Tietämisestä ja uskomisesta

Samankaltaiset tiedostot
Tietoteoria. Tiedon käsite ja logiikan perusteita. Monday, January 12, 15

Approbatur 3, demo 1, ratkaisut A sanoo: Vähintään yksi meistä on retku. Tehtävänä on päätellä, mitä tyyppiä A ja B ovat.

Esimerkkimodaalilogiikkoja

Mahdollisten maailmojen. semantiikan synty ja kehitys. Aikataulu: Propositionaalisten asenteiden logiikasta 1. Mahdollisten maailmojen

T kevät 2007 Laskennallisen logiikan jatkokurssi Laskuharjoitus 1 Ratkaisut

Kommunikaatio Visa Linkiö. MS-E2142 Optimointiopin seminaari: Peliteoria ja tekoäly

Mahdollisten maailmojen semantiikan synty ja kehitys

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Lefkoe Uskomus Prosessin askeleet

Mahdollisten maailmojen semantiikan synty ja kehitys

-Matematiikka on aksiomaattinen järjestelmä. -uusi tieto voidaan perustella edellisten tietojen avulla, tätä kutsutaan todistamiseksi

Matematiikan tukikurssi

Mahdollisten maailmojen semantiikan synty ja kehitys

Ilpo Halonen Luonnehdintoja logiikasta 11. Poikkeavista logiikoista. Poikkeavista logiikoista 2. Poikkeavista logiikoista 3. Johdatus logiikkaan

Nollasummapelit ja bayesilaiset pelit

Modus Ponens. JosAjaA B ovat tosia, niin välttämättä myösb on tosi 1 / 15. Modus Ponens. Ketjusääntö. Päättelyketju.

Mahdollisten maailmojen. semantiikan synty ja kehitys. Mahdollisten maailmojen KIRJALLISUUTTA 2 KIRJALLISUUTTA 1 KIRJALLISUUTTA 3 KIRJALLISUUTTA 4

Miina ja Ville etiikkaa etsimässä

Diskreetin matematiikan perusteet Malliratkaisut 2 / vko 38

Logiikkaa Matematiikan mestariluokka, kevät 2010 Harjoitus 1a ( )

Bayesin pelit. Kalle Siukola. MS-E2142 Optimointiopin seminaari: Peliteoria ja tekoäly

Logiikan kertausta. TIE303 Formaalit menetelmät, kevät Antti-Juhani Kaijanaho. Jyväskylän yliopisto Tietotekniikan laitos.

ja muutamia muita siihen liittyviä termejä TIETEEN TERMIPANKKI Implikaation määritelmä termipankissa

Diskreetin matematiikan perusteet Laskuharjoitus 1 / vko 8

Ratkaisu: Käytetään induktiota propositiolauseen A rakenteen suhteen. Alkuaskel. A = p i jollain i N. Koska v(p i ) = 1 kaikilla i N, saadaan

1. HYVIN PERUSTELTU 2. TOSI 3. USKOMUS

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Tehtäväsarja I Seuraavissa tehtävissä harjoitellaan erilaisia todistustekniikoita. Luentokalvoista 11, sekä voi olla apua.

Matematiikan tukikurssi, kurssikerta 2

Kieli merkitys ja logiikka

Täydentäviä muistiinpanoja laskennan rajoista

Mahdollisten maailmojen semantiikan synty ja kehitys

Ratkaisu: (b) A = x 0 (R(x 0 ) x 1 ( Q(x 1 ) (S(x 0, x 1 ) S(x 1, x 1 )))).

Logiikka 1/5 Sisältö ESITIEDOT:

Yleinen kielitutkinto, keskitaso, harjoituksia /

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet Esimerkkejä ym., osa I

Onnistut yrittämässäsi, mutta jokin täysin epäolennainen. vikaan.

Agentit ja semanttinen web. Pekka Halonen

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

Johdatus matematiikkaan

Yhtälönratkaisusta. Johanna Rämö, Helsingin yliopisto. 22. syyskuuta 2014

Mahdollisten maailmojen. semantiikan synty ja kehitys

Hallitsevat uskomukset ja minäkuvan työstäminen Aija Paakkunainen 1

Propositionaalinen dynaaminen logiikka

Tietotekniikan valintakoe

Toinen muotoilu. {A 1,A 2,...,A n,b } 0, Edellinen sääntö toisin: Lause 2.5.{A 1,A 2,...,A n } B täsmälleen silloin kun 1 / 13

a k+1 = 2a k + 1 = 2(2 k 1) + 1 = 2 k+1 1. xxxxxx xxxxxx xxxxxx xxxxxx

Äärellisen mallin ominaisuus filtraation kautta

Signalointi: autonromujen markkinat

811120P Diskreetit rakenteet

Haitallinen valikoituminen: Kahden tyypin malli

missä on myös käytetty monisteen kaavaa 12. Pistä perustelut kohdilleen!

