首先我們先了解什么是人工智能語言

人工智能（AI）語言是一類適應(yīng)于人工智能和知識工程領(lǐng)域的、具有符號處理和邏輯推理能力的計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)語言。能夠用它來編寫程序求解非數(shù)值計(jì)算、知識處理、推理、規(guī)劃、決策等具有智能的各種復(fù)雜問題。典型的人工智能語言主要有LISP、Prolog、Smaltalk、C++等。

一般來說，人工智能語言應(yīng)具備如下特點(diǎn)：

?具有符號處理能力（即非數(shù)值處理能力）；

?適合于結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)，編程容易；

?具有遞歸功能和回溯功能；

?具有人機(jī)交互能力；

?適合于推理；

?既有把過程與說明式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)混合起來的能力，又有辨別數(shù)據(jù)、確定控制的模式匹配機(jī)制。

人們可能會問，用人工智能語言解決問題與傳統(tǒng)的方法有什么區(qū)別呢？

傳統(tǒng)方法通常把問題的全部知識以各種的模型表達(dá)在固定程序中，問題的求解完全在程序制導(dǎo)下按著預(yù)先安排好的步驟一步一步（逐條）執(zhí)行。解決問題的思路與馮。諾依曼式計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)相吻合。當(dāng)前大型數(shù)據(jù)庫法、數(shù)學(xué)模型法、統(tǒng)計(jì)方法等都是嚴(yán)格結(jié)構(gòu)化的方法。

對于人工智能技術(shù)要解決的問題，往往無法把全部知識都體現(xiàn)在固定的程序中。通常需要建立一個(gè)知識庫（包含事實(shí)和推理規(guī)則），程序根據(jù)環(huán)境和所給的輸入信息以及所要解決的問題來決定自己的行動，所以它是在環(huán)境模式的制導(dǎo)下的推理過程。這種方法有極大的靈活性、對話能力、有自我解釋能力和學(xué)習(xí)能力。這種方法對解決一些條件和目標(biāo)不大明確或不完備，（即不能很好地形式化，不好描述）的非結(jié)構(gòu)化問題比傳統(tǒng)方法好，它通常采用啟發(fā)式、試探法策略來解決問題。

那么Lisp和Prolog哪個(gè)更值得學(xué)習(xí)，哪個(gè)功能更強(qiáng)大

自從五十年代麻省理工學(xué)院研制出LlSP以來，LISP一直是美國的主要人工智能語言。Prolog是七十年代初在歐洲研制出來的，為歐洲人工智能研究者所選用的語言。此外，日本第五代機(jī)計(jì)劃也選用Prolog作為它的軟件開發(fā)語言。在加利福尼亞州Calabasas的Hughes研究所Corporate人工智能中心幫助開發(fā)內(nèi)部專家系統(tǒng)的老科學(xué)家Douglas Partridge 預(yù)言，“這是一個(gè)復(fù)雜的問題，它所牽涉的許多事情，即使不影響八十年代后幾年，也會影響下五年的工業(yè)?！彼J(rèn)為，以Prolog 及其方言為代表的邏輯程序設(shè)計(jì)正潛入美國人工智能領(lǐng)域。但是，他懷疑，這種語言能否“與人們在研制專家系統(tǒng)時(shí)要用的問題求解方法一致。

LISP的許多鼓吹者很不相信Prolog。他們難以捉摸日本人為什么選用Prolog開發(fā)第五代機(jī)的軟件。有人說，“日本人犯了一個(gè)嚴(yán)重的錯(cuò)誤。Prolog 是研究問題的好工具，它太受其先天結(jié)構(gòu)的限但對一些重要應(yīng)用，

制。”越來越多的美國人轉(zhuǎn)向Prol0B這一事實(shí)表明，持這種態(tài)度是由于一般錯(cuò)誤地理解了Prolog與邏輯程序設(shè)計(jì)。有些研究人員花了數(shù)年時(shí)間學(xué)習(xí)LSP，因此對它很有感情。

