Introdu

1
Introdução a Programação em Lógica e Prolog

• Jacques Robin
• CIn-UFPE

2
O que é Prolog?

• Primeira e mais divulgada linguagem do paradigma
  da Programação em Lógica (PL)
• Operacionalização simples, prática e eficiente da
  metáfora da PL
• PL unifica
• Engenharia de Software (especificação formal,
  linguagens de programação)
• Inteligência Artificial (IA) (raciocínio com
  Formalismos de Representação do Conhecimento
  (FRCs))
• Banco de Dados -- Dedutivos (BDDs)
• Teoria Lógica (TL) das provas

3
Metáfora da programação em lógica

• Teoria Lógica Programa BD dedutivo Base de
  Conhecimento (BC)
• Programar apenas declarar axiomas e regras
• Axiomas da TL
• fatos da BC
• parte extensional do BDD
• dados explícitos de um BD tradicional
• Regras da TL (e da BC)
• parte intencional do BDD
• Teoremas da TL
• deduzidos a partir dos axiomas e das regras
• dados implícitos do BDD

4
Aplicações da programação em lógica

• Inteligência Artificial
• Representação do conhecimento
• Sistemas especialistas
• Provadores de teoremas
• Aprendizagem de máquina
• Processamento de linguagem natural
• Sistemas multi-agentes
• Robótica
• Sistemas Distribuídos e Internet
• Comércio eletrónico
• Recuperação, filtragem e extração de informação

• Engenharia de Software
• Prototipagem rápida de software complexos
• Especificações formais executáveis
• Programação por resolução de restrições
• Programação multi-paradigma de alto-nível
• Banco de Dados
• BD dedutivos e DOO
• Mineração de Dados e Descoberta de Conhecimento
• Integração de Dados e Interoperabilidade

5
Programação procedimental x programação
declarativa

• 1. Escolher linguagem de especificação formal
  (LE)
• 2. Especificar formalmente os requisitos na LE
• 3. Escolher linguagem de programação (LP)
• 4. Codificar estruturas de dados na LP
• 5. Codificar passo a passo estruturas de
  controle na LP
• 6. Escolher/escrever compilador da LP
• 7. Executar programa

• Escolher FRC (1,3)
• Declarar estruturas de conhecimento no FRC (2,4)
• Escolher/escrever motor de inferência para FRC
  (6)
• Consultar base de conhecimento sobre verdade de
  um fato (7)
• foi declarado?
• pode ser deduzido?
• reposta
• "booleana (L0, L1)
• instanciação de variáveis (L1)

6
Revisão de L1 sintaxe

• Fórmula Fórmula-Atômica
• (Fórmula)
• ù Fórmula
• Quantificador Variável, ... Fórmula,
• Fórmula Conectivo Fórmula
• Fórmula-Atômica Predicado(Termo,...) Termo
  Termo
• Termo Função(termo,...)
• Constante
• Variável
• Conectivo Ú Ù Þ Û
• Quantificador " !
• Constante Wumpus Agente Flecha ...
• Variável x y wumpus agente ...
• Predicado Adjacente Vivo ...
• Função Em Brisa ...

7
Revisão de L1 mecanismo de inferência completo
(para verificação)
Fórmula da lógica de 1a. ordem
Fórmula na forma normal
Refutação aplicação repetitiva da regra de
resolução Problema a cada passo, como escolher o
par de fórmulas a resolver?
8
Revisão de L1 forma normal e cláusulas de Horn

• Def
• Thm
• Cláusula de Horn é uma formula de L1
• em forma normal implicativa, com uma conclusão
  única e positiva
• ie, da forma P1 ? ... ? Pn ? C
• Muitas mas nem todas as formulas de L1 tem
  conjunto equivalente de cláusulas de Horn, cex
• Lógica de Horn

9
Revisão de L1 refutação, unificação e
substituição

• Motivação de provas por refutação
• KB Þ P Û ØØ(KB Þ P)
• Û ØØ(ØKB Ú P)
• Û Ø(KB Ù Ø P)
• Û Ø(KB Ù Ø P) Ú False
• Û (KB Ù Ø P) Þ False
• Substituição de variáveis de uma formula f
• conjunto de pares Var/const ou Var1/Var2
• Unificação de 2 formulas f e g
• substituição S das variáveis de f e g tal que
  S(f)S(g)
• 2 resultados
• S
• rS(f)s(g)

