lógica
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Apuntes de la asignatura "Ingeniería de los Sistemas Basados en el Conocimiento" impartida por José Carlos Cortizo en la UEMTRANSCRIPT
ISBC: Tema 3Lógica
José Carlos Cortizo Pérez http://www.esp.uem.es/jccortizo [email protected]
Departamento de Sistemas Informáticos Escuela Superior Politécnica Universidad Europea de Madrid
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica
Lógica, transfondo histórico
Silogismo lógico
Lógica Escolástica
Redes Semánticas
Razonamiento Automático
Lógica Proposicional
Lógica de Predicados
Índice del tema
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica
Deriva del griego Λογικός
que significa razón
La lógica es la ciencia encargada de estudiar el pensamiento a través de las Formas Mentales
Se considera que Aristóteles fue el que fundó la Lógica como un medio de conocimiento
José Carlos Cortizo Pérez
Definición
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica
En el siglo V a.C. Sócrates levantó una gran controversia declarando que “solo se que no se nada”
Esto chocó profundamente con la autosatisfacción de la gente que declaraba conocer el conocimiento fundamental acerca de temas como la verdad, belleza, virtud o justicia
Recreando los procesos dialécticos de Sócrates, su discípulo Platón estableció los fundamentos de la gnoseología (epistemeología)
José Carlos Cortizo Pérez
Transfondo histórico
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica
Aristóteles (discípulo de Platón) llevó el énfasis de la filosofía desde la naturaleza del conocimiento al problema (más práctico) de la Representación del Conocimiento
El resultado del trabajo de Aristóteles fue una enciclopedia de todo el conocimiento de su época
José Carlos Cortizo Pérez
Transfondo histórico
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica
Pero antes de poder recopilar todo este conocimiento, Aristóteles tuvo que inventar términos para representar gran parte del mismo
Lógica
Física
Metafísica
etc.José Carlos Cortizo Pérez
Transfondo histórico
José Carlos Cortizo Pérez
Silogismo Lógico
Además de definir la terminología y hacer una recopilación del conocimiento, Aristóteles desarrolló la lógica como un método preciso para razonar acerca del conocimiento
Inventó el Silogismo como un patrón consistente en 3 partes para representar deducciones lógicas
José Carlos Cortizo Pérez
José Carlos Cortizo Pérez
Silogismo Lógico
Si todas las plantas de hoja ancha son caducas
y todas las parras tienen la hoja ancha
entonces todas las parras son caducas.
José Carlos Cortizo Pérez
Ejemplo
José Carlos Cortizo Pérez
Silogismo Lógico
Si todas las plantas de hoja ancha son caducas
y todas las parras tienen la hoja ancha
entonces todas las parras son caducas.
José Carlos Cortizo Pérez
EjemploPremisa mayor
José Carlos Cortizo Pérez
Silogismo Lógico
Si todas las plantas de hoja ancha son caducas
y todas las parras tienen la hoja ancha
entonces todas las parras son caducas.
José Carlos Cortizo Pérez
EjemploPremisa menor
José Carlos Cortizo Pérez
Silogismo Lógico
Si todas las plantas de hoja ancha son caducas
y todas las parras tienen la hoja ancha
entonces todas las parras son caducas.
José Carlos Cortizo Pérez
EjemploConclusión
José Carlos Cortizo Pérez
Silogismo Lógico
Si el que se cumpla A implica que se cumpla B, y que se cumpla B implica que se cumpla C, entonces el que se cumpla A implica que se cumpla C
Si el que se cumpla A implica que se cumpla B, y que se cumpla B implica que se no se cumpla C, entonces el que se cumpla A implica que no se cumpla C
José Carlos Cortizo Pérez
Formalización
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
Los escolásticos clasificaron los silogísmos aristotélicos para hacerlos más fáciles de recordar
A: Universal afirmativo: Todo A es B
I: Particular afirmativo: Algún A es B
E: Universal negativo: Ningún A es B
O: Particular negativo: Algún A no es B
José Carlos Cortizo Pérez
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
Combinando, surgen patrones:
bArbArA: A-A-A
Todas las plantas de hoja ancha son caducastodas las viñas son de hoja anchaentonces, todas las viñas son caducas
José Carlos Cortizo Pérez
Patrones
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
Combinando, surgen patrones:
bArbArA: A-A-A
José Carlos Cortizo Pérez
Patrones
Todo M es PTodo S es MTodo S es P
Todas las plantas de hoja ancha son caducasTodas las viñas tienen la hoja anchaEntonces todas las viñas son caducas
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
cElArEnt: E-A-E
José Carlos Cortizo Pérez
Patrones
Ningún M es PTodo S es MNingún S es P
Nada con aspecto distraído es un elefanteTodos los profesores tienen aspecto distraídoEntonces ningún profesor es un elefante
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
dArII: A-I-I
José Carlos Cortizo Pérez
Patrones
Todo M es PAlgún S es MNingún S es P
Todos los trailers tienen 18 ruedasAlgún IBECO es trailerEntonces, algún IBECO tiene 18 ruedas
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
fErIO: E-I-O
José Carlos Cortizo Pérez
Patrones
Ningún M es PAlgún S es MAlgún S es no-P
Ningún Corvette es un trailerAlgún Chevrolet es un CorvetteEntonces, algún Chevrolet no es un trailer
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Escolástica
Muchás más figuras
cEsArE
cAmEstrEs
fEstInO
bArOcO
etc.
