劉榜銘,張儒良
(貴州民族大學(xué) 人文科技學(xué)院,貴州 貴陽 550000)
計(jì)算機(jī)科學(xué)中的邏輯應(yīng)用研究
劉榜銘,張儒良
(貴州民族大學(xué) 人文科技學(xué)院,貴州 貴陽 550000)
本文主要從橫向和縱向兩大方面對(duì)計(jì)算機(jī)科學(xué)中邏輯學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行探討,首先是橫向上,邏輯學(xué)在計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)和軟件處理方面獲得了廣泛應(yīng)用,其次是縱向上,計(jì)算機(jī)的產(chǎn)生和發(fā)展中邏輯學(xué)起到了重要的奠基和推動(dòng)作用.同時(shí)針對(duì)計(jì)算機(jī)智能化革命中出現(xiàn)的邏輯問題進(jìn)行探討和總結(jié),以期為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供借鑒和參考.
計(jì)算機(jī);計(jì)算機(jī)科學(xué);邏輯學(xué)
現(xiàn)代社會(huì)科技發(fā)展日新月異,邏輯推理在計(jì)算機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用,而相應(yīng)的可用于復(fù)雜系統(tǒng)的邏輯推理在也逐漸被探究發(fā)現(xiàn).為了研究計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中需要突破和解決的關(guān)鍵性問題,對(duì)邏輯學(xué)的探究分析是計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展過程中的必經(jīng)之路,邏輯學(xué)促使計(jì)算機(jī)科學(xué)不斷更新發(fā)展,而計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展需要又對(duì)邏輯學(xué)的發(fā)展起到了帶動(dòng)作用.縱觀計(jì)算機(jī)科學(xué)的整體發(fā)展,已達(dá)到一個(gè)更高、更寬的層面,計(jì)算機(jī)科學(xué)在某種意義上看,更像是一種以科學(xué)的理論和工具作為依靠的哲學(xué).
1.1.1 組合邏輯和時(shí)序邏輯
根據(jù)數(shù)字電路不同的邏輯功能,可以將其分為兩種類型,一為組合邏輯,二是時(shí)序邏輯.兩種都是以數(shù)理邏輯的命題演算作為基礎(chǔ)的,其中組合邏輯電路的輸出只受到即刻輸入的影響,而與電路本來的狀態(tài)無關(guān);時(shí)序邏輯的輸出則受當(dāng)前的輸入信號(hào)和原來的狀態(tài)所影響,這意味著其具有記憶的功能,因此在檢修時(shí)的難度也要更大一些.觸發(fā)器、計(jì)數(shù)器、寄存器等都是比較多見的時(shí)序邏輯電路.
1.1.2 控制邏輯
數(shù)字邏輯部件的設(shè)計(jì)由組合邏輯和時(shí)序邏輯完成之后,還要進(jìn)行數(shù)據(jù)通路的設(shè)計(jì),利用硬件描述語言使指令系統(tǒng)的子集和計(jì)算機(jī)功能部件的對(duì)應(yīng)工作得以完成,這樣,計(jì)算機(jī)硬件功能性的核心部分才能完成,還要保證能進(jìn)行簡單的匯編程序,這其中起到控制作用的就是控制邏輯.因此,數(shù)理邏輯的命題演算在計(jì)算機(jī)中起到的基礎(chǔ)作用不容忽視.
2.1.1 計(jì)算機(jī)語言的計(jì)算特征
計(jì)算機(jī)語言是一種為了方便機(jī)器運(yùn)算而設(shè)計(jì)的算法語言,具有算術(shù)指令性,雖然人類語言更為復(fù)雜,但兩者具有相通性,計(jì)算機(jī)語言一定程度上反映了人類思維邏輯特點(diǎn).
計(jì)算機(jī)語言是人與計(jì)算機(jī)之間傳遞信息的媒介.在某種意義上來說,計(jì)算機(jī)語言也可以算是語用語言.無數(shù)個(gè)語用語句組成的有序集合就是計(jì)算機(jī)程序,因此計(jì)算機(jī)程序也具有非常顯著的語用邏輯特征.任何語言的核心都是邏輯,因而要想進(jìn)行計(jì)算機(jī)的編程,就必須具有很好的邏輯思維,其工作人員需要進(jìn)行相關(guān)的邏輯思維訓(xùn)練.
