邏輯學在計算機科學中的應用

摘 要：隨著科技不斷發(fā)展，計算機技術也在不斷飛躍的發(fā)展，邏輯學在計算機硬件設計和軟件處理方面都表現(xiàn)出其重要地位。本課題就是通過對邏輯學在計算機科學方面的分析研究，探討命題邏輯、謂詞邏輯等，以及謂詞邏輯應用于人工智能等問題，來研究邏輯學在計算機科學中的應用。

關鍵詞：邏輯學；計算機科學；謂詞邏輯；人工智能

中圖分類號：B812

隨著社會的不斷進步，計算機科學也在不斷發(fā)展和完善。而在計算機科學不斷取得進步的背后，邏輯學則是促使計算機科學不斷前進的關鍵因素。邏輯學是人類認識和改造世界的有效武器，用于對形成的學說進行推理和判斷。目前，邏輯學已被應用于社會科學和自然科學等學科中，而對于邏輯學的研究則是學術界的熱門研究對象，它是人類永恒的主題。對于一些比較復雜的內容就要用更復雜的推理方法進行邏輯推理。邏輯學目前的學生分支有以下幾個：傳統(tǒng)邏輯；經典邏輯；擴展的邏輯；變異的邏輯以及歸納邏輯等等。

隨著計算機技術的不斷發(fā)展，邏輯學與其關系也更加緊密，在實際運用過程中，通過將人類的推理簡單化，使得計算機技術能夠代替人的推理成為可能，而目前，一些可能已經實現(xiàn)。數(shù)學邏輯在計算機方面的應用，尤其是硬件設計方面的應用使得邏輯學成為計算機科學的一個關鍵的理論，而且與命題與謂詞演算關系密切。在計算機方面，對程序進行設計時，要將所有的推理和計算過程都編入程序里，計算機進行運行。如果程序出現(xiàn)一點點問題，都會對結果產生很大的影響。因此，對于邏輯學在計算機方面的研究就變得非常重要，邏輯學中的一些邏輯問題以及各種邏輯之間的聯(lián)系對于邏輯學在計算機科學的研究來說，也顯得至關重要。本文主要通過命題邏輯、謂詞邏輯以及人工智能為例來說明邏輯學在計算機科學中的應用。

1 命題邏輯和謂詞邏輯在關系數(shù)據(jù)庫中的應用

首先介紹一下數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫是計算機數(shù)據(jù)處理的核心部分，同時也是當代計算機技術的重要組成部分。而數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是關系數(shù)據(jù)庫中用于向用戶提供使用數(shù)據(jù)庫的語言，也被成為數(shù)據(jù)子語言。謂詞邏輯也是一種語言研究，它是計算機中的數(shù)學基礎，而對于數(shù)據(jù)子語言的改進和優(yōu)化也成為謂詞邏輯的化簡問題。

命題邏輯是邏輯系統(tǒng)中最基本的一種邏輯，它可以將命題邏輯的推理歸納成簡單的代數(shù)演算-命題演算，而命題演算又是命題邏輯能夠在電路設計等得到應用的重要原因，命題演算由于推理局限和表達問題不能很好的應用于知識表示和知識推理。命題演算里的原子命題，顧名思義，它是不能再被分解的，可用于研究命題間的關系，但其應用又是很不充分的。

符號邏輯系統(tǒng)中比較關鍵的是一階謂詞邏輯。由于一階謂詞邏輯的研究比較完善和成熟，同時可以用來表示種類眾多的語句，還可以用舊知識直接求得新知識，因此，符號邏輯系統(tǒng)中的一階謂詞邏輯是一種很有效的推理方法。一階謂詞邏輯既能對眾多非古典邏輯奠定基礎，又能找出新語句的導出來源。一階謂詞邏輯可以為“歸結反演原理”提供求解方法。因此，謂詞邏輯在邏輯程序設計和人工智能系統(tǒng)中得到很好的推廣和應用。

