性的。本文用在模型中建立知识和意图的相互联系的方法来实现这一思想。LIAPTL解决了BDI逻辑中的副作用问题。最后,在第6章建立了基于时间和行动规划的广义觉知的知识-意图逻辑LAIAPTL。这个逻辑的建立使本文基本实现了研究目标。这是一个能够解决BDI逻辑中存在的逻辑全知和意图后承问题的逻辑。其解决思路是用[4]所提到的广义觉知逻辑。本文用觉知算子作用于知识算子,基本解决了逻辑全知问题。同时,在本章给出的逻辑中,增加了表达主体的意图是主体所觉知的行为规划的公理,使主体的意图更加理性。至此BDI逻辑中的5个基本问题都得到解决。本文建立的是包含5个逻辑的系列逻辑。其中,第2章和第3章的逻辑是为后面的逻辑做准备而建立的逻辑。第4章、第5章和第6章所建立的逻辑是具有一般性的表达BDI结构特征的逻辑。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 序言
• 1.1 BDI逻辑的理论背景和研究现状
• 1.2 BDI逻辑的基本问题
• 1.3 研究目标概述
• 1.4 论文的基本结构和主要内容
• 第2章 时态逻辑PTL
• 2.1 PTL的直观背景
• 2.2 PTL的语言和语义
• 2.3 PTL的公理系统
• 2.4 PTL的完全性
• 2.5 小结
• 第3章 时态行动逻辑APTL
• 3.1 加标转换系统LTS
• 3.2 时态行动逻辑APTL
• 3.3 讨论和小结
• APTL'>第4章 基于时间和行动规划的意图逻辑I_APTL
• 4.1 意图的语义分析
• APTL的语言和语义'>4.2 I_APTL的语言和语义
• APTL的公理系统'>4.3 I_APTL的公理系统
• APTL的完全性'>4.4 I_APTL的完全性
• 4.5 讨论和小结
• APTL'>第5章 基于时间和行动规划的知识-意图逻辑LI_APTL
• 5.1 信念和意图
• 5.2 基本认知逻辑
• APTL的语言和语义'>5.3 LI_APTL的语言和语义
• APTL的公理系统'>5.4 LI_APTL的公理系统
• APTL的完全性'>5.5 LI_APTL的完全性
• 5.6 讨论和小结
• AI_APTL'>第6章 基于时间和行动规划的广义觉知的知识-意图逻辑L_AI_APTL
• 6.1 FAGIN和HALPERN的广义觉知逻辑
• AI_APTL的语言和语义'>6.2 L_AI_APTL的语言和语义
• AI_APTL的公理系统'>6.3 L_AI_APTL的公理系统
• AI_APTL的完全性'>6.4 L_AI_APTL的完全性
• 6.5 讨论和小结
• 第7章 总结和展望
• 7.1 主要工作和创新之处
• 7.2 进一步研究展望
• 附录 两个典型的BDI逻辑
• 参考文献
• 后记