LOGIIKKA johdantoa

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I, HY Kurssikoe Ratkaisuehdotus. 1. (35 pistettä)

Jokaisen parittoman kokonaisluvun toinen potenssi on pariton.

b) Määritä myös seuraavat joukot ja anna kussakin tapauksessa lyhyt sanallinen perustelu.

Bifurkaatiot dierentiaaliyhtälöissä. Systeemianalyysin. Antti Toppila laboratorio. Teknillinen korkeakoulu

a ord 13 (a)

Rekursiolause. Laskennan teorian opintopiiri. Sebastian Björkqvist. 23. helmikuuta Tiivistelmä

1. Logiikan ja joukko-opin alkeet

4 Matemaattinen induktio

T Kevät 2009 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (lauselogiikka )

Propositionaalisten asenteiden logiikka

Predikaattilogiikan malli-teoreettinen semantiikka

KIRJALLISUUTTA 1. Tieteen etiikka KIRJALLISUUTTA 3 KIRJALLISUUTTA 2 KIRJALLISUUTTA 4 KIRJALLISUUTTA 5

Topologia Syksy 2010 Harjoitus 11

ja s S : ϕ Υ : M,s ϕ, mutta M,s Q. Erityisesti M, t P kaikilla t S, joten

Pikapaketti logiikkaan

Luonnollisten lukujen ja kokonaislukujen määritteleminen

Modaalilogiikan täydellisyyslauseesta

Sekastrategiat ja intensiiviyhteensopivuus

T Syksy 2004 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 2 (opetusmoniste, lauselogiikka )

Loogiset konnektiivit

Entscheidungsproblem

on rekursiivisesti numeroituva, mutta ei rekursiivinen.

Logiikka. Kurt Gödel ( )

MS-A0402 Diskreetin matematiikan perusteet

Entscheidungsproblem

Äärellisten mallien teoria

Miten osoitetaan joukot samoiksi?

Luku 1 Johdatus yhtälöihin

T Kevät 2003 Logiikka tietotekniikassa: erityiskysymyksiä I Laskuharjoitus 11 Ratkaisut

Palveluverkkotyöryhmä. Viestintä

T Syksy 2003 Logiikka tietotekniikassa: perusteet Laskuharjoitus 8 (opetusmoniste, kappaleet )

Johdatus logiikkaan I Harjoitus 4 Vihjeet

Sekalaiset tehtävät, 11. syyskuuta 2005, sivu 1 / 13. Tehtäviä

2.1. Tehtävänä on osoittaa induktiolla, että kaikille n N pätee n = 1 n(n + 1). (1)

Insinöörimatematiikka A

Konsensusongelma hajautetuissa järjestelmissä. Niko Välimäki Hajautetut algoritmit -seminaari

Nimitys Symboli Merkitys Negaatio ei Konjuktio ja Disjunktio tai Implikaatio jos..., niin... Ekvivalenssi... jos ja vain jos...

Mihin teoreettista filosofiaa tarvitaan?

Peliteoria Strategiapelit ja Nashin tasapaino. Sebastian Siikavirta

DFA:n käyttäytyminen ja säännölliset kielet

Todistusmenetelmiä Miksi pitää todistaa?

811120P Diskreetit rakenteet

Matematiikan peruskurssi 2

Propositiot: Propositiot ovat väitelauseita. Totuusfunktiot antavat niille totuusarvon T tai E.

Esimerkki A1. Jaetaan ryhmä G = Z 17 H = 4 = {1, 4, 4 2 = 16 = 1, 4 3 = 4 = 13, 4 4 = 16 = 1}.

Miten perustella, että joukossa A = {a, b, c} on yhtä monta alkiota kuin joukossa B = {d, e, f }?

