Answer set programming: differenze tra le versioni

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L{{'}}'''answer set programming''' ('''ASP''') è una forma di [[programmazione logica]] di tipo [[Programmazione dichiarativa|dichiarativo]] utilizzato per [[Algoritmo di ricerca|problemi di ricerca]] complessi (in primis [[NP-difficile|NP-difficili]]), basata sulla [[semantica del modello stabile]] (o ''answer set'').<ref name="pitoni">{{cita pubblicazione|autore=Valentina Pitoni|titolo=Answer Set Programming|url=http://costantini.di.univaq.it/CorsoAI/Answer%20Set%20Programming.pdf|formato=pdf|editore=[[Università degli Studi dell'Aquila]]|accesso=4 aprile 2016|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20161104023636/http://costantini.di.univaq.it/CorsoAI/Answer%20Set%20Programming.pdf|dataarchivio=4 novembre 2016|urlmorto=sì}}</ref> In ASP i problemi di ricerca sono ridotti al calcolo di modelli stabili,; per generare tali modelli vengono utilizzati programmi appositi noti come ''answer set solvers''. Il linguaggio tipico di questo modello di programmazione è l{{'}}''Answer Set Programming in Logic'' ([[#AnsProlog|AnsProlog]]), sottoinsieme del [[Prolog]], ed è impiegato in particolare per risolvere problemi di pianificazione (''planning'') e [[rappresentazione della conoscenza]].<ref name="pitoni"/>

== Storia ==

Il metodo di planning proposto nel 1993 da Dimopoulos, Nebel e Köhler<ref>{{cita libro|lingua=en|nome1=Y. |cognome1=Dimopoulos |wkautore2=Bernhard Nebel |nome2=B. |cognome2=Nebel |nome3=J. |cognome3=Köhler |capitolo=Encoding planning problems in non-monotonic logic programs |pp=273–285273-285 |curatore-nome1=Sam |curatore1=Steel |curatore-nome2=Rachid |curatore2=Alami |titolo=Recent Advances in AI Planning: 4th European Conference on Planning, ECP'97, Toulouse, France, September 24–26, 1997, Proceedings |url=http://books.google.com/books?id=QSBoQgAACAAJ |anno=1997 |editore=Springer |isbn=978-3-540-63912-1 |volume=1348 |trasmissione=Lecture notes in computer science: Lecture notes in artificial intelligence}} [ftp://ftp.informatik.uni-freiburg.de/documents/papers/ki/dimopoulos-etal-ecp97.ps.gz as Postscript]</ref>, basato sulla stretta relazione tra le pianificazioni e i modelli stabili,<ref>{{cita libro|lingua=en|nome1=V.S. |cognome1=Subrahmanian |nome2=C. |cognome2=Zaniolo |capitolo=Relating stable models and AI planning domains |curatore=Leon Sterling |titolo=Logic Programming: Proceedings of the Twelfth International Conference on Logic Programming |url_capitolourlcapitolo=http://books.google.com/books?id=vpGEyZWP1dYC&pg=PA233 |anno=1995 |editore=MIT Press |isbn=978-0-262-69177-2 |pp=233–247233-247}} [http://www.cs.ucla.edu/%7Ezaniolo/papers/iclp95.ps as Postscript]</ref> costituì uno dei primi esempi di ''answer set'' programming. L'utilizzo di ''[[answer set]]'' per risolvere problemi di ricerca fu proposto come nuovo paradigma da Marek e Truszczyński, la cui teoria apparve inizialmente nel 1999 su due differenti pubblicazioni.<ref>{{cita libro|lingua=en|nome1=V. |cognome1=Marek |nome2=M. |cognome2=Truszczyński |capitolo=Stable models and an alternative logic programming paradigm |curatore=Krzysztof R. Apt |titolo=The Logic programming paradigm: a 25-year perspective |url=http://books.google.com/books?id=GIhQAAAAMAAJ |anno=1999 |editore=Springer |isbn=978-3-540-65463-6 |url_capitolourlcapitolo=http://xxx.lanl.gov/pdf/cs/9809032 |formato=PDF |pp=169–181169-181 |cid={{harvid|Apt|, 1999}}}}</ref><ref>{{cita pubblicazione|lingua=en|nome=I. |cognome=Niemelä |titolo=Logic programs with stable model semantics as a constraint programming paradigm |rivista=Annals of Mathematics and Artificial Intelligence |volume=25 |pp=241–273241-273 |anno=1999 |doi=10.1023/A:1018930122475 |url=http://users.ics.aalto.fi/ini/papers/lp-csp-long.ps.gz}} ([[PostScript]])</ref>