兩種語言并非都人人中意，避開lisp與prolog之爭不談，對這兩個(gè)語言的常處于短處的看法是一致的。開發(fā)prolog軟件的Quintus計(jì)算機(jī)公司軟件技術(shù)董事長William Kornfeld 說，“prolog用起來很簡單，用他編程要比用lisp容易得多。Lisp是一個(gè)非常復(fù)雜的語言，要求程序員極其熟練”然而他指出，在最初設(shè)計(jì)prolog的時(shí)候，某些決策限制了他所擅長處理的問題類....”。關(guān)于Lisp和Prolog區(qū)別以及爭議我將在下文進(jìn)行分析。

關(guān)于LISP語言

（1）LISP具有和圖靈機(jī)相同的（也就是理論上最高的）計(jì)算能力;在計(jì)算機(jī)科學(xué)的可計(jì)算理論中，人們已經(jīng)證明遞歸函數(shù)和圖靈機(jī)具有相同的（也就是理論上最高的）計(jì)算能力，通常指的是自然數(shù)集上的遞歸函數(shù)。這個(gè)結(jié)論對符號集上的遞歸函數(shù)也成立。J.McCarthy在LISP中設(shè)計(jì)了一套符號處理函數(shù)，它們具有符號集上的遞歸函數(shù)的計(jì)算能力，因此原則上可以解決人工智能中的任何符號處理問題。

（2）數(shù)據(jù)類型的唯一性，程序與數(shù)據(jù)的一致性;LISP的數(shù)據(jù)類型和句法結(jié)構(gòu)簡單，甚至簡單到具有唯一性和一致性：其數(shù)據(jù)和程序的表現(xiàn)形式是一樣的， 都是用S-表達(dá)式一種形式?；镜臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是表（表是S-表達(dá)式的特例）。

（3）數(shù)據(jù)和程序的 等價(jià)性;LISP的數(shù)據(jù)和程序不僅類型一致，而且作用也等價(jià)；即：程序可作為數(shù)據(jù)被處理，數(shù)據(jù)也可作為程序來執(zhí)行。

（4）LISP一切功能由函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，程序的運(yùn)行就是求值；LISP程序的通常形式是一串函數(shù)定義，其后跟著一串帶有參數(shù)的函數(shù)調(diào)用，函數(shù)之間的關(guān)系只是在調(diào)用執(zhí)行時(shí)才體現(xiàn)出來。

（5）LISP語言的控制結(jié)構(gòu)以遞歸為主；大多數(shù)語言使用的控制結(jié)構(gòu)是以循環(huán)為主的，有的程序語言允許遞歸，而LISP以遞歸形式為主。遞歸是LISP能力的源泉。當(dāng)然現(xiàn)在LISP也有循環(huán)結(jié)構(gòu)和迭代。（6）原子可以有任意多個(gè)值（特性值）；LISP非常重要的一個(gè)特點(diǎn)是每個(gè)文字原子許多特性，每個(gè)特性有一個(gè)特性表及對應(yīng)的特性值。由于原子的多值性給使用者帶來很多方便，給問題表示帶來好處，使LISP很好用。

（7）LISP具有表的結(jié)構(gòu)形式和規(guī)模的靈活性，不必預(yù)先設(shè)定；

（8）具有收集無用單元的功能。

關(guān)于 prolog語言

（1）WHAT型語言；Prolog 由程序設(shè)計(jì)的“How to do the Job”向 “What you want to do”前進(jìn)一步。用戶只要說明已知事實(shí)是什么，定義規(guī)則（說明對象間的關(guān)系），再告訴要解決的問題是什么（詢問）就行了，不必告訴計(jì)算機(jī)如何一步一步做，問題的求解是通過Prolog的內(nèi)部機(jī)制自動生成。

（2） 基于一階謂詞邏輯，既有堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)，又有較強(qiáng)的表現(xiàn)能力；Prolog的文法簡單，描述能力強(qiáng)，更接近于自然語言，程序易寫易讀，程序量小。