10
Revisão de L1 unificação posicional

• Exemplos
• unif(conhece(joao,X),conhece(Y,leandro))
  X/Leandro,Y/joao
• unif(conhece(joao,X),conhece(X,leandro) fail
• unif(conhece(joao,X),conhece(Y,mae(Y))
• Y/joao, X/mae(joao)
• unif(conhece(joão,X),conhece(Y,Z)) Y/João,
  X/Z, ou
• Y/joão, X/Z, W/zelda ou Y/joão, X/joão,
  Z/joão ...
• Unificador mais geral com menor número de
  variáveis instanciadas
• Substituição mínima com menor número de pares
  Var/const

11
Revisão de L1 regra de resolução

• simples
• ex.
• geral

12
Cláusulas Prolog e Cláusulas de Horn

• Fatos Prolog
• cláusulas de Horn com premissa única T implícita
• ex C. ltgt T gt C
• Regras Prolog
• outras cláusulas de Horn
• ex C - P1, ... ,Pn. ltgt P1 ... Pn gt C
• Premissas de cláusulas com a mesma conclusão são
  implicitamente disjuntivas
• ex C - P1, ... ,Pn., C - Q1, ... ,Qm
• ltgt (P1 ... Pn) v (Q1 ... Qm) gt C
• Escopo das variáveis uma cláusula

13
West é criminoso? em L1

• Requisitos em inglês
• 1. It is crimimal for an American to sell weapons
  to an hostile country
• 2. Nono owns missiles
• 3. Nono acquires all its missiles from West
• 4. West is American
• 5. Nono is a nation
• 6. Nono is an enemy of the USA
• 0. Is West a crimimal?
• ????

• Em lógica da 1a ordem
• 1. ? P,W,N american(P) ? weapon(W) ? nation(N) ?
  hostile(N) ? sells(P,N,W) ? criminal(P)
• 2. ? W owns(nono,W) ? missile(W)
• 3. ? W owns(nono,W) ? missile(W) ?
  sells(west,nono,W)
• 7. ? X missile(W) ? weapon(W)
• 8. ? X enemy(N,america) ? hostile(N)
• 4. american(west)
• 5. nation(nono)
• 6. enemy(nono,america)
• 9. nation(america)

14
West é criminoso? em formal normal

• Em lógica da 1a ordem
• 1. ? P,W,N american(P) ? weapon(W) ? nation(N) ?
  hostile(N) ? sells(P,N,W) ? criminal(P)
• 2. ? W owns(nono,W) ? missile(W)
• 3. ? W owns(nono,W) ? missile(W) ?
  sells(west,nono,W)
• 7. ? X missile(W) ? weapon(W)
• 8. ? X enemy(N,america) ? hostile(N)
• 4. american(west)
• 5. nation(nono)
• 6. enemy(nono,america)
• 9. nation(america)

• Em formal normal
• american(P) ? weapon(W) ? nation(N) ?
  hostile(N) ? sells(P,N,W) ? criminal(P)
• owns(nono,m1)
• missile(m1)
• owns(nono,W) ? missile(W) ? sells(west,nono,W)
• missile(W) ? weapon(W)
• enemy(N,america) ? hostile(N)
• american(west)
• nation(nono)
• enemy(nono,america)
• nation(america)

15
West é criminoso? em Prolog

• Em Lógica de Horn
• american(P) ? weapon(W) ? nation(N) ?
  hostile(N) ? sells(P,N,W) gt criminal(P)
• owns(nono,m1)
• missile(m1)
• owns(nono,W) ? missile(W) ? sells(west,nono,W)
• missile(W) ? weapon(W)
• enemy(N,america) ? hostile(N)
• american(west)
• nation(nono)
• enemy(nono,america)
• nation(america)

• Em Prolog
• criminal(P) - american(P), weapon(W), nation(N),
  hostile(N), sells(P,N,W).
• owns(nono,m1).
• missile(m1).
• sells(west,nono,W) - owns(nono,W), missile(W).
• weapon(W) - missile(W).
• hostile(N) - enemy(N,america).
• american(west).
• nation(nono).
• enemy(nono,america).
• nation(america).