L'espressione "''answer set''" come sinonimo di "''stable model''" fu proposta da Lifschitz.<ref>{{Cita pubblicazione|lingua=en|nome=V. |cognome=Lifschitz |titolo=Action Languages, Answer Sets, and Planning |anno=1999}} In {{harvnb|Apt|1999|pp=357–374}}</ref>

== AnsProlog ==

[http://www.tcs.hut.fi/Software/smodels/lparse.ps Lparse] è il nome del programma che è stato creato in origine per l{{'}}''answer set solver'' [http://www.tcs.hut.fi/Software/smodels/ smodels]. Il linguaggio che Lparse accetta è AnsProlog. Un programma in AnsProlog consiste di regole scritte nella forma:

<syntaxhighlight lang="prolog">

<head> :- <body> .

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{p,q,r}.

</syntaxhighlight>

afferma: scegli arbitrariamente quali fra gli [[Atomo (logica)|atomi]] <math>p,q,r</math> includere nel modello stabile. Un programma contenente solo questa regola ha 8 modelli stabili, sottinsiemi di <math>\{p,q,r\}</math>. Il significato di questa regola nella semantica del modello stabile è rappresentato dalla formula [[Logica proposizionale|proposizionale]]:

:<math>(p\lor\neg p)\land(q\lor\neg q)\land(r\lor\neg r).</math>

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:<math>\neg((p\land q)\lor(p\land r)\lor(q\land r)).</math>

Le variabili (con iniziale maiuscola, come in Prolog) sono utilizzate per abbreviare collezioni di regole che seguono lo stesso schema, oppure per abbreviare collezioni di atomi all'interno della stessa regola. Ad esempio, il programma:

<syntaxhighlight lang="prolog">

p(a). p(b). p(c).

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== Generazione di modelli stabili ==

Utilizzando il software Lparse<ref>{{cita web|url=http://www.tcs.hut.fi/Software/smodels/lparse.ps|titolo=Lparse|editore=[[Università Aalto|Aalto-yliopisto]] - Laboratory of Theoretical Computer Science|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160320044603/http://www.tcs.hut.fi/Software/smodels/lparse.ps|dataarchivio=20 marzo 2016|urlmorto=no|accesso=4 aprile 2016}} ([[PostScript]])</ref> per generare un modello stabile del programma memorizzato nel file dal titolo <code><filename></code> si utilizza il comando:

<syntaxhighlight lang="bash">

% lparse <filename> | smodels

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== Applicazioni ==

Come già detto, lL'answer set programming, oltre ad avere riscontro nella rappresentazione della conoscenza, può essere anche utilizzato per risolvere problemi [[Teoria della complessità computazionale|computazionalmente]] difficili, come il problema della [[colorazione dei grafi]], del [[cammino hamiltoniano]] o di [[soddisfacibilità booleana]].<ref>{{cita web|url=https://www.cs.sfu.ca/CourseCentral/411/jim/ASP2.Modelling.pdf|titolo=Modelling Problems in ASP|editore=Simon Fraser University|formato=PDF|sito=cs.sfu.ca|lingua=en|urlarchivio=https://web.archive.org/web/20160404175606/https://www.cs.sfu.ca/CourseCentral/411/jim/ASP2.Modelling.pdf|dataarchivio=4 aprile 2016|urlmorto=no|accesso=4 aprile 2016}}</ref>

=== Colorabilità ===

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In Prolog il problema può essere modellato come segue:

<syntaxhighlight lang="prolog">

dentro(X,Y) | fuori(X,Y) :- arco(X,Y). % ogni arco può essere dentro o fuori ildal percorso.

:-dentro(X,Y), dentro (X,Y1), Y<>Y1. % partendo da un vertice non si può giungere a due vertici distinti.

:-dentro(X,Y), dentro (X1,Y), X<>X1. % partendo da due vertici distinti non si può giungere allo stesso vertice.