逻辑学在计算机科学中的应用

摘 要：随着科技不断发展,计算机技术也在不断飞跃的发展,逻辑学在计算机硬件设计和软件处理方面都表现出其重要地位.本课题就是通过对逻辑学在计算机科学方面的分析研究,探讨命题逻辑、谓词逻辑等,以及谓词逻辑应用于人工智能等问题,来研究逻辑学在计算机科学中的应用.

关 键 词：逻辑学；计算机科学；谓词逻辑；人工智能

中图分类号：B812

随着社会的不断进步,计算机科学也在不断发展和完善.而在计算机科学不断取得进步的背后,逻辑学则是促使计算机科学不断前进的关键因素.逻辑学是人类认识和改造世界的有效武器,用于对形成的学说进行推理和判断.目前,逻辑学已被应用于社会科学和自然科学等学科中,而对于逻辑学的研究则是学术界的热门研究对象,它是人类永恒的主题.对于一些比较复杂的内容就要用更复杂的推理方法进行逻辑推理.逻辑学目前的学生分支有以下几个：传统逻辑；经典逻辑；扩展的逻辑；变异的逻辑以及归纳逻辑等等.

随着计算机技术的不断发展,逻辑学与其关系也更加紧密,在实际运用过程中,通过将人类的推理简单化,使得计算机技术能够代替人的推理成为可能,而目前,一些可能已经实现.数学逻辑在计算机方面的应用,尤其是硬件设计方面的应用使得逻辑学成为计算机科学的一个关键的理论,而且与命题与谓词演算关系密切.在计算机方面,对程序进行设计时,要将所有的推理和计算过程都编入程序里,计算机进行运行.如果程序出现一点点问题,都会对结果产生很大的影响.因此,对于逻辑学在计算机方面的研究就变得非常重要,逻辑学中的一些逻辑问题以及各种逻辑之间的联系对于逻辑学在计算机科学的研究来说,也显得至关重要.本文主要通过命题逻辑、谓词逻辑以及人工智能为例来说明逻辑学在计算机科学中的应用.

1命题逻辑和谓词逻辑在关系数据库中的应用

首先介绍一下数据库,数据库是计算机数据处理的核心部分,同时也是当代计算机技术的重要组成部分.而数据库管理系统是关系数据库中用于向用户提供使用数据库的语言,也被成为数据子语言.谓词逻辑也是一种语言研究,它是计算机中的数学基础,而对于数据子语言的改进和优化也成为谓词逻辑的化简问题.

命题逻辑是逻辑系统中最基本的一种逻辑,它可以将命题逻辑的推理归纳成简单的代数演算-命题演算,而命题演算又是命题逻辑能够在电路设计等得到应用的重要原因,命题演算由于推理局限和表达问题不能很好的应用于知识表示和知识推理.命题演算里的原子命题,顾名思义,它是不能再被分解的,可用于研究命题间的关系,但其应用又是很不充分的.

符号逻辑系统中比较关键的是一阶谓词逻辑.由于一阶谓词逻辑的研究比较完善和成熟,同时可以用来表示种类众多的语句,还可以用旧知识直接求得新知识,因此,符号逻辑系统中的一阶谓词逻辑是一种很有效的推理方法.一阶谓词逻辑既能对众多非古典逻辑奠定基础,又能找出新语句的导出来源.一阶谓词逻辑可以为“归结反演原理”提供求解方法.因此,谓词逻辑在逻辑程序设计和人工智能系统中得到很好的推广和应用.

2逻辑学在人工智能中的应用

人工智能作为计算机科学的一个重要分支,是解决计算机如何能表现出人类智能的问题.而人工智能的知识表示方法、归纳推理方法等对于计算机如何表现出人工智能来说至关重要.在对人工智能进行研究的同时,要重视知识表示、知识推理和知识运用等基本问题.谓词逻辑语言的演绎过程的形式化能帮助研究者更好的理解人工智能知识表示及推理中的某些子命题.其中,逻辑学中的经典逻辑在人工智能研究知识表示、知识推理,应用逻辑规则等方面也起到关键的作用,能为数学语句准确定义,经典逻辑是人工智能研究领域的数学基础.PROLOG,是基于逻辑的程序设计语言,同时也是建立在逻辑学的理论基础之上的,PROLOG是逻辑学家开发的一种描述式语言.PROLOG语言以谓词逻辑为其表现形式,以消解原理为其实现基础.

3逻辑学在计算机科学中的作用及意义

对着科学技术的不断发展,计算机科学的发展也在不断进步和完善.计算机科学之所以能有这么快的发展和提升,逻辑学是主要原因,逻辑学是推动计算机科学前进的主要动力,对于计算机科学来说,逻辑学从硬件设计和软件处理两方面都起到很大作用.同时,逻辑学对于计算机的产生和发展也起到很大的促进作用.首先,从硬件设计来讲,命题逻辑和逻辑代数主要应用在计算机的电路设计中,同时在命题逻辑的基础上又发展了组合逻辑和时序逻辑等新的逻辑学.其次,从软件如理来讲,逻辑学对于计算机语言和程序的应用和发展又有很大的贡献.二值逻辑为现代计算机的发展奠定了理论基础,逻辑学在计算机的整个发展过程中都要用到,也就是说,计算机科学的发展离不开逻辑学,反过来,计算机科学和数字技术的不断发展,对逻辑学提出更大挑战,同时推动逻辑学的不断发展.由于起初的计算机只是对数字进行计算,之后,随着计算机科学的不断发展,计算机对文字进行处理,现在多媒体也在不断发展中,而计算机的这些发展,都是以逻辑学的应用为前提的,因此,计算机科学在智能化革命中瓶颈问题的解决和突破都依赖于逻辑学的不断完善和突破,学者对于逻辑学的研究在计算机科学中的应用有重要的意义,理应受到关注和重视.

4结语

对于数学逻辑来说,其最大优势就是将复杂的人类推理化解成简单而又原始的机械操作,正是因为有了逻辑学,人类才能制造出机器和计算机这些高科技来替代人的推理,而到目前为止,一些设想也已成为现实.在计算机中,要先设定程序,之后才能进行推理等过程,机器才能运算和操作.随着社会的不断进步,人们对于时间的把握,要求快速、正确的编写出程序,且要将程序的错误降到最低,这对于逻辑学也是一个重大挑战,因此,逻辑学在计算机科学中的地位日益重要.而对于科学技术来说,它要求人类有对科学技术的认识和实践过程,而对于科学技术来说,在科技上的每次理论或实践上的突破,同时也都是科学方法和方法论上的一种创新.作为计算机科学的研究者和使用者,人类应该充分重视和应用科学技术方法,用科学的方法去探索逻辑学在计算机科学中的应用.不仅要重视科学方法的理论和应用,更要将两者有效结合,让逻辑学在计算机科学中发挥最大效用,反过来,也能利用计算机科学丰富科学方法论.