Suhteellisuusteorian vajavuudesta

Transkriptio:

Tietämisestä ja uskomisesta MS-E2142 Optimointiopin seminaari: Peliteoria ja tekoäly 23112016 Kasper Apajalahti

Sisältö Johdanto Tietämys Arvoitus: mutaiset lapset Partitiomalli (partition model) Mutaiset lapset KDT45-aksiomatiikka Mutaiset lapset Yleinen tieto ja koordinoitu toiminta Mutaiset lapset Epävarmuus kommunikaatiossa Robottien välinen koordinoitu toiminta Tietämys ja uskomus Kevyt esittely Kotitehtävät

Johdanto Historiaa: Jo muinaiset kreikkalaiset pohtivat tietoa (tietoteoria filosofiassa) Filosofi CI Lewis kehitti pohjan modernille modaalilogiikalle (1910) ja mm KDT45-/S5- järjestelmälle (1932) 40- ja 50-luvuilla väiteltiin tietämyksen ja uskomuksen formaalista määrittämisestä Joukossa suomalainen GH von Wright kirjoituksellaan An Essay on Modal Logic Jaakko Hintikka laajensi von Wrightin ajatuksia ja loi filosofisen perustan tiedon logiikkajärjestelmille kirjallaan Knowledge and Belief: An Introduction to the Logic of the Two Notions, 1962 Saul Kripke kehitti 50- ja 60-luvulla modaalilogiikan perusteita ja mahdollisen maailmojen semantiikkaa

Johdanto Tieto on oikeutettu tosi uskomus (filosofia, tietoteoria): Agentti i tietää että φ, jos 1) φ on totta 2) i uskoo, että φ ja 3) i:llä on perusteet uskoa, että φ Tietämyksen formaali määrittäminen: episteeminen (epistemic) logiikka (modaalilogiikan osa-alue) Tietämisen mallintaminen perustuu (usein) mahdollisten maailmojen määrittämiseen Sovellukset tietämiselle Robottien koordinoitu toiminta Verkkoturvallisuus (protokollat) Taloustiede (hinnoittelu, tarjouskilpailu, yms)

Arvoitus: mutaiset lapset Kuvaus n-määrä lapsia saapuu mutaleikeistä kotiin ja k-määrällä on mutainen otsa Lapset eivät tiedä olevansa itse mutaisia Isä toteaa ainakin yhden olevan mutainen ja toistaa tätä kunnes syylliset myöntävät olleensa mutaleikeissä (lapsen pitää tunnustaa heti kun tietää olevansa mutainen) Montako kertaa isän pitää toistaa sanomansa ennen kuin mutaiset lapset tunnustavat? Vastaus: k-1:llä kerralla kukaan ei ole tunnustanut => mutainen lapsi siis tietää, että k-1:n mutaisen lisäksi myös hänen itsensä täytyy olla mutainen Siispä k:nnella kerralla kaikki mutaiset tunnustavat yhtä aikaa Tutkitaan jatkossa esimerkkiä, jossa n=2 ja k=2

Partitiomalli (partition model) Partitiomalli A = W, π, I 1,, I n, missä W on mahdollisten maailmojen joukko esim w 0 ={ m1, m2}, w 1 ={m1, m2}, w 2 ={ m1, m2}, w 3 ={m1, m2} m1 = agentti 1 on mutainen, m2 = agentti 2 on mutainen, π tulkintafunktio (interpretation function) esim π( yhdellä on mutaa naamassa )={w 1, w 2, w 3 } I i on agentin i näkemys mahdollisista maailmoista esim I 1 (w 0 )={w 1 } Maailmassa w, agentti tietää väitteen φ, joss φ on tosi kaikissa maailmoissa w ja w I i (w) Merkitään A, w K i φ tai ihan vaan K i φ esim Agentti 1 tietää, että agentti 2 on mutainen = K 1 m2

Mutaiset lapset ja partitiomalli (n=2 ja k=2) 1 Lapset näkevät toisensa: K 1 m2, K 1 K 2 m2 K 2 m1, K 2 K 1 m1

Mutaiset lapset ja partitiomalli (n=2 ja k=2) 1 Lapset näkevät toisensa: 2 Isä sanoo: ainakin yhdellä on mutaa naamassa K 1 m2, K 1 K 2 m2 K 2 m1, K 2 K 1 m1 K 1 m2, K 1 K 2 m2 K 2 m1, K 2 K 1 m1

Mutaiset lapset ja partitiomalli (n=2 ja k=2) 1 Lapset näkevät toisensa: 2 Isä sanoo: ainakin yhdellä on mutaa naamassa 3 Kumpikaan ei reagoi K 1 m2, K 1 K 2 m2 K 2 m1, K 2 K 1 m1 K 1 m2, K 1 K 2 m2 K 2 m1, K 2 K 1 m1 K 1 m2, K 1 K 2 m1, K 1 m1 K 2 m1, K 2 K 1 m2, K 2 m2