（3） Prolog自動實(shí)現(xiàn)模式匹配（合一功能），自動回溯，這兩種是人工智能系統(tǒng)中常用的基本操作；

（4）內(nèi)部的回溯能力及不確定性使Prolog對同一個(gè)問題可給出多個(gè)解；Prolog具有不確定的原因有二個(gè)：①過程性的不確定性：Prolog謂詞調(diào)用是用模式匹式、自頂向下的深度優(yōu)先搜索自動回溯策略，當(dāng)變元值不滿足謂詞時(shí)產(chǎn)生回溯，求得變元之另一值，如此下去直到謂詞為真；②變元特性的不確定性：系指謂詞中變元既可用來作輸入變元又可作輸出變元的這種性質(zhì)。變元特性的非確定性引起提問方式的多樣性，增強(qiáng)了交互能力（會話能力）。過程的不確定性和變元特性的不確定性，這是傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言以及另一種AI語言LISP所不具備的智能特性。

（5）Prolog的數(shù)據(jù)和程序的統(tǒng)一，Prolog提供了一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)--項(xiàng)（term），用來構(gòu)造數(shù)據(jù)和程序。數(shù)據(jù)和程序并沒有明顯區(qū)別，同樣存在數(shù)據(jù)庫中。并且提供了修改數(shù)據(jù)庫的指令ADDCL和DELCL，在程序執(zhí)行中，可以自行修改數(shù)據(jù)、改變控制，因而可以編制能自行修改程序和數(shù)據(jù)的程序，為實(shí)現(xiàn)某些智能提供了方便；

（6）遞歸是Prolog語言的重要特點(diǎn)之一。

缺點(diǎn)：（1）在編譯系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)問題上，在執(zhí)行效率低問題上，在系統(tǒng)開銷大的問題上，Prolog遇到了比LISP更大的困難;由于深度優(yōu)先算法，由于控制機(jī)制具有普遍性，由于遞歸和自動回溯，Prolog程序中間變量過多嚴(yán)重浪費(fèi)內(nèi)存，對具體的問題不免有多余的回溯，因而浪費(fèi)了較多的機(jī)器時(shí)間和空間，降低了效率。

（2） 大型的Prolog程序調(diào)試不容易；Prolog算法都是深度優(yōu)先搜索和自動回溯，在程序執(zhí)行過程中細(xì)節(jié)由系統(tǒng)內(nèi)部掌握，減少了人設(shè)計(jì)控制的工作。但反過來，用戶很難或根本無法控制算法的細(xì)節(jié)，對程序控制的唯一途徑是通過“cut”操作（但cut影響了prolog的完備性）。因此大型prolog程序比LISP程序調(diào)試?yán)щy得多。

（3） Prolog的“not”是“失敗的not”，不是邏輯否定，只有在封閉世界假設(shè)基礎(chǔ)上才能認(rèn)為是邏輯否定。Prolog對量詞的處理也不夠。它視所有規(guī)則前面有對規(guī)則中所有變元的全稱量詞，而視詢問公式前有對詢問中變元的存在量詞。但實(shí)際應(yīng)用中封閉世界假設(shè)不一定合適。

（4） Prolog是描述笥語言，處理的是關(guān)系，因而在過程性控制方面局限性較大。但目前不少國家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Prolog和LISP語言之間或它們與傳統(tǒng)語言之間的轉(zhuǎn)換接口。所以在過程控制方面也有推廣使用Prolog的，例如PC-Prolog。又如，POPLOG是LISP、PROLOG和POP-11的混合物，其中允許這三種語言寫的程序互相調(diào)用。也有以一種程序設(shè)計(jì)風(fēng)范為主、引進(jìn)并兼顧另一種風(fēng)范的，例如LOGLISP（以LISP結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，加進(jìn)邏輯程序成分的）。

Prolog詳細(xì)介紹

Prolog（Programming in Logic的縮寫）是一種邏輯編程語言。它建立在邏輯學(xué)的理論基礎(chǔ)之上， 最初被運(yùn)用于自然語言等研究領(lǐng)域。現(xiàn)已廣泛的應(yīng)用在人工智能的研究中，可以用來建造專家系統(tǒng)、自然語言理解、智能知識庫等。同時(shí)對一些通常的應(yīng)用程序的編寫也很有幫助，能夠比其他的語言更快速地開發(fā)程序，因?yàn)樗木幊谭椒ǜ笫鞘褂眠壿嫷恼Z言來描述程序。