José Carlos Cortizo Pérez
Patrones
José Carlos Cortizo Pérez
Redes Semánticas
Además de las notaciones lineales para la lógica, se han desarrollado notaciones gráficas
La primera red semántica surgió como un comentario al margen sobre las categorías de Aristóteles, de la mano del filósofo Porfirio, formando el conocido árbol del conocimiento de Porfirio
José Carlos Cortizo Pérez
José Carlos Cortizo Pérez
Redes Semánticas
José Carlos Cortizo Pérez
Árbol de Porfirio
José Carlos Cortizo Pérez
Redes Semánticas
Una red semántica (también denominado esquema de representación en Red) es una forma de representación de conocimiento lingüístico en la que...
Los nodos son conceptos
Los enlaces entre nodos son relaciones entre conceptos
Estas redes toman la forma de grafos
José Carlos Cortizo Pérez
José Carlos Cortizo Pérez
Redes Semánticas
José Carlos Cortizo Pérez
José Carlos Cortizo Pérez
Redes Semánticas
Existen diversos tipos de relaciones semánticas como son
Hiponimia (instancia concreta, p.e. un hipónimo de coche es descapotable)
Hiperonimia (generalización)
Meronimia (relación de pertenencia, es-parte-de)
Sinonímia (relación de equivalencia)
etc.José Carlos Cortizo Pérez
José Carlos Cortizo Pérez
Razonamiento Automático
El primer acercamiento al razonamiento automático fueron los discos rotatorios de Ramon Lull, aplicando el ineficiente algoritmo de Generar y Probar
José Carlos Cortizo Pérez
Primer acercamiento
José Carlos Cortizo Pérez
Razonamiento Automático
En el siglo XVII, Leibniz diseñó la primera calculadora mecánica, así como utilizó matemáticas para formalizar los patrones del silogismo
Leibniz asignó números primos a conceptos primitivos y los multiplicó para derivar conceptos compuestos
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Matemática
José Carlos Cortizo Pérez
Razonamiento Automático
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Matemática
material = 3
animado = 7
sensitivo = 13
racional = 19
inmaterial = 5
inanimado = 11
insensitivo = 17
irracional = 23
substancia = 2
José Carlos Cortizo Pérez
Razonamiento Automático
Ya que Cuerpo es sustancia y material, su número será 6 = 2 x 3
El número para Mineral será 66 = 2 x 3 x 11
El número para Humano será 10.374 = 2 x 3 x 7 x 13 x 19
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Matemática
José Carlos Cortizo Pérez
Razonamiento Automático
Esto permite distintos tipos de razonamiento:
Para saber si algo pertenece a una clase, basta con ver si es divisible por el valor de la clase
Humano/Mineral = 10.374/66 != 0
Ningún humano es mineral
Humano/Cuerpo = 10.374/6 != 0
Todo humano es cuerpoJosé Carlos Cortizo Pérez
Lógica Matemática
José Carlos Cortizo Pérez
Razonamiento Automático
Esto permite también modelar el silogismo lógico
El numero para “planta de hoja ancha” es divisible por el número para “caduca”
El número para “viña” es divisible por el número para “planta de hoja ancha”
Entonces, el número para “viña” es divisible por el número para “caduca”
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica Matemática
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Estudia
las proposiciones o sentencias lógicas
sus posibles evaluaciones de verdad
en el caso ideal, su nivel absoluto de verdad
José Carlos Cortizo Pérez
Introducción
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Es un enunciado declarativo que puede ser verdadero o falso, pero no ambos a la vez
Se representan mediante variables formalizadas como letras
Se pueden componer proposiciones mediante la aplicación de operadores. Las fórmulas, en función de su tabla de verdad
Tautología: Proposición siempre verdadera
Contradicción: Proposición siempre falsa
Contingencia: Proposición que puede ser v o fJosé Carlos Cortizo Pérez
Proposición
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
El alfabeto está constituido de los siguientes símbolos
Símbolos de puntuación: (, )
Símbolos de verdad: true, false
Símbolos proposicionales: P, Q, R, P1
Conectivos: ¬, ⋀, ⋁, →, ↔
José Carlos Cortizo Pérez
Sintaxis
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Fórmulas bien formadas
(Q ⋀ P)
true
¬ P
(Q ⋀ P) →(R ⋁(S ⋀ Q))
José Carlos Cortizo Pérez
Sintaxis
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Fórmulas mal formadas
(Q P ⋀)
true →
P ¬
José Carlos Cortizo Pérez
Sintaxis
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Orden de predecencia de los operadores
(menor prec) ¬, ⋀, ⋁, →, ↔ (mayor prec)
Así pues, la fórmula
(((Q ⋀ P) ⋁ (¬ S)) → Q)
Queda resumida en
Q ⋀ P ⋁ ¬ S→ QJosé Carlos Cortizo Pérez
Sintaxis