Partitiomallit vielä formaalimmin: Kripke-rakenne Kripke-rakenne (Kripke structure) on pari (W,R), missä W on mahdollisten maailmojen joukko R on maailmojen väliset suhteet M, w K i φ joss w W, R(w,w ) ja w φ Suomeksi: maailmassa w agentti i tietää väitteen φ todeksi, mikäli w:n naapurimaailmoissa w φ on totta Mutaiset lapset-esimerkki: merkitään totuusarvot 0/1 mutaisuudesta (m1,m2) mahdollisiin maailmoihin: w 3 : 11 2 w 2 : 10 1 1 2 w 1 : 01 w 0 : 00

KDT45-aksioomajärjestelmä Tunnetaan myös S5-järjestelmänä Mallintaa tietämiseen liittyvät ominaisuudet: Järjestelmän heikkous: looginen kaikkitietävyys (logical omniscience) aksiooman K johdosta Onko agentilla resursseja tietää kaikki mikä loogisesti seuraa väitteestä φ?

Yleinen tieto (C G φ) w C G φ, joss w E G (φ C G ) Yleinen tieto C väitteestä φ on olemassa agenttien joukossa G, kun 1) kaikki tietävät φ 2) kaikki tietävät, että kaikki tietävät φ, 3) kaikki tietävät, että kaikki tietävät, että, ) Mutaiset lapset-arvoituksessa: Alkuehtona C G (agentti tunnustaa, jos tietää olevansa mutainen) Lapset näkevät toisensa: E G ( ainakin yksi on mutainen ) Isän puheenvuoron jälkeen: C G ( ainakin yksi on mutainen ) Yleisen tiedon olemassaolo mahdollistaa oman mutaisuuden päättelyn k:nnella kerralla

Yleinen tieto ja koordinoitu toiminta Yleinen tieto mahdollistaa koordinoidun toiminnan Yleisen tiedon puuttuminen taas tekee (deterministisen) koordinoidun toiminnan mahdottomaksi Esimerkki: A kysyy sähköpostilla ystäväänsä B:tä baariin klo 2000 Ongelmana on että sähköposti on epäluotettava viestin ja kummallekin olisi katastrofaalista saapua baariin yksin Siispä A haluaa vahvistuksen B:ltä että tietää saapua klo 2000 paikalle Propositiot (a0,b0,b1,a1) totuusarvoilla 0/1: a0= A lähettänyt viestin, b0= B saanut viestin b1= B lähettänyt vahvistuksen a1= A saanut vahvistuksen w 0 : 0000 B w 1 : 1000 A w 2 : 1100 A A w 3 : 1110 B w 4: 1111

Yleinen tieto ja koordinoitu toiminta Lopputulos: kaikki viestit menevät läpi, joten A lukee B:n vahvistuksen! Kun B on lähettänyt vahvistuksen, hän kuitenkin ryhtyy järkeilemään mahdollisia maailmoja: w 0 :ssä ja w 1 :ssa: K B a0 w 3 :ssa: K B a0, K A K B a0 w 4 :ssä: K B a0, K A K B a0, K B K A K B a0 B ei siis tiedä, että A tietää että, että B tietää, että baariin pitäisi mennä klo 20 w 0 : Vaikka lisättäisiin uusi vahvistusviesti A:lta B:lle 0000 (a2 ja b2), ei silti saada varmuutta viestien läpimenosta Tarvittaisiin yleistä tietoa C AB a0, mikä on mahdotonta esimerkinkaltaisessa epävarmassa viestinnässä B w 1 : 1000 A w 2 : 1100 A A w 3 : 1110 B w 4 : 1111

Robotti-esimerkki Robotit A ja B pelaavat jalkapalloa B syöttää A:lle kohdealueelle G>=2, jonne A kiitää origosta B:n syötön pitää lähteä mahdollisimman ripeästi kun A on kohdealueella ja ennen kuin A pysähtyy, muuten vastajoukkue ehtii väliin Molemmilla on identtiset sensorit R A ja R B, jotka kertovat robotin A reaaliaikaisen sijainnin ±1 yksikön tarkkuudella, siten että R A =R B Milloin syötön pitää lähteä? Vastaus: kun R A >= 3 ja kun R B >= 3 niin C AB ( A kohdealueella ) A:lla ja B:llä identtiset maailmat

Robotti-esimerkki 2 Robotit A ja B pelaavat taas jalkapalloa ja heillä on sama taktiikka kuin aiemmassa esimerkissä (B syöttää heti kun A on kohdealueella G>=2) Nyt B on päivittänyt sensorinsa R B+ :aan ja se kertoo täsmälleen, missä A liikkuu A:lla on vielä wanhanaikainen kalusto R A käytössä (±1:n tarkkuus) Milloin syötön pitää lähteä? Merkitään todellinen sijainti ja sensoreiden lukemat mahdollisiin maailmoihin: (p,r A,R B+ ), missä p=todellinen sijainti Esimerkki mahdollisesta tilanteesta: w 4 : (5,6,5) B w 3 : A w 2 : B w 1 : A (5,4,5) (3,4,3) (3,2,3) w 0 : (1,2,1)

