邏輯程序的回答集存在性理論與應用問題研究.pdf

1、回答集編程(Answer Set Programming, ASP)的出現(xiàn)是非單調推理領域的突破性成果,其理論基礎是Gelfond和Lifschitz提出的回答集語義。目前,ASP在規(guī)劃、診斷、行動推理、智能機器人的規(guī)劃與決策以及航空火箭的決策等領域均已得到廣泛應用。為了更有效的利用ASP,國內外眾多學者對ASP的性質及應用進行了廣泛的研究。本文對邏輯程序回答集的存在性和ASP在知識表示和推理方面的應用進行了探索和研究。課題得到了國家自

2、然科學基金( No.60803033)和廣西研究生科研創(chuàng)新項目資助(No.2010105950812M28)。論文研究內容分為三部分:
　　1)邏輯程序回答集存在性判斷。判斷邏輯程序回答集的存在性是回答集求解器設計的一個關鍵技術,其判斷的準確性直接關系到回答集求解的效率,因而成為ASP研究中的一個熱點問題。目前利用否定圈邊數(shù)的奇偶性來判斷回答集存在性的方法還具有一定的局限性,無法全面準確地判斷回答集的存在性。針對該問題,提出了一種

3、基于否定圈的新的回答集存在性判斷方法,該方法可以判斷非分層邏輯程序回答集是否存在,給出了該判斷方法的實現(xiàn)框架,證明了該方法的正確性,并以實例分析說明了該方法的有效性。
　　2)ASP在全局數(shù)據流分析(Global Data Flow Analysis, GDFA)中的應用。數(shù)據流分析(Data Flow Analysis, DFA)是軟件工程中非常重要的任務之一,在程序驗證、編譯優(yōu)化、程序理解等方面起著重要的作用。當前方法在對不同

4、程序設計語言編寫的程序進行數(shù)據流分析時,需根據各種語言的特征開發(fā)相應的分析軟件,軟件代碼和相關信息的重用度較低,造成極大資源浪費。研究發(fā)現(xiàn)以知識表示為基礎的方法在解決具體問題時不僅具有較高的效率,且只需要改變問題的描述部分,即可適應具有不同語法結構程序的數(shù)據流分析,從而降低程序分析工具開發(fā)的周期,使分析工作變得簡單。本文提出了一種基于ASP的GDFA方法,并設計實現(xiàn)了一套基于ASP的數(shù)據流分析系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中,只需要輸入合法的SimC程

5、序,所有DFA所需的知識均能自動生成。實驗表明該方法具有較高的執(zhí)行效率。
　　3)ASP在裝配序列規(guī)劃中的應用。本文提出一種基于ASP的機械裝配序列規(guī)劃(Mechanical Assembly Sequence Planning,MASP)方法。該方法表明,將ASP程序劃分為EDB(Extensional Datanase, EDB)和IDB(Intensional Database, IDB)可提高知識的重用度,即:擁有相同的零

6、件數(shù)目的裝配體可以共享IDB。實驗分析表明,該方法具有較高的時間效率和空間效率。另外,當一個機械裝配體零件數(shù)目增多時,裝配問題的復雜度程急劇增加,因此單純的利用裝配序列規(guī)劃方法在有限的時間內無法生成大型裝配體的裝配規(guī)劃序列。子裝配體識別(Subassembly Identification, SI)技術可將大型的裝配體中的部分零件轉化為少數(shù)子裝配體,從而降低裝配過程的計算復雜性。為此,本文提出了一種基于ASP的子裝配體識別技術,以必要的