16
West é criminoso? busca

• criminal(P) - american(P), weapon(W), nation(N),
  hostile(N), sells(P,N,W).
• owns(nono,m1).
• missile(m1).
• sells(west,nono,W) - owns(nono,W), missile(W).
• weapon(W) - missile(W).
• hostile(N) - enemy(N,america).
• american(west).
• nation(nono).
• enemy(nono,america).
• nation(america).

• criminal(west)? lt- yes.
• american(west)? -gt yes.
• weapon(W)? lt- W m1.
• missile(W)? -gt W m1.
• nation(N)? -gt N nono.
• hostile(nono)? lt- yes.
• enemy(nono,america)? -gt yes.
• sells(west,nono,m1)? lt- yes.
• owns(nono,m1)? -gt yes.
• missile(m1)? -gt yes.

17
West é criminoso? backtracking

• criminal(P) - american(P), weapon(W), nation(N),
  hostile(N), sells(P,N,W).
• owns(nono,m1).
• missile(m1).
• sells(west,nono,W) - owns(nono,W), missile(W).
• weapon(W) - missile(W).
• hostile(N) - enemy(N,america).
• american(west).
• nation(america).
• enemy(nono,america).
• nation(nono).

• criminal(west)? lt- yes.
• american(west)? -gt yes.
• weapon(W)? lt- W m1.
• missile(W)? -gt W m1.
• nation(N)? -gt N america.
• hostile(america)? lt- no.
• enemy(america,america)? -gt no.
• backtrack nation(N),
• N \ america? -gt N nono.
• hostile(nono)? lt- yes.
• enemy(nono,america)? -gt yes.
• sells(west,nono,m1)? lt- yes.
• owns(nono,m1)? -gt yes.
• missile(nono,m1)? -gt yes.

18
Interpretador Prolog controle e busca

• Aplica regra de resolução
• com estratégia linear (sempre tenta unificar
  ultimo fato a provar com a conclusão de uma
  cláusula do programa),
• na ordem de escritura das cláusulas no programa,
• com encadeamento de regras para trás,
• busca em profundidade e
• da esquerda para direita das premissas das
  cláusulas,
• e com backtracking sistemático e linear quando a
  unificação falha,
• e sem occur-check na unificação.
• Estratégia eficiente mas incompleta.

19
Prolog devolve a primeira resposta

• g1(a).
• g21(a).
• g3(a).
• g4(a).
• g1(b).
• g21(b).
• g22(b).
• g3(b).
• g(X) - g1(X), g2(X).
• g(X) - g3(X), g4(X).
• g2(X) - g21(X), g22(X).

• prolog
• ?- consult(g.pl).
• yes
• ?- g(U).
• U b
• ?-
• U a
• ?-
• no
• ?- halt.

20
Forçar o backtracking para obter todas as
respostas

• g1(a).
• g21(a).
• g3(a).
• g4(a).
• g1(b).
• g21(b).
• g22(b).
• g3(b).
• g(X) - g1(X), g2(X).
• g(X) - g3(X), g4(X).
• g2(X) - g21(X), g22(X).

• g(U)? lt- U b.
• g1(U)? -gt U a.
• g2(a)? lt- no.
• g21(a)? -gt yes.
• g22(a)? -gt no.
• g1(U), U \ a? -gt U b.
• g2(b)? lt- yes.
• g21(b)? -gt yes.
• g22(b)? -gt yes.
• g1(U), U \ a,b ? -gt no.

21
Backtracking em cascatas

• g1(a).
• g21(a).
• g3(a).
• g4(a).
• g1(b).
• g21(b).
• g22(b).
• g3(b).
• g(X) - g1(X), g2(X).
• g(X) - g3(X), g4(X).
• g2(X) - g21(X), g22(X).

• g(U), g \ g1,g2? lt- U a.
• g3(U)? -gt U a.
• g4(a)? -gt yes.
• g3(U), U \ a? -gt U b.
• g4(b)? -gt no.
• g3(U), U \ a,b? -gt no.
• g(U), g \ g1,g2 g3,g4? -gt no.