2.1.2 計(jì)算機(jī)語言所具有的語用邏輯特點(diǎn)
計(jì)算機(jī)語言與語境之間的關(guān)聯(lián)性比較密切,可以說即使計(jì)算機(jī)語言是同一條,但是如果是在不同的計(jì)算機(jī)語言環(huán)境中,那么其含義也是具有一定差異性的.此外,計(jì)算機(jī)語言中的語用力量的體現(xiàn)也是具有一定特點(diǎn)的,其體現(xiàn)需要借助于計(jì)算機(jī)中的命令和函數(shù)(命令、函數(shù)均為語用動(dòng)詞).倘若以語用邏輯角度對(duì)計(jì)算機(jī)語言加以理解,可以將其分為句法、語義.一般情況下,計(jì)算機(jī)語言的編譯程序的應(yīng)用可以將存在的語法錯(cuò)誤檢查出來.不過,如果存在的錯(cuò)誤是語義錯(cuò)誤,則很難將其檢查出來.對(duì)于計(jì)算機(jī)程序中的錯(cuò)誤檢查,可以對(duì)計(jì)算機(jī)程序的語用邏輯特征加以分析和利用.
3.1.1 西方程序邏輯模型所具有的不足
西方編制的程序主要存在的不足為尚未配備完善的自我邏輯驗(yàn)證功能和糾錯(cuò)的功能.倘若微軟的操作系統(tǒng)配備了完善的自我邏輯驗(yàn)證功能和糾錯(cuò)的功能,就可以避免進(jìn)行系統(tǒng)備份、系統(tǒng)還原了.
3.1.2 中國最早的程序邏輯模型
中國在很早就有諸如“皇極經(jīng)世”等這樣的發(fā)散式系統(tǒng)閉環(huán)程序邏輯模型,雖然其被認(rèn)為是封建迷信,但是其所具有的預(yù)測功能還是值得肯定的.其實(shí),CPU并不是阻礙我國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在,程序邏輯語言的設(shè)計(jì)才是中國信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“攔路虎”.之所以這樣說,是因?yàn)镃PU的核心歸根結(jié)底就是程序邏輯,倘若具有良好的程序邏輯的編制能力,則可以在CPU的設(shè)計(jì)與晶體的布設(shè)上取得更大的進(jìn)步.
3.1.3 加強(qiáng)中國程序邏輯模型發(fā)展的重要性
程序邏輯編制之后才需要進(jìn)行CPU的設(shè)計(jì)工作.倘若程序邏輯的編制工作做好了,則可以使功能擴(kuò)展緩慢的問題得到很好的解決.再者,倘若可以成功發(fā)展發(fā)散式系統(tǒng)閉環(huán)程序邏輯模型,則不會(huì)再讓病毒有侵入計(jì)算機(jī)的可能性.因?yàn)椋煌诂F(xiàn)在世界上存在的程序邏輯,這個(gè)程序邏輯是獨(dú)具特色的,在整個(gè)程序運(yùn)行過程中不僅僅可以進(jìn)行自我驗(yàn)證,還可以進(jìn)行自我糾錯(cuò).此外,雖然當(dāng)前的操作系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)同步互動(dòng)這個(gè)目標(biāo),不過,程序邏輯的反向運(yùn)行這種能力仍舊未能完美具備.而中國未來的程序邏輯代碼則不僅僅可以實(shí)現(xiàn)同步互動(dòng)這個(gè)目標(biāo),還可以使同步異動(dòng)的目標(biāo)實(shí)現(xiàn),且不管是在同步互動(dòng)過程中,還是在同步異動(dòng)過程中,程序邏輯均具有反向運(yùn)行這種能力.我們可以將這樣的程序邏輯稱作混沌式發(fā)散系統(tǒng)閉環(huán)程序邏輯.其實(shí)也就是說,經(jīng)過人工編寫得出的程序邏輯將和人類一樣具有思維能力,能夠和人類進(jìn)行思維的同步互動(dòng).
4.1.1 不確定信息的處理
不管是真實(shí)性,還是準(zhǔn)確性,都是演繹和歸納推理假設(shè)的前提條件.不過,多數(shù)情況下,應(yīng)用于日常實(shí)際生活中的信息均具有不確定性.通過不斷的研究和創(chuàng)新,數(shù)值方法這種方法經(jīng)由人工智能技術(shù)得以發(fā)明出來,由此可以對(duì)不確定性的信息進(jìn)行處理.貝葉斯方法、不確定性因子法等均是當(dāng)前廣泛應(yīng)用和認(rèn)可的數(shù)值方法.其中的任何方法都和概率存在著一定的關(guān)聯(lián)性.數(shù)值方法中的貝葉斯方法所具有的數(shù)學(xué)特性是很好的,且具有一定的公理基礎(chǔ),如果證據(jù)處于彼此獨(dú)立的狀態(tài),則計(jì)算的復(fù)雜度處于低水平狀態(tài);如果證據(jù)處于不相互獨(dú)立的狀態(tài),則計(jì)算的復(fù)雜度處于高水平狀態(tài).不過,值得注意的是,在確定先驗(yàn)概率上還是存在一定困難的.