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Prolog概況及基本結(jié)構(gòu)分析

Prolog是當(dāng)代最有影響的人工智能語言之一，由于該語言很適合表達(dá)人的思維和推理規(guī)則，在自然語言理解、機(jī)器定理證明、專家系統(tǒng)等方面得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)成為人工智能應(yīng)用領(lǐng)域的強(qiáng)有力的開發(fā)語言。

盡管Prolog語言有許多版本，但它們的核心部分都是一樣的。Prolog的基本語句僅有三種，即事實(shí)、規(guī)則和目標(biāo)三種類型的語句，且都用謂詞表示，因而程序邏輯性強(qiáng)，文法簡捷，清晰易懂。另一方面，Prolog是陳述性語言，一旦給它提交必要的事實(shí)和規(guī)則之后，Prolog就使用內(nèi)部的演繹推理機(jī)制自動求解程序給定的目標(biāo)，而不需要在程序中列出詳細(xì)的求解步驟。

１、事實(shí)

事實(shí)用來說明一個(gè)問題中已知的對象和它們之間的關(guān)系。在Prolog程序中，事實(shí)由謂詞名及用括號括起來的一個(gè)或幾個(gè)對象組成。謂詞和對象可由用戶自己定義。

例如，謂詞likes（bill，book）。

是一個(gè)名為like的關(guān)系，表示對象bill和book之間有喜歡的關(guān)系。

２、規(guī)則

規(guī)則由幾個(gè)互相有依賴性的簡單句（謂詞）組成，用來描述事實(shí)之間的依賴關(guān)系。從形式上看，規(guī)則由左邊表示結(jié)論的后件謂詞和右邊表示條件的前提謂詞組成。

例如，規(guī)則 bird（X）：-animal（X），has（X，feather）。

表示凡是動物并且有羽毛，那么它就是鳥。

３、目標(biāo)（問題）

把事實(shí)和規(guī)則寫進(jìn)Prolog程序中后，就可以向Prolog詢問有關(guān)問題的答案，詢問的問題就是程序運(yùn)行的目標(biāo)。目標(biāo)的結(jié)構(gòu)與事實(shí)或規(guī)則相同，可以是一個(gè)簡單的謂詞，也可以是多個(gè)謂詞的組合。目標(biāo)分內(nèi)、外兩種，內(nèi)部目標(biāo)寫在程序中，外部目標(biāo)在程序運(yùn)行時(shí)由用戶手工鍵入。

例如問題 ？-student（john）。

表示“john是學(xué)生嗎？”

Prolog程序的簡單例子

以下兩個(gè)例子在Turbo Prolog 2.0環(huán)境下運(yùn)行通過。

［ 注：一個(gè)Turbo Prolog程序至少包括謂詞段、子句段和目標(biāo)段三項(xiàng)。目標(biāo)可以包含在程序中，也可以在程序運(yùn)行時(shí)給出。］

例1 誰是john的朋友？

predicates /*謂詞段，對要用的謂詞名和參數(shù)進(jìn)行說明*/

likes（symbol， symbol）

friend（symbol， symbol）

clauses /*子句段，存放所有的事實(shí)和規(guī)則*/

likes（bell，sports）。 /*前4行是事實(shí)*/

likes（mary，music）。

likes（mary，sports）。

likes（jane，smith）。

friend（john，X）：-likes（X，sports），likes（X，music）。 /*本行是規(guī)則*/

當(dāng)上述事實(shí)與規(guī)則輸入計(jì)算機(jī)后，運(yùn)行該程序，用戶就可以進(jìn)行詢問，如輸入目標(biāo)：

friend（john，X）

即詢問john的朋友是誰，，這時(shí)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行結(jié)果為：

X=mary （mary是john的朋友）

1 Solution （得到了一個(gè)結(jié)果）

程序運(yùn)行界面如下圖所示：

例2 漢諾塔問題：

有N個(gè)有孔的盤子，最初這些盤子都疊放在柱a上（如圖1），要求將這N個(gè)盤子借助柱b從柱a移到柱c（如圖2），移動時(shí)有以下限制：每次只能移動一個(gè)盤子；大盤不能放在小盤上。問如何移動？

