مخطط (لغة برمجة)

لغة البرمجة Planner (والتي تُكتب غالبًا "PLANNER" في المنشورات، مع أنها ليست اختصارًا) هي لغة برمجة صممها كارل هيويت في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ونُشرت لأول مرة عام 1969. في البداية، طُبقت مجموعات فرعية منها مثل Micro-Planner وPico-Planner، ثم طُبقت اللغة بأكملها تقريبًا باسم Popler على يد جوليان ديفيز في جامعة إدنبرة باستخدام لغة البرمجة POP-2 . ^{[ 1 ]} وكانت مشتقاتها، مثل QA4 وConniver وQLISP وEther (انظر استعارة المجتمع العلمي )، أدوات مهمة في أبحاث الذكاء الاصطناعي في سبعينيات القرن الماضي، مما أثر على التطورات التجارية مثل بيئة هندسة المعرفة (KEE) وأداة الاستدلال الآلي (ART).

كان النموذجان الرئيسيان لبناء أنظمة البرمجيات الدلالية هما النموذج الإجرائي والنموذج المنطقي . وقد تجسد النموذج الإجرائي في لغة ليسب ^{[ 2 ]} التي تميزت بإجراءات متكررة تعمل على هياكل القوائم.

تجسد النموذج المنطقي في أدوات البحث عن البراهين القائمة على حل الإجراءات البرهانية الموحدة . ^{[ 3 ]} ووفقًا لهذا النموذج المنطقي، كان دمج المعرفة الإجرائية بمثابة "غش". ^{[ 4 ]}

تم ابتكار المخطط لأغراض تضمين المعرفة إجرائيًا ^{[ 5 ]} وكان بمثابة رفض لنموذج إجراء الإثبات الموحد للحل ^{[ 6 ]} الذي

1. تم تحويل كل شيء إلى صيغة جملة. يُعدّ تحويل جميع المعلومات إلى صيغة جملة إشكاليًا لأنه يُخفي البنية الأساسية للمعلومات.
2. ثم استُخدمت طريقة الاستدلال بالتناقض لمحاولة الحصول على برهان بالتناقض، وذلك بإضافة الصيغة الشرطية لنفي النظرية المراد إثباتها. إن استخدام الاستدلال بالتناقض وحده كقاعدة للاستدلال يُعد إشكاليًا لأنه يُخفي البنية الأساسية للبراهين. كما أن استخدام البرهان بالتناقض يُعد إشكاليًا أيضًا لأن بديهيات جميع المجالات العملية للمعرفة غير متسقة في الواقع.

كان برنامج Planner نوعًا من البرامج الهجينة بين النموذجين الإجرائي والمنطقي، لأنه جمع بين قابلية البرمجة والاستدلال المنطقي. وقد تميز Planner بتفسير إجرائي للجمل المنطقية، حيث يمكن تفسير عبارة (P تستلزم Q) إجرائيًا بالطرق التالية باستخدام الاستدعاء الموجه بالنمط:

1. الاستدلال الأمامي (سابقًا):

   إذا أكدنا P، فؤكدنا Q

   إذا أكدنا أن Q ليست، أكدنا أن P ليست

2. الاستدلال العكسي (نتيجة لذلك)

   إذا كان الهدف Q، فالهدف P

   إذا لم يكن الهدف P، فإن الهدف ليس Q

وفي هذا الصدد، تأثر تطوير برنامج Planner بالأنظمة المنطقية الاستنتاجية الطبيعية (وخاصة النظام الذي وضعه فريدريك فيتش [1952]).

قام جيري سوسمان ويوجين شارنياك وتيري وينوغراد بتطوير مجموعة فرعية تُسمى "المخطط المصغر" ^{[ 7 ]} ، واستُخدمت في برنامج وينوغراد لفهم اللغة الطبيعية "SHRDLU" ، وفي عمل يوجين شارنياك لفهم القصص، وفي عمل ثورن مكارتي حول الاستدلال القانوني، وفي بعض المشاريع الأخرى. وقد أثار هذا حماسًا كبيرًا في مجال الذكاء الاصطناعي، كما أثار جدلًا واسعًا لأنه طرح بديلًا عن المنهج المنطقي الذي كان أحد الركائز الأساسية للذكاء الاصطناعي.

