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Transparencia Lógica Multivaluada - Departamento de Computación

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<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Breve introducción<br />

a las lógicas multivaluadas<br />

Manuel Ojeda Aciego<br />

<strong>Departamento</strong> <strong>de</strong> Matemática Aplicada<br />

Universidad <strong>de</strong> Málaga<br />

Programa <strong>de</strong> Doctorado en <strong>Computación</strong>, 2007


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Prefiero caminar con una duda<br />

que con un mal axioma<br />

El Cromosoma<br />

<strong>de</strong> Javier Krahe


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Contenido<br />

1 Preliminares<br />

En busca <strong>de</strong>l método axiomático: la Geometría<br />

Brevísima historia <strong>de</strong> la lógica multivaluada<br />

2 Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

3 Aplicaciones<br />

4 Deducción automática<br />

5 Prog. <strong>Lógica</strong> Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Una historia preliminar<br />

El teorema <strong>de</strong> Pitágoras<br />

Teorema (<strong>de</strong> Pitágoras)<br />

Para todo triángulo rectángulo se tiene a 2 = b 2 + c 2 , don<strong>de</strong><br />

<br />

Demostración: Partamos <strong>de</strong> la siguiente teselación <strong>de</strong>l plano<br />

usando dos cuadrados diferentes


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Una historia preliminar<br />

El teorema <strong>de</strong> Pitágoras<br />

Unamos los centros <strong>de</strong> los<br />

cuadrados gran<strong>de</strong>s para<br />

construir una retícula <strong>de</strong><br />

cuadrados aún más gran<strong>de</strong>s.<br />

Ahora trasla<strong>de</strong>mos los<br />

cuadrados nuevos <strong>de</strong> modo<br />

que sus vértices coincidan con<br />

los <strong>de</strong> la retícula previa.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Una historia preliminar<br />

El teorema <strong>de</strong> Pitágoras<br />

Vemos cómo el cuadrado gran<strong>de</strong> resulta dividido en trozos que<br />

permiten reconstruir los dos más pequeños.<br />

Como queríamos <strong>de</strong>mostrar.<br />

¿O no?


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Repasemos la historia<br />

Sobre la <strong>de</strong>mostración <strong>de</strong>l teorema <strong>de</strong> Pitágoras<br />

Repasemos los fundamentos <strong>de</strong> la <strong>de</strong>mostración.<br />

Hemos partido <strong>de</strong> una teselación <strong>de</strong>l plano. ¿Cómo<br />

sabemos que existe?<br />

Es más, ¿cómo sabemos que existen los cuadrados?<br />

Afortunadamente, Eucli<strong>de</strong>s ya proporcionó los ingredientes<br />

formales necesarios para la construcción <strong>de</strong> (una) geometría.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Repasemos la historia<br />

Los postulados <strong>de</strong> Eucli<strong>de</strong>s<br />

La geometría <strong>de</strong> Eucli<strong>de</strong>s está basada en los cinco postulados<br />

siguientes:<br />

1 Dos puntos cualesquiera pue<strong>de</strong>n ser unidos por un<br />

segmento.<br />

2 Todo segmento se pue<strong>de</strong> prolongar in<strong>de</strong>finidamente y<br />

formar una recta.<br />

3 Es posible construir un círculo dados su centro y su radio.<br />

4 Todos los ángulos rectos son iguales entre sí.<br />

5 Por un punto exterior a una recta es posible trazar una<br />

única paralela a dicha recta.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sobre el quinto postulado <strong>de</strong> Eucli<strong>de</strong>s<br />

Durante mucho tiempo se intentó probar a partir <strong>de</strong> los<br />

otros postulados.<br />

Se observó, finalmente, que era un postulado<br />

in<strong>de</strong>pendiente.<br />

Es más, es posible sustituirlo por otros, tales como<br />

1 Por un punto exterior a una recta no es posible trazar una<br />

única paralela a dicha recta.<br />

2 Por un punto exterior a una recta es posible trazar infinitas<br />

paralelas a dicha recta.<br />

y obtener una teoría <strong>de</strong> la geometría sin contradicciones.


