Εργαστηριακές Ασκήσεις Τεχνητής Νοημοσύνης με τη Γλώσσα Prolog

Abstract

Το παρόν ηλεκτρονικό σύγγραμμα είναι ένας εργαστηριακός οδηγός. Στόχος του συγγράμματος είναι να καλυφθούν οι ανάγκες φοιτητών/-τριών που παρακολουθούν μαθήματα Τεχνητής Νοημοσύνης, Λογικού Προγραμματισμού ή άλλα μαθήματα ανάλογου περιεχομένου. Το βιβλίο περιλαμβάνει 13 εκτεταμένες εργαστηριακές ασκήσεις για την εκμάθηση της γλώσσας προγραμματισμού Prolog με εφαρμογές στην επίλυση προβλημάτων Τεχνητής Νοημοσύνης, στην αναζήτηση, στην ικανοποίηση περιορισμών και στο game playing. Οι ασκήσεις ομαδοποιούνται σε δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος, οι ασκήσεις 1 έως 7 επικεντρώνονται στην εκμάθηση της γλώσσας Prolog. Στο δεύτερο μέρος, οι ασκήσεις 8 έως 13 αφορούν εφαρμογές της Prolog σε προβλήματα Τεχνητής Νοημοσύνης. Κάθε κεφάλαιο περιέχει σε ξεχωριστές ενότητες την εκφώνηση της άσκησης, μια ενδεικτική επίλυσή της και αναλυτική εξήγηση όπου παρουσιάζονται ο συλλογισμός πίσω από τη λύση, παρατηρήσεις πάνω στην επίλυση και τυχόν εναλλακτικοί τρόποι επίλυσης. Οι ασκήσεις είναι αυξανόμενης πολυπλοκότητας. Ξεκινούν με απλές ερωτήσεις στη βάση γνώσης της Prolog και φτάνουν σε εξελιγμένους αλγόριθμους, με τους οποίους επιλύονται πιο σύνθετα προβλήματα. Στα πρώτα 8 κεφάλαια, πριν την εκφώνηση κάθε άσκησης υπάρχει ενότητα υποβάθρου με περιληπτική ανασκόπηση των στοιχείων από τη θεωρία της Prolog, την οποία χρειάζεται να γνωρίζει ο αναγνώστης για να λύσει την άσκηση. Στον παρόντα εργαστηριακό οδηγό θεωρούμε ότι ο αναγνώστης είναι ήδη εξοικειωμένος με τη βασική θεωρία του Λογικού Προγραμματισμού και της Τεχνητής Νοημοσύνης και έτσι δεν επιχειρείται η επανάληψη στοιχείων από τη θεωρία, παρά μόνο η περιληπτική κάλυψη στοιχείων της γλώσσας Prolog στην ενότητα υποβάθρου των αρχικών ασκήσεων, ώστε ο οδηγός να είναι κατά το δυνατόν αυτοτελής.

This e-book is a laboratory guide that aims to meet the needs of students attending courses in Artificial Intelligence, Logic Programming or other courses of similar content. It contains 13 extensive lab exercises for learning the Prolog programming language with applications in Artificial Intelligence, problem solving, searching, constraint satisfaction, and game playing.

The exercises are grouped into two parts. In the first part, exercises 1 through 7 focus on learning the Prolog language. In the second part, exercises 8 to 13 concern applications of Prolog to Artificial Intelligence problems.

Each chapter contains separate sections with the presentation of the exercise, an indicative solution, a detailed explanation with the reasoning behind the solution, observations on the solution and, where applicable, alternative solutions. The exercises are of increasing complexity. They start with simple questions in the Prolog knowledge base and work their way up to sophisticated algorithms that solve more complex problems. In the first 8 chapters, each exercise is preceded by a background section summarizing the elements of Prolog theory that the reader needs to know in order to solve the exercise. This lab guide assumes that the reader is already familiar with the basic theory of Logic Programming and Artificial Intelligence, so it does not attempt to repeat elements of the theory, but only briefly covers elements of the Prolog language in the background section of the initial exercises, so that the guide should be as self-contained as possible.