GOLOG ist eine logische Programmiersprache auf hohem Abstraktionsniveau, die für die Spezifikation und Ausführung komplexer Aktionen in dynamischen Bereichen entwickelt wurde. Sie basiert auf dem Situationskalkül, einem logischen Formalismus erster Ordnung zur Argumentation über Aktionen und Veränderungen. Entwickelt an der Universität Toronto, ermöglicht GOLOG einem Interpreter, eine direkte Charakterisierung der modellierten Welt aufrechtzuerhalten, sodass Anwendungen über Vorbedingungen, Effekte und potenzielle Aktionsfolgen nachdenken können, bevor sie sich auf einen bestimmten Handlungsweg festlegen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen prozeduralen Sprachen wie C, die Anweisungen in einer vorgegebenen linearen Reihenfolge ausführen, arbeitet GOLOG auf einem abstrakten Modell. Der Quellcode definiert das Problem, und der Interpreter erzeugt die Aktionsfolge, was GOLOG zu einer Programmiersprache der fünften Generation macht. Dieser Ansatz eignet sich besonders für komplexe Bereiche wie Robotik, in denen der Löser die nächste Aktion dynamisch basierend auf dem aktuellen Zustand bestimmen muss.
Historischer Hintergrund
Das Situationskalkül, der grundlegende Formalismus für GOLOG, wurde erstmals 1963 von KI-Pionier John McCarthy vorgeschlagen. Dieses logische Rahmenwerk bot eine Möglichkeit, dynamische Welten, Aktionen und deren Effekte darzustellen und legte den Grundstein für spätere Programmiersprachen, die über Aktionen und Veränderungen argumentieren konnten. GOLOG entstand aus dieser Tradition und integrierte das Situationskalkül in ein praktisches Programmierparadigma.
Sprachbeschreibung
Ein GOLOG-Interpreter verwaltet automatisch eine direkte Charakterisierung der modellierten dynamischen Welt, basierend auf benutzerdefinierten Axiomen über Vorbedingungen, Effekte von Aktionen und den Anfangszustand. Dies ermöglicht der Anwendung, über den Zustand der Welt nachzudenken und die Auswirkungen verschiedener potenzieller Aktionen zu berücksichtigen, bevor sie sich auf eine spezifische konzentriert. Die Sprache definiert einen Zustandsraum, in dem ein Agent operieren darf, und ein Pfad wird durch Zustandsraumsuche gefunden. Um diesen Prozess zu beschleunigen, werden GOLOG-Programme oft als hierarchische Aufgaben Netzwerke realisiert.
GOLOG ist eine logische Programmiersprache, die sich von herkömmlichen Programmiersprachen unterscheidet. In einer prozeduralen Sprache wie C erstellt der Programmierer eine Unterroutine mit Anweisungen, die der Computer linear ausführt. Im Gegensatz dazu arbeitet GOLOG mit einem abstrakten Modell, und der Interpreter erzeugt die Aktionsfolge. Der Quellcode definiert das Problem, und es liegt am Löser, die nächste Aktion zu finden, was die Verwaltung komplexer Probleme aus Robotik und anderen Bereichen erleichtert.
Erweiterungen und Dialekte
Über das ursprüngliche GOLOG hinaus wurden mehrere Erweiterungen entwickelt. ConGOLOG bietet Nebenläufigkeit und Unterbrechungen, was komplexere Agentenverhalten ermöglicht. Andere Dialekte wie IndiGOLOG und Readylog wurden für Echtzeitanwendungen erstellt, bei denen Sensordaten laufend aktualisiert werden. Diese Erweiterungen erweitern die Anwendbarkeit von GOLOG auf dynamische, interaktive Umgebungen.
Anwendungen
GOLOG wurde verwendet, um das Verhalten autonomer Agenten zu modellieren, indem ein logikbasierter Aktionsformalismus zur Beschreibung der Umgebung mit Konstrukten zur Erstellung komplexer Aktionen unter Verwendung typischer Programmiersprachenfunktionen kombiniert wird. Es wird in der Hochsteuerung von Robotern und industriellen Prozessen, virtuellen Agenten und diskreten Ereignissimulationen angewendet. Darüber hinaus kann GOLOG zur Entwicklung von Belief-Desire-Intention (BDI)-basierten Agentensystemen verwendet werden, die in Multi-Agenten-Systemen und kognitiver Robotik üblich sind.
Planung und Skripterstellung
Im Gegensatz zur Planning Domain Definition Language (PDDL) unterstützt GOLOG sowohl Planung als auch Skripterstellung. Planung beinhaltet die Definition eines Zielzustands im Weltmodell, und der Löser bringt das logische System in diesen Zustand. Verhaltensskripterstellung implementiert reaktive Prozeduren, die als Computerprogramm laufen. Beispielsweise definiert der Benutzer beim Erstellen von Geschichten, was am Ende der Handlung wahr sein soll. Ein Löser wendet mögliche Aktionen auf die aktuelle Situation an, bis der Zielzustand erreicht ist, wobei die Spezifikation des Zielzustands und möglicher Aktionen im logischen Weltmodell realisiert wird. Alternativ benötigt ein fest verdrahtetes reaktives Verhalten keinen Löser; die Aktionsfolge wird in einer Skriptsprache bereitgestellt, und der GOLOG-Interpreter, der in Prolog geschrieben ist, führt das Skript aus, um die Geschichte in den Zielzustand zu bringen.
Siehe auch
- situation-calculus (nicht in Liste, aber relevant)
- logic-programming (nicht in Liste, aber relevant)
- Autonomous Agents (nicht in Liste, aber relevant)
- Robotics (nicht in Liste, aber relevant)