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Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Geometrías no euclí<strong>de</strong>as<br />

Consecuencias<br />

Existen distintas <strong>de</strong>finiciones <strong>de</strong> geometría.<br />

Todas son igualmente válidas <strong>de</strong>s<strong>de</strong> un punto <strong>de</strong> vista<br />

formal.<br />

¡¡Incluso parece ser que el mundo real no se correspon<strong>de</strong><br />

con la geometría euclí<strong>de</strong>a, sino con alguna <strong>de</strong> sus parientes<br />

raras!!


<strong>Lógica</strong>s<br />

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Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Geometrías no euclí<strong>de</strong>as<br />

Cuadrados hiperbólicos en un cuadro <strong>de</strong> Escher


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Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Hablemos <strong>de</strong> <strong>Lógica</strong><br />

Originalmente, la lógica trataba <strong>de</strong> formalizar<br />

razonamientos en lenguaje natural.<br />

Porque el lenguaje natural es ambiguo, y posibilita la<br />

existencia <strong>de</strong> paradojas:<br />

Uno <strong>de</strong> ellos, profeta suyo, dijo: “Los cretenses son<br />

siempre mentirosos, malas bestias, vientres<br />

perezosos.” Este testimonio es verda<strong>de</strong>ro.<br />

(Tito 1, 12-13)


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Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

El comienzo <strong>de</strong> la <strong>Lógica</strong> Formal<br />

Seguimos con la antigüedad<br />

Aristóteles <strong>de</strong>sarrolló el primer sistema formal para<br />

“todos” y “algunos”<br />

Su Silogística pue<strong>de</strong> <strong>de</strong>scribirse como un conjunto <strong>de</strong><br />

reglas <strong>de</strong> inferencia para las proposiciones categóricas<br />

(A) Todo P es Q<br />

(E) Ningún P es Q<br />

(I) Algún P es Q<br />

(O) Algún P no es Q


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Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Por fin: la lógica multivaluada<br />

Hitos importantes<br />

Aristóteles, Ockham Los futuros contingentes.<br />

̷Lukasiewicz’20 <strong>Lógica</strong> trivaluada <strong>de</strong> la “posibilidad”.<br />

Post’20 <strong>Lógica</strong>s multivaluadas con completitud funcional.<br />

Heyting’30 <strong>Lógica</strong> trivaluada para el intuicionismo.<br />

Gö<strong>de</strong>l’32 <strong>Lógica</strong>s finito valuadas como aproximación <strong>de</strong> la<br />

lógica intuicionista.<br />

Bočvar’38 <strong>Lógica</strong> <strong>de</strong> las paradojas.<br />

Kleene’52 <strong>Lógica</strong> <strong>de</strong> lo “in<strong>de</strong>finido.”


<strong>Lógica</strong>s<br />

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Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La lógica multivaluada<br />

Hitos importantes<br />

Za<strong>de</strong>h’65 <strong>Lógica</strong> difusa (en sentido amplio).<br />

Pavelka’79 <strong>Lógica</strong> difusa proposicional (en sentido estricto).<br />

Novák’90 <strong>Lógica</strong> difusa <strong>de</strong> primer or<strong>de</strong>n.<br />

Hájek’95 <strong>Lógica</strong> difusa racional.<br />

No se <strong>de</strong>be buscar la única lógica verda<strong>de</strong>ra, sino<br />

aquella que mejor se adapte a nuestro problema.


<strong>Lógica</strong>s<br />

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Preliminares<br />

Geometría<br />

<strong>Lógica</strong><br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aspectos comunes a toda <strong>Lógica</strong><br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Teoría <strong>de</strong> la Demostración<br />

¿Deducción automatizable?