22
Prolog sintaxe 1

• fato -gt fa. (abrev. para Formula Atômica)
• regra -gt fa0 - fa1, ... , faN.
• consulta -gt fa1, ... , faN.
• fa -gt pred(termo1, ... , termoN) preop termo1
  termo2
• termo1 inop termo2 termo1 termo2
  postop
• termo -gt constante variável fa
• constante -gt átomos numeros
• pred -gt átomo
• Ao invés de L1
• nenhuma distinção entre predicados e funções
• ausência da igualdade semântica

23
Prolog sintaxe 2

• variável ex G, Glr, geber-ramalho, 1geber, _glr,
  _
• átomo ex g, glr, gt, geber_ramalho, geber1,
  geber ramalho
• número ex 23
• termos, fatos, regras e consultas sem variáveis
• instanciados (ground)
• ex. person(bob,40,cs).
• termos, fatos e regras com variáveis
• universais
• ex. pai(X,adao).
• ancestral(X,A) - pai(X,P),
  ancestral(P,A).
• consultas com variáveis
• existenciais
• ex. ? pai(F,P).

24
Igualdade x unificação exemplos

• ?- geber senior -gt no.
• ?- prof(X,disc(Y,dept(di,ufpe)))
  prof(geber,disc(ia,Z)).
• -gt X geber, Y ia, Z dept(di,ufpe).
• ?- prof(X,disc(Y,dept(di,ufpe)))
  prof(geber,disc(ia,Z). -gt no.
• ?- prof(X,disc(Y,dept(di,ufpe)))
  prof(U,disc(V,dept(di,ufpe))). -gt no.
• ?- prof(X,disc(Y,dept(di,ufpe)))
  prof(X,disc(Y,dept(di,ufpe))). -gt yes.
• prof(ia,di,ufpe,geber).
• musico(senior).
• ?- geber senior, prof(ia,di,ufpe,X),
  musico(X). -gt no.
• e não X geber senior.
• prof(ia,di,ufpe,pessoa(geber,_).
• musico(pessoa(_,senior)).
• pessoa(geber, senior).
• ?- prof(ia,di,ufpe,X), musico(X). -gt X
  pessoa(geber,senior).

25
Prolog listas

• e início e fim de lista
• , separação entre eltos
• separação entre 1o elto e resto da lista
• açúcar sintático para predicado .(Head,Tail)
• ex. a,b,c,d açúcar sintático para
  .(a,.(.(b,.(c,)),.(d,)))
• ?- a,b,X,p(Y,C) HeadTail
• Head a, Tail b,X,p(Y,C)
• ?- p(X),a,q(b,c) HT1T2
• H p(X), T1 a, T2 q(b,c)
• member(X,X_).
• member(X,YZ) - member(X,Z).
• ?- member(b,a,b,c) -gt yes.
• ?- member(X,a,b,c) -gt X a X b X
  c no.

26
Evitar backtracking inútil ! (o cut)

• op built-in de pruning, logicalmente sempre
  verificado
• com efeito colateral de impedir backtracking
• na sua esquerda na cláusula que ocorre
• em outras cláusulas com a mesma conclusão
• ex A - B, C, D.
• C - M, N, !, P, Q.
• C - R.
• impede backtracking P -gt N
• permite backtracking N -gt M, Q -gt P,
• D -gt (R xor Q), (P xor R) -gt B
• R tentado
• unicamente se M ou N falha
• nunca se P ou Q falha

27
Cut exemplo

• f1(X,0) - X lt 3.
• f1(X,2) - 3 lt X, X lt 6.
• f1(X,4) - 6 lt X.
• f1(1,Y), 2 lt Y? lt- no
• f1(1,Y)? -gt X 1, Y 0
• 1 lt 3? -gt yes
• 2 lt 0? -gt no
• f1(1,Y)? -gt X 1, Y 2
• 3 lt 1? -gt no
• f1(1,Y)? -gt X 1, Y 4
• 6 lt 1? -gt no

• f2(X,0) - X lt 3, !.
• f2(X,2) - 3 lt X, X lt 6, !.
• f2(X,4) - 6 lt X, !.
• f2(1,Y), 2 lt Y? lt- no
• f2(1,Y)? -gt X 1, Y 0
• 1 lt 3? -gt yes
• 2 lt 0? -gt no

28
Cut exemplo (cont.)

• f3(X,0) - X lt 3, !.
• f3(X,2) - X lt 6, !.
• f3(X,4).
• ?- f3(1,Y).
• Y 0
• ?-
• no.
• ?-
• Esses cuts modificam até a semântica declarativa
  do programa

• f4(X,0) - X lt 3.
• f4(X,2) - X lt 6.
• f4(X,4).
• ?- f4(1,Y).
• Y 0
• ?-
• Y 2.
• ?-