في معهد SRI الدولي ، قام كل من جيف روليفسون، ويان ديركسن، وريتشارد والدينجر بتطوير QA4 ، الذي استند إلى بنية Planner وقدم آلية سياقية لتوفير نمطية للتعبيرات في قاعدة البيانات. كما طور إيرل ساسيردوتي ورينيه ريبوه QLISP، وهو امتداد لـ QA4 مُدمج في INTERLISP ، يوفر استدلالًا مشابهًا لـ Planner مُدمجًا في لغة إجرائية ومُطورًا في بيئة برمجة غنية. استُخدم QLISP من قِبل ريتشارد والدينجر وكارل ليفيت للتحقق من البرامج، ومن قِبل إيرل ساسيردوتي للتخطيط ومراقبة التنفيذ، ومن قِبل جان كلود لاتومب للتصميم بمساعدة الحاسوب، ومن قِبل ناحوم ديرشوفيتز لتوليف البرامج، ومن قِبل ريتشارد فايكس للاسترجاع الاستنتاجي، ومن قِبل ستيفن كولز لنظام خبير مبكر وجّه استخدام نموذج اقتصادي قياسي.

كانت أجهزة الكمبيوتر باهظة الثمن. كانت تحتوي على معالج واحد بطيء فقط، وكانت ذاكرتها صغيرة جدًا مقارنةً بأجهزة اليوم. لذلك، اعتمد برنامج Planner بعض الحلول لزيادة الكفاءة، بما في ذلك ما يلي:

• تم اعتماد التراجع ^{[ 8 ]} لتوفير الوقت والتخزين من خلال العمل على احتمال واحد فقط وتخزينه في كل مرة عند استكشاف البدائل.
• تم اعتماد افتراض تسمية فريدة لتوفير المساحة والوقت، وذلك بافتراض أن الأسماء المختلفة تشير إلى أشياء مختلفة. على سبيل المثال، اعتُبرت أسماء مثل بكين (الاسم السابق لعاصمة جمهورية الصين الشعبية) وبكين (الاسم الحالي لعاصمة جمهورية الصين الشعبية) تشير إلى أشياء مختلفة.
• يمكن تطبيق فرضية العالم المغلق عن طريق اختبار ما إذا كانت محاولة إثبات هدف ما قد فشلت بشكل كامل. لاحقًا، أُطلق على هذه الخاصية اسم " النفي كفشل "، وهو اسم مضلل، لأنه بالنسبة لهدف G، كان من الممكن القول: "إذا فشلت محاولة تحقيق G بشكل كامل، فقم بالتأكيد (ليس G) ".

زار جيري سوسمان ، ويوجين شارنياك ، وسيمور بابيرت ، وتيري وينوغراد جامعة إدنبرة عام ١٩٧١، حيث نشروا أخبارًا عن برنامج Micro-Planner وخوارزمية SHRDLU ، وأثاروا الشكوك حول منهج إجراء الإثبات الموحد للحل الذي كان الركيزة الأساسية لمنطقيي إدنبرة. في جامعة إدنبرة، قام بروس أندرسون بتطبيق مجموعة فرعية من برنامج Micro-Planner تُسمى PICO-PLANNER، ^{[ ٩ ]} وقام جوليان ديفيز (١٩٧٣) بتطبيق برنامج Planner بالكامل تقريبًا.

بحسب دونالد ماكنزي، استذكر بات هايز أثر زيارة بابيرت إلى إدنبرة، التي أصبحت "قلب عالم المنطق في مجال الذكاء الاصطناعي "، وفقًا لزميل بابيرت في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كارل هيويت. وقد عبّر بابيرت ببلاغة عن نقده لنهج الحلّ السائد في إدنبرة، "...وغادر شخص واحد على الأقل بسبب بابيرت". ^{[ 10 ]}

أثارت التطورات المذكورة أعلاه توترًا بين علماء المنطق في إدنبرة. وتفاقم هذا التوتر عندما كلّف مجلس أبحاث العلوم في المملكة المتحدة السير جيمس لايت هيل بكتابة تقرير عن وضع أبحاث الذكاء الاصطناعي في المملكة المتحدة. وكان التقرير الناتج [ لايتهيل 1973؛ مكارثي 1973] شديد الانتقاد، على الرغم من الإشارة الإيجابية إلى جمعية علماء المنطق في المملكة المتحدة.

زار بات هايز جامعة ستانفورد حيث تعرف على برنامج بلانر. وعندما عاد إلى إدنبرة، حاول إقناع صديقه بوب كوالسكي بأخذ بلانر في الاعتبار في عملهما المشترك على إثبات النظريات الآلي. "لقد تراجعت مكانة إثبات النظريات بالاستدلال من موضوعٍ هام إلى مجرد أثرٍ من الماضي المُضلِّل. تمسك بوب كوالسكي بإصرارٍ بإيمانه بإمكانيات إثبات النظريات بالاستدلال، ودرس بلانر بعناية." ^{[ 11 ]} يذكر كوالسكي [1988]: "أتذكر محاولتي إقناع هيويت بأن بلانر مشابه للاستدلال بالاستدلال SL ." لكن بلانر صُمِّم لأغراض تضمين المعرفة إجرائيًا، وكان بمثابة رفضٍ لنموذج إجراء إثبات الاستدلال الموحد. وقد وصف كولميراور وروسيل ردة فعلهما عند معرفة بلانر على النحو التالي:

أثناء حضورنا مؤتمر IJCAI في سبتمبر 1971 مع جان تروديل، التقينا روبرت كوالسكي مجددًا واستمعنا إلى محاضرة لتيري وينوغراد حول معالجة اللغة الطبيعية. أثار استغرابنا عدم استخدامه لمنهجية موحدة. في ذلك الوقت، علمنا بوجود لغة البرمجة "بلانر" لكارل هيويت. ونظرًا لافتقار هذه اللغة إلى صياغة رسمية، وجهلنا بلغة ليسب، وقبل كل شيء، انشغالنا التام بالمنطق، لم يكن لهذا العمل تأثير يُذكر على أبحاثنا اللاحقة. ^{[ 12 ]}

في خريف عام 1972، قام فيليب روسيل بتطوير لغة برمجة تُسمى برولوج (اختصار لـ PRO grammation en LOG ique - وهي عبارة فرنسية تعني "البرمجة بالمنطق"). تتخذ برامج برولوج عمومًا الشكل التالي (وهو حالة خاصة من الاستدلال العكسي في بلانر):

عندما يكون الهدف Q، والهدف P ₁ ، و ... والهدف P _n

استنسخت برولوج الجوانب التالية من برنامج مايكرو بلانر:

• استدعاء الإجراءات الموجهة بالنمط من الأهداف ( أي الاستدلال العكسي )
• قاعدة بيانات مفهرسة للإجراءات الموجهة بالأنماط والجمل الأساسية.
• التخلي عن نموذج الاكتمال الذي ميز العمل السابق في إثبات النظريات واستبداله بنموذج تضمين المعرفة الإجرائي للغة البرمجة.

كما كررت لغة برولوج القدرات التالية لبرنامج مايكرو بلانر والتي كانت مفيدة عمليًا لأجهزة الكمبيوتر في ذلك العصر لأنها وفرت المساحة والوقت:

• هيكل التحكم بالتراجع
• افتراض الاسم الفريد الذي بموجبه يُفترض أن الأسماء المختلفة تشير إلى كيانات متميزة، على سبيل المثال ، يُفترض أن بكين وبكين كيانان مختلفان.
• تجسيد الفشل. كانت طريقة برنامج Planner في إثبات إمكانية إثبات شيء ما هي محاولة تحقيقه بنجاح كهدف، بينما كانت طريقة إثبات عدم إمكانية إثباته هي محاولة تحقيقه كهدف والفشل فيه بشكل واضح. بالطبع، الاحتمال الآخر هو أن تستمر محاولة إثبات الهدف إلى ما لا نهاية دون أن تُسفر عن أي نتيجة. كما احتوى برنامج Planner على بنية (ليس التعبير) التي تنجح إذا فشل التعبير ، مما أدى إلى ظهور مصطلح " النفي كفشل " في برنامج Planner.

أصبح استخدام افتراض الاسم الفريد ونفيه كفشل موضع شك أكبر عندما تحول الاهتمام إلى الأنظمة المفتوحة. ^{[ 13 ]}

تم حذف القدرات التالية لبرنامج Micro-Planner من لغة Prolog:

• استدعاء الخطط الإجرائية الموجهة بالنمط من التأكيدات ( أي التسلسل الأمامي )
• النفي المنطقي، على سبيل المثال ، (ليس (سقراط البشري)) .

لم تتضمن لغة برولوج النفي جزئيًا لأنه يثير مشاكل في التنفيذ. لنفترض، على سبيل المثال، أنه تم تضمين النفي في برنامج برولوج التالي:

ليس Q.

س  : - ب.

لن يتمكن البرنامج المذكور أعلاه من إثبات نفي P ، على الرغم من أنه يتبع قواعد المنطق الرياضي. وهذا يوضح أن لغة برولوج (مثل بلانر) مصممة لتكون لغة برمجة، وبالتالي فهي لا تثبت (بمفردها) العديد من النتائج المنطقية المترتبة على قراءة برامجها قراءةً وصفية.

كان العمل على لغة برولوج ذا قيمة كبيرة لكونها أبسط بكثير من لغة بلانر. ومع ذلك، مع ازدياد الحاجة إلى قدرة تعبيرية أكبر في اللغة، بدأت برولوج تتضمن العديد من إمكانيات بلانر التي لم تكن موجودة في النسخة الأصلية من برولوج.

• رواية آلان كولميراور وفيليب روسيل لعام 1992 عن ولادة لغة البرمجة برولوج في موقع Wayback Machine (تمت أرشفته في 27 يوليو 2003).