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Lenguaje formal<br />

Definición<br />

Un lenguaje L sobre un conjunto numerable A que<br />

llamaremos alfabeto, es un subconjunto no vacío <strong>de</strong>l<br />

lenguaje universal sobre A:<br />

L ⊆ A ∗ = <br />

A n<br />

Equivalentemente:<br />

n∈N<br />

Un conjunto <strong>de</strong> símbolos, llamado alfabeto <strong>de</strong>l lenguaje.<br />

Un conjunto <strong>de</strong> reglas <strong>de</strong> formación que <strong>de</strong>terminan<br />

qué ca<strong>de</strong>nas <strong>de</strong> símbolos son fbfs y que constituyen la<br />

gramática <strong>de</strong>l lenguaje.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis <strong>de</strong> la <strong>Lógica</strong> Proposicional<br />

Alfabeto<br />

Definición<br />

El alfabeto está formado por los siguientes conjuntos:<br />

1 Un conjunto numerable <strong>de</strong> símbolos <strong>de</strong> proposición:<br />

Π = {p, q, r, . . . , p1, q1, r1, . . . , pn, qn, rn, . . . }<br />

2 Operadores lógicos: ¬, ∨, ∧, → y ↔.<br />

3 Símbolos <strong>de</strong> puntuación: “(”, “)”.


<strong>Lógica</strong>s<br />

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Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis <strong>de</strong> la <strong>Lógica</strong> Proposicional<br />

Fórmulas bien formadas<br />

Definición<br />

El conjunto <strong>de</strong> las fórmulas bien formadas (fbfs)<br />

está <strong>de</strong>terminado por las siguientes reglas <strong>de</strong> formación:<br />

1 Los elementos <strong>de</strong> Π son fbfs: las fórmulas atómicas.<br />

2 Si A es una fbf , ¬A es una fbf.<br />

3 Si A y B son fbfs entonces (A ∧ B), (A ∨ B), (A → B) y<br />

(A ↔ B) son fbfs.<br />

Los símbolos A y B usados en la <strong>de</strong>finición no son<br />

símbolos <strong>de</strong>l lenguaje sino metasímbolos.<br />

El único convenio para la simplificación <strong>de</strong> fórmulas que<br />

utilizaremos es la eliminación <strong>de</strong> los paréntesis inicial y<br />

final <strong>de</strong> una fórmula si los tuviera.


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Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

¿Semántica?


<strong>Lógica</strong>s<br />

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Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La Semántica<br />

para un lenguaje general<br />

Definiciones<br />

Valores semánticos, valores <strong>de</strong>stacados<br />

Interpretación: Una función que asocia un significado<br />

(valor semántico) a cada fbf<br />

Mo<strong>de</strong>lo para A: Una interpretación que asigna a A un<br />

valor <strong>de</strong>stacado<br />

Fórmula válida: aquélla para la que toda interpretación es<br />

un mo<strong>de</strong>lo<br />

Inferencia: De un conjunto S se infiere A si todo mo<strong>de</strong>lo<br />

<strong>de</strong> S también lo es <strong>de</strong> A


<strong>Lógica</strong>s<br />

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Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La Semántica<br />

para un lenguaje trivaluado<br />

Definiciones<br />

Valores semánticos {0, t, 1}.<br />

Valores <strong>de</strong>stacados (generalmente {1}, o también {t, 1}).<br />

Habitualmente, las interpretaciones se dan en términos <strong>de</strong><br />

funciones <strong>de</strong> verdad


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Algunos sistemas trivaluados<br />

Se consi<strong>de</strong>ran tres valores <strong>de</strong> verdad.<br />

Veremos los sistemas <strong>de</strong> Kleene, Bočvar, Heyting y<br />

̷Lukasiewicz.<br />

Cada sistema tiene una motivación subyacente.<br />

Aunque todos coinci<strong>de</strong>n en consi<strong>de</strong>rar los valores 0, 1<br />

como la contrapartida <strong>de</strong> los booleanos ⊥, ⊤.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La lógica trivaluada <strong>de</strong> Kleene<br />

El problema subyacente a esta lógica está relacionado con<br />

las relaciones recursivas parciales.<br />

Tales relaciones a veces pue<strong>de</strong>n no estar <strong>de</strong>finidas.<br />

La interpretación <strong>de</strong>l tercer valor <strong>de</strong> verdad es “in<strong>de</strong>finido.”<br />