Robotti-esimerkki 2 Robotit A ja B pelaavat taas jalkapalloa ja heillä on sama taktiikka kuin aiemmassa esimerkissä Nyt B on päivittänyt sensorinsa R B+ :aan ja se kertoo täsmälleen, missä A liikkuu, kun taas A:lla on vielä wanhanaikainen kalusto R A käytössä (±1:n tarkkuus) Milloin syötön pitää lähteä? Merkitään todellinen sijainti ja sensoreiden lukemat mahdollisiin maailmoihin: (p,r A,R B+ ), missä p=todellinen sijainti Esimerkki mahdollisesta tilanteesta: w 4 : (5,6,5) B w 3 : A w 2 : B w 1 : A (5,4,5) (3,4,3) (3,2,3) w 0 : (1,2,1) Tässä esimerkissä w 4 :ssä voi päätellä: K B K A K B K A ( A kohdealueella ) Vastaus: ei onnistu Tarinan opetus: tärkeämpää tietää, mitä toinen tietää kuin olla oikeassa

Tietämys ja uskomus Kuten sanottu, tietäminen on oikeutettua uskomusta, joka on totta Lisäksi, tieto on uskomus, joka on stabiili totuuden edessä Uskomisen mallintaminen tietämisen ohella on siis melko tärkeää Uskomisen eri tyypit: B ic kuvaa varmuudella uskomista ( luulee tietävänsä ) B i m kuvaa hypoteettista uskomista

Tietämys ja uskomus Tiedon ja uskomuksen mallintaminen ei ole helppoa Oletetaan aksioomat tietämiseen ja uskomiseen suhteet: K i φ B ic φ ja B ic φ B ic K i φ Lisäksi, muistetaan KDT45-järjestelmä ja sen 5 aksiooma: K i φ K i K i φ Esimerkki: B ic ( pankki on auki ) B ic K i φ( pankki on auki ) Todellisuudessa pankki on kiinni

Tietämys ja uskomus Tiedon ja uskomuksen mallintaminen ei ole helppoa Oletetaan aksioomat tietämiseen ja uskomiseen suhteet: K i φ B ic φ ja B ic φ B ic K i φ Lisäksi, muistetaan KDT45-järjestelmä ja sen 5 aksiooma: K i φ K i K i φ Esimerkki: B ic ( pankki on auki ) B ic K i φ( pankki on auki ) Todellisuudessa pankki on kiinni, joten K i ( pankki on auki ) K i K i ( pankki on auki ) B ic K i ( pankki on auki ) Täten: B ic K i ( pankki on auki ) ja B ic K i ( pankki on auki ), RISTIRIITA! Opetus: mallintaminen voi mennä pieleen ja syyttävä sormi osoittaa KDT45:n 5 aksioomaa KDT45 ei siis täysin kuvaakaan tietämistä filosofisessa mielessä?

Terminologia Partitiomalli = Jakaa tilat/maailmat ryhmiin siten etteivät agentit pysty erottamaan niitä toisistaan Kripke-rakenne = Sisältää mahdolliset maailmat ja relaatiot niiden välillä Looginen kaikkitietävyys = Jos tietää asian, tietää sen seuraukset

Kotitehtävät 1 Keksi kilpailu/yhteistyötilanne, jossa agentit hyödyntävät tietämistä Sanallinen selitys riittää +löytyykö yleistä tietoa tai uskomusta? 2 Robotit A ja B pelaavat taas jalkapalloa ja taas syötön pitää lähteä mahdollisimman ripeästi kun A on kohdealueella, mutta ennen kuin A pysähtyy, muuten vastajoukkue ehtii väliin Nyt kohdealueella ollaan, kun G >= 4 Robotilla A on sensori R A-, joka kertoo ±2:n tarkkuudella robotin A sijainnin B:llä on sensori R B+, joka kertoo täsmälleen robotin A sijainnin Nyt todellinen maailma on: p=8, R A- =7 ja R B+ =8, eli maailmassa (8,7,8) Osoita, ettei B tiedä että A tietää että B tietää että A tietää olevansa kohdealueella (kalvot s16 ja 17, kirjasta kolme viimeistä kappaletta luvusta 1352)