29
Hipótese do mundo fechado

• Ao invés de L1, Prolog não permite nem fatos, nem
  conclusões de regras negativos, cex
• animal_lover(geber).
• kill(X,Y) - animal_lover(X), animal(Y).
• Princípio de economia
• declarar e deduzir apenas o que é verdadeiro,
• supor que tudo que não é mencionado nem deduzível
  é falso (hipótese do mundo fechado)
• Operador de negação por falha em premissas
• not p(X) verificado sse p(X) falha
• / de p(X) verificado sse p(X) no BDE ou na
  conclusão de uma regra com premissas verificadas

30
Negação por Falha (NF) 1

• Permite raciocínio não monótono, ex
• ave(piupiu).
• papa_leguas(bipbip).
• ave(X) - papa_leguas(X).
• voa1(X) - ave(X), not papa_leguas(X).
• voa1(X)? -gt X piupiu no.
• Sem semântica declarativa em L1
• Depende da ordem, ex
• voa2(X) - not papa_leguas(X), ave(X).
• voa2(X)? -gt no.

31
Negação por Falha 2

• NF pode ser implementado apenas com !, fail
  (nunca verificado) e true (sempre verificado),
  ex
• voa3(X) - papa_leguas(X), !, fail.
• voa3(X) - ave(X).
• não(X) - X, !, fail true.
• NF torna resolução de Prolog (Select Depth-1st
  Linearly w/ Negation as Failure (SDLNF))
  inconsistente
• ex edge(a,b).
• sink(X) - not edge(X,Y).
• sink(a)? -gt no.
• sink(b)? -gt yes.
• sink(X)? -gt no.

32
Prolog aritmética

• 3 tipos de operadores built-in aritméticos
• calculadores (n-ários infixos) , -, , /, mod
• comparadores (binários infixos) , \, lt, gt,
  lt, gt
• o atribuídor is Variável is ExpressãoAritmética
• Expressão aritmética
• fórmula atômica contendo apenas números e
  calculadores aritméticos
• todos os argumentos dos calculadores e
  comparadores devem ser instanciados com
  expressões aritméticas

33
Prolog exemplos de aritmética 1

• gt ?- 1 1 lt 1 2.
• yes
• gt ?- 1 3 2 2.
• yes
• gt ?- 1 3 2 2.
• no
• gt ?- 1 A B 2.
• A 2
• B 1
• gt ?- 1 A B 2.
• Error
• gt ?- A 2, B 1, 1 A B 2.
• A 2
• B 1

• gt ?- C 1 2.
• C 12
• gt ?- C 1 2.
• no
• gt ?- C is 1 2.
• C 3
• gt ?- C is D, D 1 2.
• Error.
• gt ?- D 1 2, C is D.
• D12
• C3
• gt ?- -12 (-(1),2).
• no
• gt ?- -12 (-(1),2).
• yes

34
Prolog exemplos de aritmética 2

• fac(0,1) - !.
• fac(I,O) - I1 is I - 1,
• fac(I1,O1), O is I O1.
• ?- fac(1,X).
• X 1
• ?- fac(3,X).
• X 6
• ?- fac(5,X).
• X 120

• sum(,0).
• sum(HT,N) - sum(T,M),
• N is H M.
• ?- sum(2,1,3,1,S).
• S 7
• ?- sum(2,10,1,S).
• S 13

35
Prolog exemplos de teste de tipos

• ?- var(X).
• X _3
• ?- var(2).
• no
• ?- var(a).
• no
• ?- var(p(a,X)).
• no
• ?- nonvar(2), nonvar(p(2,X,a)).
• X _11
• ?- X is 2 3, var(X).
• no
• ?- var(X), X is 2 3.
• X 5
• ?-

• numberp(Term) - integer(Term).
• numberp(Term) - real(Term).
• structp(Term) - nonvar(Term),
• not atomic(Term).
• listp(Term) - nonvar(Term),
  
• listp1(term).
• listp1().
• listp1(HT) - listp1(T).
• factp(Term) - strucp(Term),
• not listp(Term).