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Esta función es la encargada de asociar un valor (v o f) a una fórmula dada
Para poder asociar este valor, necesitamos aplicar las tablas de verdad a los conectivos
José Carlos Cortizo Pérez
Función de interpretación
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
José Carlos Cortizo Pérez
Tablas de verdad
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
Lógica: Si Sócrates es hombre y todos los hombres son mortales, entonces Sócrates es mortal
Definición: Si Carlos es soltero, entonces no es casado
Causal: Si llueve, entonces el tejado se moja
Discurso: Si Hitler era un genio, entonces soy tío de un chimpancé
José Carlos Cortizo Pérez
Tipos de implicación
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
¬ ( p ∧ q ) = ( ¬ p ) ∨ ( ¬ q )
¬ ( p ∨ q ) = ( ¬ p ) ∧ ( ¬ q )
¬ ¬ p = p
José Carlos Cortizo Pérez
Reglas de equivalencia
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
La lógica proposicional nos proporciona formas de argumentación que, a pesar de ser simples, nos permiten argumentar y razonar
Modus ponendo ponens (Modus ponens)
Modus tollendo tollens (Modus tollens)
José Carlos Cortizo Pérez
Argumentación
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
El Modus Ponens es una argumentación simple que se refiere a la afirmación del antecedente
Es una regla simple de inferencia que dice
Si P, entonces Q
y P
concluimos Q
José Carlos Cortizo Pérez
Modus ponens
Si llueve se moja mi coche
Está lloviendo
Mi coche se está mojando
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
El Modus tollens se refiere a una prueba por contraposición
Es una regla simple de inferencia que dice
Si P, entonces Q
y no Q
concluimos que no P
José Carlos Cortizo Pérez
Modus tollens
Si llueve se moja mi coche
Mi coche está seco
No llueve
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica proposicional
La lógica proposicional nos permite modos básicos de inferencia
Pero es poco expresiva y flexible
José Carlos Cortizo Pérez
Conclusiones
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica de predicados
La lógica de predicados estudia las frases declarativas con mayor grado de detalle que la lógica proposicional
Considera la estructura interna de las proposiciones
Tomando como elemento básico los objetos y las relaciones entre los objetos, así que distingue entre
Qué se afirma (predicado o relación)
De quién se afirma (objeto)José Carlos Cortizo Pérez
Introducción
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica de predicados
El alfabeto de la lógica de predicados está formado por
Conjunto de símbolos de variables: x, y, z, x1, y1, ..., xn, zn
Conjunto de símbolos constantes: a, b, c, a1, b1, ..., an, bn
Conjunto de letras de función: f, g, h, f1, g1, h1, ...
Conjunto de letras de predicado: P, Q, R...
José Carlos Cortizo Pérez
Sintaxis
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica de predicadosTambién contamos con conectivas
Las mismas que usamos para la lógica de predicados
¬, ⋀, ⋁, →, ↔
Más cuantificadores
∀ Cuantificador universal
∃ Cuantificador existencial
Y símbolos de puntuación: (, ) José Carlos Cortizo Pérez
Sintaxis
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica de predicados
“Todos los estudiantes de informática son listos”
I(x) = “x es estudiante de informática”
L(x) = “x es listo”
El resultado quedaría
∀x(I(x)➝L(x))
José Carlos Cortizo Pérez
Ejemplo práctico
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica de predicados
“Todas las modelos son guapas, Lucía es modelo, luego Lucía es guapa”
(∀x(Modelo(x)➝Guapa(x))∧Modelo(Lucía))➝Guapa
(Lucía)
En proposicional no podríamos modelarlo
José Carlos Cortizo Pérez
Más ejemplos
José Carlos Cortizo Pérez
Lógica de predicados
Una fórmula es satisfacible si existe por lo menos una interpretación y una atribución de valores a las variables libres, que resulta verdadera
Un modelo es una interpretación que satisface una fórmula para cualquier atribución de valores a las variables libres
Una fórmula es una tautología si es verdad para toda interpretación y atribución de valores a las variables
Una fórmula es una contradicción si no existe ninguna interpretación y atribución de valores que sea verdadera
José Carlos Cortizo Pérez
Interpretación
José Carlos Cortizo Pérez
¿Alguna pregunta?
José Carlos Cortizo Pérez
Bibliografía
Libro 1: Aristóteles, “Metafísica”
Capítulo 1: John F. Sowa, “Knowledge Representation: Logical, Philosophical and Computational Foundations”
En la red: José E. Labra Gayo y Daniel Fernández Lanvin, “Cuaderno didáctico, Lógica de Predicados”
Específica