扎德于1978年,將可能性理論提出,并用模糊性對(duì)不確定性信息加以表示.值得注意的是,模糊性與隨機(jī)性還是存在一定差異性的,不是相同的.后來,某些研究人員、學(xué)者又對(duì)模糊邏輯進(jìn)行了單獨(dú)的發(fā)展.模糊邏輯指的就是對(duì)不具有精確性、不是定量的語詞加以運(yùn)用,在對(duì)事物整體特征、最為突出的矛盾加以把握的基礎(chǔ)上,判斷事物所具有的性質(zhì),判斷事物的發(fā)展變化,其屬于非標(biāo)準(zhǔn)邏輯的一種.在邏輯學(xué)中,有必要進(jìn)一步加強(qiáng)研究模糊邏輯,以為計(jì)算機(jī)的智能化革命奠定基礎(chǔ).在其不斷發(fā)展的背景下,人工智能必然取得新的進(jìn)展,必然得到更大的碩果,將對(duì)人工智能和計(jì)算機(jī)等學(xué)科的發(fā)展起到更加積極的促進(jìn)作用.
4.1.2 不完全信息的處理
一般情況下,如果知識(shí)庫是由常識(shí)性的知識(shí)構(gòu)造的,則所呈現(xiàn)出的往往不具有協(xié)調(diào)性,還有包含矛盾的可能性.不過,我們對(duì)此沒有太大的要求,僅要求所存在的矛盾不對(duì)正常的推理造成影響即可.此外,常識(shí)推理被看做是非單調(diào)邏輯的一種,倘若信息不具有完全性,在所獲得的信息更具有完全性后,就會(huì)將之前所推導(dǎo)出的結(jié)論推翻掉.常識(shí)推理也常常被稱作容錯(cuò)推理,即哪怕存在錯(cuò)誤知識(shí),推理也是可以進(jìn)行的.以往存在的經(jīng)典邏輯具有單調(diào)性,只要是矛盾,均不允許其存在,被看做是具有嚴(yán)密性的公理系統(tǒng)和推理系統(tǒng)之一.故其對(duì)常識(shí)性的推理無法進(jìn)行處理.
通過長時(shí)間的研究,已經(jīng)可以在非經(jīng)典邏輯上取得像麥卡錫的限制理論和賴特的缺省邏輯等這樣的成果.此外,信念修正理論也是用來對(duì)非單調(diào)推理進(jìn)行研究的,不過其側(cè)重點(diǎn)還是研究,屬于在所提供的信息和存在于知識(shí)庫中的信息發(fā)生沖突的時(shí)候,需要更新?lián)Q代和改造現(xiàn)有的知識(shí)庫中的知識(shí)這方面的理論.
以往所應(yīng)用的信息處理系統(tǒng)僅僅可以對(duì)某個(gè)清晰的且有組織的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,而第六代計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,則可以發(fā)揮和人大腦類似的功能,可以對(duì)零碎、模糊的信息進(jìn)行處理,可以使處理信息的靈活性得到大幅度提高.此外,第六代計(jì)算機(jī)的應(yīng)用,可以對(duì)對(duì)象的性質(zhì)加以判斷,且做出對(duì)應(yīng)的處理,能夠?qū)?shí)時(shí)改變的龐大數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,其所具有的優(yōu)勢遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于以邏輯處理為主的第五代計(jì)算機(jī).
計(jì)算機(jī)在人工智能領(lǐng)域中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究中取得的結(jié)果都對(duì)第六代計(jì)算機(jī)應(yīng)用所具有的優(yōu)勢和所取得的進(jìn)步起著積極的促進(jìn)作用.值得注意的是,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究的基礎(chǔ)其實(shí)就是邏輯和神經(jīng)科學(xué).再者,我們利用對(duì)腦的外部反應(yīng)的把握,能夠?qū)θ祟惖母鞣N感覺加以模仿,這樣不但結(jié)合了認(rèn)知科學(xué),還結(jié)合了神經(jīng)科學(xué)、邏輯推理的方法,進(jìn)而可以使計(jì)算機(jī)模擬人腦反應(yīng)的過程.這樣的技術(shù)和研究成果不僅僅可以應(yīng)用于高精尖的科學(xué)研究中,還將在未來在我們的日常生活中被廣泛應(yīng)用.
總之,不管是計(jì)算機(jī)在發(fā)展中遇到的頸瓶,還是在智能化革命中遇到的頸瓶,其突破均需要借助于邏輯學(xué)的發(fā)展和突破,因此,研究邏輯學(xué)在計(jì)算機(jī)科學(xué)中的應(yīng)用所具有的意義不僅僅具有現(xiàn)實(shí)性,還具有戰(zhàn)略性,應(yīng)當(dāng)對(duì)此給予高度的重視.
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TP3;TP18
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2017-07-22