36
Prolog conversão de tipos

• name(Átomo,Caracteres)
• conversão bi-direcional entre átomo e cadeia de
  caracteres que constitui o seu nome
• list(CódigosAscii,Caracteres)
• conversão bi-direcional entre um lista de
  inteiros vistos como códigos ascii e cadeia de
  caracteres correspondente
• Fato .. Lista
• conversão bi-direcional entre fato e lista,
  funtor sendo cabeça e argumentos sendo resto

• ?- name(A,"blabla").
• A blabla
• ?- name(blabla,S).
• S "blabla"
• ?- list(X,"bla").
• X 98,108,97
• ?- list(98,108,97,Y).
• Y "bla
• ?- p(a,X,c) .. Y.
• X _5, Y p,a,_5,c
• ?- Y .. p,a,X,c.
• Y p(a,_20,c), X _20

37
Prolog entrada/saída 1

• Ler/escrever estrutura de dados dificilmente pode
  ser visto como resultando de uma dedução
• E/S não se integre naturalmente no paradigma de
  PL
• requer predicados extra-lógicos sem semântica
  declarativa em L1
• Predicados built-in de Prolog para E/S
• sempre verificados
• cumprem sua tarefa por efeitos colaterais
• não podem ser re-satisfeitos por backtracking

38
Prolog entrada/saída 2

• Ler e escrever termos read, write, display.
• Ler e escrever caracteres get, get0, put.
• Formatar a saída legívelmente nl, tab.
• Ligar um canal de E/S com a tela ou com arquivos
  tell, telling, told, see, seeing, seen .
• Carregar arquivo fonte no ambiente do
  interpretador consult, reconsult
• ex. ?- read(X), Z is X 1, write(Z).
• 2.
• 3
• X 2, Z 3 no
• ?

39
Prolog failure-driven loop

• Loop gerada por backtracking forçado com fail e
  repeat.
• repeat sempre verificado e re-verificado no
  backtracking (true sempre verificado mas falha no
  backtracking)
• consult(File) - see(File), consult-loop, seen.
• consult-loop - repeat, read(Clause),
  process(Clause), !.
• process(X) - end_of_file(X), !.
• process(Clause) - assert(Clause), fail.

40
Prolog x sistemas de produção controle

• Raciocino dirigido pelo objetivo (e não pelos
  dados)
• Regras encadeada para trás (e não para frente)
• Busca em de cima para baixo e em profundidade na
  árvore de prova (e não de baixo para cima e em
  largura)
• Sempre dispara 1a regra aplicável encontrada (ie,
  sem resolução de conflitos)
• Backtracking quando 1a regra leva a uma falha

41
Prolog x sistemas de produçãopoder expressivo

• Fatos universais (e não apenas instanciados)
• ex ancestral(X,adão).
• Unificação (e não apenas matching)
• bidirecional
• variáveis lógicas podem ser instanciadas com
  termos compostos (e não apenas atómicos)
• ex ?- prof(X,disc(ia,dept(di,ufpe)))
• prof(pessoa(geber,Y),disc(ia,Z))
• -gt X pessoa(geber,Y), Z
  dept(di,ufpe).

42
Prolog x programação imperativa 1

• Interativo
• compilação transparente integrada na
  interpretação
• rodar programa consultar um BD
• Gerenciamento automático da memória
• Mecanismo único de manipulação de dados --
  unificação de termos lógicos -- implementando
• atribuição de valor
• passagem de parâmetros
• alocação de estruturas
• leitura e escritura em campos de estruturas

43
Prolog x programação imperativa 2

• Estrutura de dados única termo Prolog
• variáveis lógicas sem tipo estático
• Controle implícito built-in na estrategia de
  resolução, ex Em programação imperativa
• procedure c(E)
• const e0tipoE0
• var EtipoE, S0tipoS0, l1tipo-I1, S1tipoS1
• do if E e0 then do S0 call p0(e0) return
  S0 end
• else do I1 call p1(E) S1 call
  p2(E,l1) return S1 end
• end
• Em Prolog
• c(e0,S0) - p0(e0,S0).
• c(E,S1) - p1(E,I1), p2(E,I1,S1).