該問題可以采用遞歸法思想來求解，其源程序?yàn)椋?/p>

predicates /*謂詞段*/

hanoi（integer）

move（integer，symbol，symbol，symbol）

inform（symbol，symbol）。

clauses /*子句段*/

hanoi（N）：-move（N，a，b，c）。

move（1，A，_，C）：-inform（A，C），！。

move（N，A，B，C）：-N1=N-1，move（N1，A，C，B），

inform（A，C），move（N1，B，A，C）。

inform（Loc1，Loc2）：-nl，write（“移動1個(gè)盤子從柱” ，Loc1，“到柱”，Loc2）。

goal /*目標(biāo)段，問移動3個(gè)盤子的方法*/

hanoi（3）

這個(gè)例子的目標(biāo)包含在程序里面，因此運(yùn)行時(shí)程序?qū)⒅苯虞敵鏊薪Y(jié)果。

如何使用Prolog？

一般而言，prolog作為數(shù)據(jù)或者邏輯處理程序而運(yùn)行，配合其它程序如VC++、JAVA等的界面，由此實(shí)現(xiàn)帶UI交互的“智能”軟件，當(dāng)然你所編輯出來的“智能”是軟件，而不能說是真正意義的人工智能。上文說Prolog就是一個(gè)智能數(shù)據(jù)庫，其實(shí)不然，Prolog主要是對數(shù)據(jù)進(jìn)行一種關(guān)系描述，比如張三和李四是A關(guān)系，李四和王二是B關(guān)系，A關(guān)系==B關(guān)系，那么Prolog則擅長處理這種邏輯上的數(shù)據(jù)關(guān)系，不能和SQL混為一談，所以說，Prolog的用途是來處理數(shù)據(jù)之間關(guān)系的，而不是存儲數(shù)據(jù)本質(zhì)的存在。

Prolog語言的常用版本

Prolog語言最早是由法國馬賽大學(xué)的Colmerauer和他的研究小組于1972年研制成功。早期的Prolog版本都是解釋型的，自1986年美國Borland公司推出編譯型Prolog，即Turbo Prolog以后，Prolog便很快在PC機(jī)上流行起來。后來又經(jīng)歷了PDC PROLOG、Visual Prolog不同版本的發(fā)展。并行的邏輯語言也于80年代初開始研制，其中比較著名的有PARLOG、Concurrent PROLOG等。

1、Turbo Prolog

由美國Prolog開發(fā)中心（Prolog Development Center， PDC）1986年開發(fā)成功、Borland公司對外發(fā)行，其1.0，2.0，2.1版本取名為Turbo Prolog，主要在IBM PC系列計(jì)算機(jī)，MS-DOS環(huán)境下運(yùn)行。

2、PDC Prolog

1990年后，PDC推出新的版本，更名為PDC Prolog 3.0，3.2，它把運(yùn)行環(huán)境擴(kuò)展到OS/2操作系統(tǒng)，并且向全世界發(fā)行。它的主要特點(diǎn)是：

?速度快。編譯及運(yùn)行速度都很快，產(chǎn)生的代碼非常緊湊。

?用戶界面友好。提供了圖形化的集成開發(fā)環(huán)境。

?提供了強(qiáng)有力的外部數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

?提供了一個(gè)用PDC Prolog編寫的Prolog解釋起源代碼。用戶可以用它研究Prolog的內(nèi)部機(jī)制，并創(chuàng)建自己的專用編程語言、推理機(jī)、專家系統(tǒng)外殼或程序接口。

?提供了與其他語言（如C、Pascal、Fortran等）的接口。Prolog和其他語言可以相互調(diào)用對方的子程序。

?具有強(qiáng)大的圖形功能。支持Turbo C、Turbo Pascal同樣的功能。

3、Visual Prolog

Visual Prolog是基于Prolog語言的可視化集成開發(fā)環(huán)境，是PDC推出的基于Windows環(huán)境的智能化編程工具。目前，Visual Prolog在美國、西歐、日本、加拿大、澳大利亞等國家和地區(qū)十分流行，是國際上研究和開發(fā)智能化應(yīng)用的主流工具之一。