2 邏輯學在人工智能中的應用

人工智能作為計算機科學的一個重要分支，是解決計算機如何能表現(xiàn)出人類智能的問題。而人工智能的知識表示方法、歸納推理方法等對于計算機如何表現(xiàn)出人工智能來說至關重要。在對人工智能進行研究的同時，要重視知識表示、知識推理和知識運用等基本問題。謂詞邏輯語言的演繹過程的形式化能幫助研究者更好的理解人工智能知識表示及推理中的某些子命題。其中，邏輯學中的經典邏輯在人工智能研究知識表示、知識推理，應用邏輯規(guī)則等方面也起到關鍵的作用，能為數(shù)學語句準確定義，經典邏輯是人工智能研究領域的數(shù)學基礎。PROLOG，是基于邏輯的程序設計語言，同時也是建立在邏輯學的理論基礎之上的，PROLOG是邏輯學家開發(fā)的一種描述式語言。PROLOG語言以謂詞邏輯為其表現(xiàn)形式，以消解原理為其實現(xiàn)基礎。

3 邏輯學在計算機科學中的作用及意義

對著科學技術的不斷發(fā)展，計算機科學的發(fā)展也在不斷進步和完善。計算機科學之所以能有這么快的發(fā)展和提升，邏輯學是主要原因，邏輯學是推動計算機科學前進的主要動力，對于計算機科學來說，邏輯學從硬件設計和軟件處理兩方面都起到很大作用。同時，邏輯學對于計算機的產生和發(fā)展也起到很大的促進作用。首先，從硬件設計來講，命題邏輯和邏輯代數(shù)主要應用在計算機的電路設計中，同時在命題邏輯的基礎上又發(fā)展了組合邏輯和時序邏輯等新的邏輯學。其次，從軟件如理來講，邏輯學對于計算機語言和程序的應用和發(fā)展又有很大的貢獻。二值邏輯為現(xiàn)代計算機的發(fā)展奠定了理論基礎，邏輯學在計算機的整個發(fā)展過程中都要用到，也就是說，計算機科學的發(fā)展離不開邏輯學，反過來，計算機科學和數(shù)字技術的不斷發(fā)展，對邏輯學提出更大挑戰(zhàn)，同時推動邏輯學的不斷發(fā)展。由于起初的計算機只是對數(shù)字進行計算，之后，隨著計算機科學的不斷發(fā)展，計算機對文字進行處理，現(xiàn)在多媒體也在不斷發(fā)展中，而計算機的這些發(fā)展，都是以邏輯學的應用為前提的，因此，計算機科學在智能化革命中瓶頸問題的解決和突破都依賴于邏輯學的不斷完善和突破，學者對于邏輯學的研究在計算機科學中的應用有重要的意義，理應受到關注和重視。

4 結語

對于數(shù)學邏輯來說，其最大優(yōu)勢就是將復雜的人類推理化解成簡單而又原始的機械操作，正是因為有了邏輯學，人類才能制造出機器和計算機這些高科技來替代人的推理，而到目前為止，一些設想也已成為現(xiàn)實。在計算機中，要先設定程序，之后才能進行推理等過程，機器才能運算和操作。隨著社會的不斷進步，人們對于時間的把握，要求快速、正確的編寫出程序，且要將程序的錯誤降到最低，這對于邏輯學也是一個重大挑戰(zhàn)，因此，邏輯學在計算機科學中的地位日益重要。而對于科學技術來說，它要求人類有對科學技術的認識和實踐過程，而對于科學技術來說，在科技上的每次理論或實踐上的突破，同時也都是科學方法和方法論上的一種創(chuàng)新。作為計算機科學的研究者和使用者，人類應該充分重視和應用科學技術方法，用科學的方法去探索邏輯學在計算機科學中的應用。不僅要重視科學方法的理論和應用，更要將兩者有效結合，讓邏輯學在計算機科學中發(fā)揮最大效用，反過來，也能利用計算機科學豐富科學方法論。

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作者簡介：王明（1981-），男，山東濟寧人，大學本科，學士，研究方向：計算機及通信。

作者單位：山東省泰安市公安消防支隊司令部，山東泰安 271000