44
Prolog x programação funcional 1

• Matematicamente, predicado relação
• não-determinismo
• respostas múltiplas (disponíveis por
  backtracking),
• unificação e busca built-in,
• livra o programador da implementação do controle
• bi-direcionalidade
• cada argumento pode ser entrada ou saída,
  dependendo do contexto de chamada,
• única definição para usos diferentes
  verificador, instanciador, resolvedor de
  restrições, enumerador.
• integração imediata com BD relacional

45
Prolog x programação funcional 2

• Append em Haskell
• append L L
• append HT L H append T L
• ?- append(a,b,c,d)
• a,b,c,d
• Append em Prolog
• append(,L,L).
• append(HT1,L,HT2) - append(T1,L,T2).
• ?- append(a,b,c,d,R).
• R a,b,c,d.
• Append relacional codifica 8 funções

46
Vários usos do mesmo predicado

• verificador
• ?- append(a,b,c,a,b,c). -gt yes.
• ?- append(a,b,c,a). -gt no.
• instanciador
• ?- append(a,b,c,R). -gt R a,b,c.
• ?- append(H,c,a,b,c). -gt H a,b.
• resolvedor de restrições
• ?- append(X,Y,a,b,c). -gt X , Y a,b,c
• -gt X a,
  Y b,c ...
• enumerador
• ?- append(X,Y,Z). -gt X , Y , Z
• -gt X _, Y ,
  Z _ ...

47
Prolog x programação OO

• Funcionalidades built-in
• unificação e busca
• - tipos, herânça e encapsulação
• Ontologicalmente
• Entidade Atómica (EA) em OO, valor de tipo
  built-in
• em Prolog,
  átomo (argumento ou predicado)
• Entidade Composta (EC) em OO, objeto
• em Prolog,
  fato
• Relação simples entre EC e EA em OO, atributo de
  tipo built-in
• 
  em Prolog, posição em um predicado
• Relação simples entre ECs em OO, atributo de
  tipo objeto
• em
  Prolog, predicado
• Relação complexa entre entidades em OO, método
• 
  em Prolog, conjunto de regras

48
Prolog x programação OO exemplo

• Em OO
• ptsubclass_of planobj
• attrsX inst_of int, Y inst_of int
• metsright(Pt inst_of pt) return self.X gt
  Pt.X
• pt1inst_of pt attrsX 0, Y 0
• pt2inst_of pt attrsX 1, Y 1
• ?- pt1.right(pt2) -gt no.
• Em Prolog
• pt(0,0).
• pt(1,1).
• planobj(pt(_,_)).
• right(pt(X1,_),pt(X2,_) - X1 gt X2.
• ?- right(pt(0,0),pt(1,1)). -gt no.

49
Programação em Lógica Disciplina Eletiva de
Graduação e Pós-Graduação

• Prolog aprofundado
• Programação por resolução de restrições a base
  lógica (Constraint Logic Programming)
• extensão de Prolog com resoluções de inequações e
  equações
• restrições quantitativas (N, Z, R, C) ou
  qualitativas (tipos, ontologias)
• Escalonamento, raciocínio espacial, otimização,
  automação industrial, CAD/CAM, música
  computacional
• Programação em lógica funcional
• Programação em lógica orientada a objetos
• Programação multiparadigma a base lógica
• lógica restrições funcional OO
• todo a IA e mais !

50
Programação em Lógica Disciplina Eletiva de
Graduação e Pós-Graduação

• Programação em lógica para engenharia de software
• especificação formal ? prototipágem rápido
• aceleração do modelo de desenvolvimento em
  espiral
• Programação em lógica probabilista e bayesiana
• raciocínio com incerteza
• Programação em lógica indutiva
• aprendizagem de máquina, agentes adaptativos,
  mineração de dados, descoberta de conhecimento
  em BD,programação automática, bio-informática
• Programação em lógica multiagentes
• sistemas inteligentes distribuídos
• comercio eletrônico
• jogos, competição de futebol de robôs

51
Programação em Lógica Disciplina Eletiva de
Graduação e Pós-Graduação

• Bancos de dados dedutivos
• descoberta de conhecimento em BD, sistemas
  especialistas de grande porte, servidores de
  conhecimento ontológico
• Bancos de dados dedutivos orientada a objetos
• Bancos de dados dedutivos temporais
• Bancos de dados de restrições
• GIS, BD espaciais, BD espaço-temporais,
  integração de dados e interoperablidade
• Bancos de dados de restrições orientada a objetos
• toda a IA de grande escala e mais !
• Bancos de dados probabilistas
• BD de sensores, data warehousing, integração de
  dados com fontes não confiáveis ou mutualmente
  inconsistentes,