Visual Prolog具有模式匹配、遞歸、回溯、對象機(jī)制、事實(shí)數(shù)據(jù)庫和謂詞庫等強(qiáng)大功能。它包含構(gòu)建大型應(yīng)用程序所需要的一切特性：圖形開發(fā)環(huán)境、編譯器、連接器和調(diào)試器，支持模塊化和面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，支持系統(tǒng)級編程、文件操作、字符串處理、位級運(yùn)算、算術(shù)與邏輯運(yùn)算，以及與其它編程語言的接口。

Visual Prolog包含一個(gè)全部使用Visual Prolog語言寫成的有效的開發(fā)環(huán)境，包含對話框、菜單、工具欄等編輯功能。

Visual Prolog與SQL數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、C++開發(fā)系統(tǒng)、以及Visual Basic、Delphi或Visual Age等編程語言一樣，也可以用來輕松地開發(fā)各種應(yīng)用。

Visual Prolog軟件的下載地址為：http://www.visual-prolog.com

Prolog語言特點(diǎn)

1. prolog程序沒有特定的運(yùn)行順序，其運(yùn)行順序是由電腦決定的，而不是編程序的人。從這個(gè)意義上來說，prolog程序不是真正意義上的程序。所謂程序就是按照一定的步驟運(yùn)行的計(jì)算機(jī)指令，而prolog程序的運(yùn)行步驟不由人來決定。它更像一種描述型的語言，用特定的方法描述一個(gè)問題，然后由電腦自動找到這個(gè)問題的答案。舉個(gè)極端的例子，你只需要把某個(gè)數(shù)學(xué)題目告訴它，它就會自動的找到答案，而不像使用其他的語言一樣，必須人工的編制出某種算法。

2. prolog程序中沒有if、when、case、for這樣的控制流程語句前面已經(jīng)說了，程序的運(yùn)行方式有電腦自己決定，當(dāng)然就用不到這些控制流程的語句了。通常情況下，程序員不需要了解程序的運(yùn)行過程，只需要注重程序的描述是否全面，不過prolog也提供了一些控制流程的方法，這些方法和其他語言中的方法有很大的區(qū)別，希望你在以后的學(xué)習(xí)當(dāng)中能夠融會貫通。

3. prolog程序和數(shù)據(jù)高度統(tǒng)一在prolog程序中，是很難分清楚哪些是程序，哪些是數(shù)據(jù)的。事實(shí)上，prolog中的所有東西都有相同的形式，也就是說數(shù)據(jù)就是程序，程序就是數(shù)據(jù)。舉一個(gè)其他語言的例子：如果想用c語言編寫一個(gè)計(jì)算某個(gè)數(shù)學(xué)表達(dá)式的程序很簡單（比如：a=2+5*4），因?yàn)檫@是一段程序。但是如果想編寫一個(gè)計(jì)算用戶輸入的表達(dá)式的值的程序就很困難了。因?yàn)橛脩糨斎氲氖且欢螖?shù)據(jù)（字符串），如果想讓c語言處理這個(gè)字符串，就需要很多方面的技術(shù)。則正是因?yàn)樵赾語言中，程序和數(shù)據(jù)是分開的。而在prolog就不存在這個(gè)問題，你甚至可以很輕松的編寫處理其它prolog程序的程序。

4. prolog程序?qū)嶋H上是一個(gè)智能數(shù)據(jù)庫prolog的原理就是關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它是建立在關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上的。在以后的學(xué)習(xí)中你會發(fā)現(xiàn)它和SQL數(shù)據(jù)庫查詢語言有很多相似之處。使用prolog可以很方便的處理數(shù)據(jù)。5. 強(qiáng)大的遞歸功能在其它的語言中，你也許已經(jīng)接觸過遞歸程序了。遞歸是一種非常簡潔的方式，它能夠有效的解決許多難題。而在prolog中，遞歸的功能得到了充分的體現(xiàn)，你甚至都會感到驚奇，遞歸居然有如此巨大的能力。