[科普中国]-定性推理

历史

1952年 Simmons提出定性分析的因果关系。

1977年 Rieger 发表了因果仿真的论文。

1984年 “Artificial Intelligence”杂志第24卷出版了定性推理专辑，刊载了 de Kleer, Forbus 和Kuipers对定性推理奠基性的文章, 这标志着定性推理开始走向成熟。

1986年 Iwasaki和Simmons发表了“Causality in DeviceBehavior” 的文章。

1993年 “Artificial Intelligence”杂志第59卷又发表了一组文章，回顾十年前这几位定性推理奠基人所做的工作1。

观点人类对物理世界的描述、解释，常是以某种直观的定性方法进行的，很少使用微分方程及具体的数值描述，如人们在骑自行车时，为了避免摔倒和撞车，并不需要使用书本上的运动方程，而是针对几个主要参量的变化趋势给予粗略的、直观的，但大体上准确的描述，这就够了。

定性推理的观点大体上可以这样来理解：

忽略被描述对象的次要因素，掌握主要因素来简化问题的描述。如烧杯内水的加热过程分析，关心的是水温不断上升，沸点水成蒸汽，水烧干，烧杯劈裂。而不必去考虑加热量多少水温上升一度。

被描述对象的参量的连续性表示离散化成定性值。如将连续的时间t (负无穷，正无穷)离散化定性值[t]

相应地参量值x(t)也离散化为一些标定值以及对应地导数符号值。即仅只关心参量的一些特殊值而不必考虑每一时刻参量的值而且时刻本身也粗化了。

再依转换规律将描述物理过程的微分方程转化为定性方程，或直接物理规律建立物理过程的定性模拟，或直接依物理规律给出物理过程的进程描述。

最后给出定性解释。

总的说，定性推理是从物理系统的结构描述出发，导出系统的行为描述，以便预测系统的行为并给出原因解释。定性推理采用系统部件间的局部传播规则来解释系统的行为的，即部件状态的变化认为只与直接相邻的部件有关。

方法de Kleer的定性模型方法

所涉及的物理系统认为是有管子、阀门、容器等装置组成，约束条件或说定性方程反应在这些装置的连接处。依定性方程给出定性解释。

Forbus的定性进程方法

把物理过程视作由一些依次相连的进程来描述，每个进程由有关个体、前提条件、数量条件、参数关系组成。推理过程是从已知的进程集合中依次选出一些相关进程用以描述整个物理过程。

Kuipers 定性仿真法

直接用部件的参量作为状态变量来描述物理结构，定性约束直接由物理规律得到。把一个参量随时间的变化过程以定性的状态系列来表示，求解定性状态序列是从初始状态触发，生成各种可能的后继状态，进而通过一致性检查，求得正确的后继状态，重复这些步骤便得到定性状态系列。

除了以上是方法外，Davis 提出从结构描述出发进行故障论断的方法；Reiler提出从基本原理出发进行故障诊断的方法；Williams把定量运算和定性推理相结合建立了一个 混合代数系统Q1；Iwasaki 和 Simmons把经济学、热力学中所用的因果 关系形式化 ；Weld在分子生物学中设计了定性模拟程序。另外，日本的ICOT-89论文集上讨论了并行定性推理方法2。