52
Programação em Lógica Disciplina Eletiva de
Graduação e Pós-Graduação

• Gramáticas lógicas
• Parser e gerador de linguagem built-in em Prolog
• Basta desenvolver gramática (i.e., como com lex e
  yacc)
• Mineração da web, extração de informação na
  Internet, compilação
• tradução automática, geração automática de
  resumos, chatterbots
• APIs Prolog/Java e Prolog/XML
• sistemas de informação inteligentes distribuídos
  e heterogêneos a infra-estrutura web
• integração de dados, interoperabilidade entre
  sistemas, mediadores, data warehousing
• comercio eletrônico
• agentes inteligentes de recuperação,
  classificação, extração e notificação de
  informação na web, na Internet, em Intranet
• inteligência na computação pervasiva
• toda a IA embutida e mais !

53
Programação em Lógica Disciplina Eletiva de
Graduação e Pós-Graduação

• Aplicação fio condutor para ilustração dos
  conceitos

54
Programação em Lógica Disciplina Eletiva de
Graduação e Pós-Graduação
55
Exercícios

• A terrível novela
• em lógica da 1a ordem
• em Prolog
• O banco de dados acadêmico
• em Prolog
• em lógica da 1a ordem
• A curiosidade matou o gato? em Prolog
• Coloração de mapa em Prolog

56
A terrível novela requisitos em inglês

• 1. A soap opera is a TV show whose characters
  include a husband, a wife and a mailman such
  that
• 2. the wife and the mailman blackmail each other
• 3. everybody is either alcoholic, drug addict or
  gay
• 4. Dick is gay, Jane is alcoholic and Harry is a
  drug addict
• 5. the wife is always an alcoholic and the
  long-lost sister of her husband
• 6. the husband is always called Dick and the
  lover of the mailman
• 7. the long-lost sister of any gay is called
  either Jane or Cleopatra
• 8. Harry is the lover of every gay
• 9. Jane blackmails every drug addicted lover of
  Dick
• 10. soap operas are invariably terrible!
• 0. Who are the characters of a terrible TV show?

57
O BD acadêmico requisitos em inglês

• 1. Bob is 40 and the manager of the CS
  department.
• 2. His assistants are John and Sally.
• 3. Marys highest degree is an MS and she works
  at the CS department.
• 4. She co-authored with her boss and her
  friends, John and Sally, a paper published in the
  Journal of the ACM.
• 5. Phil is a faculty, who published a paper on
  F-Logic at a Conference of the ACM, jointly with
  Mary and Bob.
• 6. Every faculty is a midaged person who writes
  article, makes in the average 50,000 a year and
  owns a degree of some kind, typically a PhD.
• 7. One is considered midage if one is between 30
  and 50 years old.
• 8. A facultys boss is both a faculty and a
  manager.
• 9. Friends and children of a person are also
  persons.

• 10. Every department has a manager who is an
  employee and assistants who are both employees
  and students
• 11. A boss is an employee who is the manager of
  another employee of the same department.
• 12. A joint work is a paper that is written by
  two faculties
• 13. There are three types of papers technical
  reports, journal papers and conference papers
• 0a Who are the midaged employees of the CS
  department and who are their boss?
• 0b Who published jointly with Mary in the
  Journal of the ACM?
• 0c Where did Mary published joint work with
  Phil?

58
A curiosidade matou o gato?

• Requisitos em inglês
• 1. Jack owns a dog.
• 2. Every dog owner is an animal lover.
• 3. No animal lover kills an animal.
• 4. Either Jack or curiosity killed Tuna
• 5. Tuna is a cat
• 0. Did curiosity kill the cat?

• Em L1
• 1. x Dog(x) Ù Owns(Jack,x)
• 2. "x (y Dog(y) Ù Owns(x,y)) Þ AnimalLover(x)
• 3. "x AnimalLover(x) Þ "y Animal(y) Þ ØKills(x,y)
• 4. Kills(Jack, Tuna) Ú Kills(Curiosity, Tuna)
• 5. Cat(Tuna)
• 6. "x Cat(x) Þ Animal(x)
• 0. Kills(Curiosity,Tuna)

59
Coloração de mapa

• Colorir mapa tal que
• países adjacentes
• de cores diferentes

• Instância de problema de resolução de restrições

B
A
B
A
C
C
D
D
F
E
F
E