PDF de programación - Tema 1: Programación basada en reglas con CLIPS

Inteligencia Artificial 2

Curso 2002–2003

Tema 1: Programación basada

en reglas con CLIPS

José A. Alonso Jiménez
Francisco J. Martín Mateos
José L. Ruiz Reina

Dpto. de Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial

Universidad de Sevilla

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.1

<Condiciones> => <Acciones>

Programación basada en reglas
x Modelo de regla:
x Condiciones
u Existencia de cierta información
u Ausencia de cierta información
u Relaciones entre datos
x Acciones
u Incluir nueva información
u Eliminar información
u Presentar información en pantalla

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.2

HECHOSREGLAS (<simbolo> <datos>*)

Definición de hechos y reglas
x Estructura de un hecho
x Ejemplos:
u (conjunto a b 1 2 3)
u (1 2 3 4) no es un hecho válido
x Acción: Añadir hechos
x Estructura de una regla (I):

(assert <hecho>*)

(defrule <nombre>

<condicion>*
=>
<accion>*)

<condicion> := <hecho>

x Ejemplo:

(defrule mamifero-1

(tiene-pelos)
=>
(assert (es-mamifero)))

x Hechos iniciales:

(deffacts <nombre>

<hecho>*)

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.3

(load <archivo>)

Interacción con el sistema
x Cargar el contenido de un archivo:
x Trazas:
u Hechos añadidos y eliminados:
u Activaciones y desactivaciones de reglas:
u Utilización de reglas:

(watch activations)

(watch facts)

(watch rules)

x Inicialización:
x Ejecución:

(reset)

(run)

x Limpiar la base de conocimiento:

(clear)

x Ayuda del sistema:

(help)

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.4

Definición de hechos y reglas
x BC animales.clp

(deffacts hechos-iniciales

(tiene-pelos)
(tiene-pezugnas)
(tiene-rayas-negras))

(defrule mamifero-1

(tiene-pelos)
=>
(assert (es-mamifero)))

(defrule mamifero-2

(da-leche)
=>
(assert (es-mamifero)))

(defrule ungulado-1

(es-mamifero)
(tiene-pezugnas)
=>
(assert (es-ungulado)))

(defrule ungulado-2

(es-mamifero)
(rumia)
=>
(assert (es-ungulado)))

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.5

Definición de hechos y reglas

(defrule jirafa
(es-ungulado)
(tiene-cuello-largo)
=>
(assert (es-jirafa)))

(defrule cebra

(es-ungulado)
(tiene-rayas-negras)
=>
(assert (es-cebra)))

x Tabla de seguimiento:

E Agenda
Hechos
0
f0 (initial-fact)
0 mamifero-1: f1
f1 (tiene-pelos)
0
f2 (tiene-pezugnas)
f3 (tiene-rayas-negras) 0
f4 (es-mamifero)
f5 (es-ungulado)
f6 (es-cebra)

1 ungulado-1: f4,f2 2
2 cebra: f5,f3
3

D

1

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.6

Definición de hechos y reglas
x Sesión

(initial-fact)
(tiene-pelos)

CLIPS> (load "animales.clp")
$******
TRUE
CLIPS> (watch facts)
CLIPS> (watch rules)
CLIPS> (watch activations)
CLIPS> (reset)
==> f-0
==> f-1
==> Activation 0
==> f-2
==> f-3
CLIPS> (run)
FIRE
==> f-4
==> Activation 0
FIRE
==> f-5
==> Activation 0
FIRE
==> f-6

1 mamifero-1: f-1
(es-mamifero)

3 cebra: f-5,f-3

(es-cebra)

2 ungulado-1: f-4,f-2

(es-ungulado)

mamifero-1: f-1

(tiene-pezugnas)
(tiene-rayas-negras)

ungulado-1: f-4,f-2

cebra: f-5,f-3

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.7

Plantillas, variables y restriciones
x Estructura de una plantilla (I):

(deftemplate <nombre>

<campo>*)

<campo> := (slot <nombre-campo>)

x Ejemplos:

(deftemplate persona

(slot nombre)
(slot ojos))

x Variables: ?x, ?y, ?gv32
u Toman un valor simple
x Restricciones (I): Condiciones sobre las varia-

bles que se comprueban en el momento de veri-
ficar las condiciones de una regla

(dato ?x&~a)

u Negativas:
u Disyuntivas:
u Conjuntivas:

(dato ?x&a|b)

(dato ?x&~a&~b)

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.8

Plantillas, variables y restricciones
x Acción: Presentar información en pantalla
x BC busca-personas.clp

(printout t <dato>*)

(deftemplate persona

(slot nombre)
(slot ojos))

(deffacts personas

(persona (nombre Ana)
(persona (nombre Juan)
(persona (nombre Luis)
(persona (nombre Blanca) (ojos azules)))

(ojos verdes))
(ojos negros))
(ojos negros))

(defrule busca-personas

(persona (nombre ?nombre1)

(ojos ?ojos1&azules|verdes))

(persona (nombre ?nombre2&~?nombre1)

(ojos negros))

=>
(printout t ?nombre1

" tiene los ojos " ?ojos1 crlf)

(printout t ?nombre2

" tiene los ojos negros" crlf)

(printout t "------------------------" crlf))

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.9

D

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I

Plantillas, variables y restricciones
x Sesión

CLIPS> (clear)
CLIPS> (load "busca-personas.clp")
%$*
TRUE
CLIPS> (reset)
CLIPS> (facts)
f-0 (initial-fact)
f-1 (persona (nombre Ana) (ojos verdes))
f-2 (persona (nombre Juan) (ojos negros))
f-3 (persona (nombre Luis) (ojos negros))
f-4 (persona (nombre Blanca) (ojos azules))
For a total of 5 facts.
CLIPS> (agenda)
0
0
0
0
For a total of 4 activations.
CLIPS> (run)
Blanca tiene los ojos azules
Luis tiene los ojos negros
------------------------
Blanca tiene los ojos azules
Juan tiene los ojos negros
------------------------
Ana tiene los ojos verdes
Luis tiene los ojos negros
------------------------
Ana tiene los ojos verdes
Juan tiene los ojos negros
------------------------

busca-personas: f-4,f-3
busca-personas: f-4,f-2
busca-personas: f-1,f-3
busca-personas: f-1,f-2

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.11

Variables múltiples y eliminaciones
x Variables: $?x, $?y, $?gv32
u Toman un valor múltiple
x Estructura de una regla (II):

(defrule <nombre>

<condicion>*
=>
<accion>*)

<condicion> := <hecho> |

(not <hecho>) |
<variable-simple> <- <hecho>

x Acción: Eliminar hechos:

(retract <identificador-hecho>*)

<identificador-hecho> := <variable-simple>

x Variables mudas: Toman un valor que no es
u Simple: ?
u Múltiple: $?

necesario recordar

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.12

Variables múltiples y eliminaciones
x Unión de conjuntos
u BC union.clp

(deffacts datos-iniciales

(conjunto-1 a b)
(conjunto-2 b c))

(defrule calcula-union

=>
(assert (union)))

(defrule union-base

?union <- (union $?u)
?conjunto-1 <- (conjunto-1 $?e-1)
?conjunto-2 <- (conjunto-2)
=>
(retract ?conjunto-1 ?conjunto-2 ?union)
(assert (union ?e-1 ?u))
(assert (escribe-solucion)))

(defrule escribe-solucion

(escribe-solucion)
(union $?u)
=>
(printout t "La union es " ?u crlf))

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.13

Variables múltiples y eliminaciones

(defrule union-con-primero-compartido

(union $?)
?conjunto-2 <- (conjunto-2 ?e $?r-2)
(conjunto-1 $? ?e $?)
=>
(retract ?conjunto-2)
(assert (conjunto-2 ?r-2)))

(defrule union-con-primero-no-compartido

?union <- (union $?u)
?conjunto-2 <- (conjunto-2 ?e $?r-2)
(not (conjunto-1 $? ?e $?))
=>
(retract ?conjunto-2 ?union)
(assert (conjunto-2 ?r-2)

(union ?u ?e)))

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.14

D

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Variables múltiples y eliminaciones
u Sesión

1 calcula-union: f-0

(union)

(conjunto-2 b c)
(conjunto-2 c)

2 union-con-primero-compartido: f-3,f-2,f-1

3 union-con-primero-no-compartido: f-3,f-4,

(initial-fact)
(conjunto-1 a b)
(conjunto-2 b c)

CLIPS> (load "union.clp")
$*****
TRUE
CLIPS> (watch facts)
CLIPS> (watch rules)
CLIPS> (reset)
==> f-0
==> f-1
==> f-2
CLIPS> (run)
FIRE
==> f-3
FIRE
<== f-2
==> f-4
FIRE
<== f-4
<== f-3
==> f-5
==> f-6
FIRE
<== f-1
<== f-5
<== f-6
==> f-7
==> f-8
FIRE
La union es (a b c)

(conjunto-2 c)
(union)
(conjunto-2)
(union c)

(conjunto-1 a b)
(conjunto-2)
(union c)
(union a b c)
(escribe-solucion)

4 union-base: f-6,f-1,f-5

5 escribe-solucion: f-8,f-7

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.16

Variables múltiples y eliminaciones
x Estructura de una plantilla (II):

(deftemplate <nombre>

<campo>*)

<campo> := (slot <nombre-campo>) |

(multislot <nombre-campo>)

x Estructura de una regla (III):

(defrule <nombre>

<condicion>*
=>
<accion>*)

<condicion> := <hecho> |

(not <hecho>) |
<variable-simple> <- <hecho> |
(test <llamada-a-una-funcion>)

x Funciones matemáticas:
u Básicas: +, -, *, /
u Comparaciones: =, !=, <, <=, >, >=
u Exponenciales: **, sqrt, exp, log
u Trigonométricas: sin, cos, tan

IA2 2002–03

CcIa

Programación basada en reglas con CLIPS

1.17

Variables múltiples y eliminaciones
x Busca triágulos rectángulos
u BC busca-triangulos-rect.clp

(deftemplate triangulo

(slot nombre)
(multislot lados))

(deffacts