Con D = {1} el sistema no tiene tautologías.<br />

Con D = {i, 1} se obtienen exactamente las tautologías<br />

clásicas.<br />

¬<br />

0 1<br />

i i<br />

1 0<br />

∧ 0 i 1<br />

0 0 0 0<br />

i 0 i i<br />

1 0 i 1<br />

→ 0 i 1<br />

0 1 1 1<br />

i i i 1<br />

1 0 i 1<br />

∨ 0 i 1<br />

0 0 i 1<br />

i i i 1<br />

1 1 1 1<br />

↔ 0 i 1<br />

0 1 i 0<br />

i i i i<br />

1 0 i 1


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La lógica trivaluada <strong>de</strong> Bočvar<br />

El problema que preten<strong>de</strong> formalizar Bočvar es el <strong>de</strong> las<br />

paradojas semánticas, o antinomias.<br />

La interpretación <strong>de</strong>l tercer valor <strong>de</strong> verdad es “sin<br />

sentido” o “paradójico.”<br />

¬<br />

0 1<br />

u u<br />

1 0<br />

∧ 0 u 1<br />

0 0 u 0<br />

u u u u<br />

1 0 u 1<br />

→ 0 u 1<br />

0 1 u 1<br />

u u u u<br />

1 0 u 1<br />

∨ 0 u 1<br />

0 0 u 1<br />

u u u u<br />

1 1 u 1<br />

↔ 0 u 1<br />

0 1 u 0<br />

u u u u<br />

1 0 u 1


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La lógica trivaluada <strong>de</strong> Heyting<br />

Con esta lógica se pretendía formalizar el razonamiento<br />

intuicionista, que no coinci<strong>de</strong> con el clásico.<br />

Por ejemplo, el intuicionismo no acepta la vali<strong>de</strong>z <strong>de</strong> la<br />

fórmula ¬¬A −→ A.<br />

¬<br />

0 1<br />

i 0<br />

1 0<br />

Sus conectivas son las siguientes<br />

∧ 0 i 1<br />

0 0 0 0<br />

i 0 i i<br />

1 0 i 1<br />

∨ 0 i 1<br />

0 0 i 1<br />

i i i 1<br />

1 1 1 1<br />

→ 0 i 1<br />

0 1 1 1<br />

i 0 1 1<br />

1 0 i 1


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

La lógica trivaluada <strong>de</strong> ̷Lukasiewicz<br />

Su i<strong>de</strong>a correspon<strong>de</strong> a la <strong>de</strong> formalizar la verdad como<br />

posibilidad.<br />

El tercer valor <strong>de</strong> verdad se interpreta como “neutralidad.”<br />

Sus conectivas primitivas son la negación y la implicación.<br />

∨ 0 n 1<br />

0 0 n 1<br />

n n n 1<br />

1 1 1 1<br />

¬<br />

0 1<br />

u u<br />

1 0<br />

∧ 0 n 1<br />

0 0 0 0<br />

n 0 n n<br />

1 0 n 1<br />

→ 0 n 1<br />

0 1 1 1<br />

n n 1 1<br />

1 0 n 1<br />

↔ 0 n 1<br />

0 1 n 0<br />

n n 1 n<br />

1 0 n 1


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sistemas con más valores <strong>de</strong> verdad<br />

El sistema tetravaluado <strong>de</strong> Dunn y Belnap<br />

Este sistema surgió en relación con el estudio <strong>de</strong> la lógica<br />

<strong>de</strong> la relevancia, pero también tiene importancia en ciertas<br />

aplicaciones computacionales.<br />

Está basado en un conjunto con cuatro valores <strong>de</strong> verdad,<br />

W = {0, f , t, 1} que se interpretan como<br />

Ausencia <strong>de</strong> información<br />

Información negativa<br />

Información afirmativa<br />

Información conflictiva


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sistemas con más valores <strong>de</strong> verdad<br />

El sistema tetravaluado <strong>de</strong> Dunn y Belnap<br />

El diamante tiene dos ór<strong>de</strong>nes naturales<br />

1 El or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> información (el <strong>de</strong> la figura)<br />

2 El or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> verdad (<strong>de</strong> izqda. a dcha.)<br />

El ínfimo y supremo en el or<strong>de</strong>n <strong>de</strong> verdad se correspon<strong>de</strong>n<br />

con la conjunción y disyunción. La negación <strong>de</strong>ja fijos a 0<br />

y 1, e intercambia t y f .<br />

No hay una interpretación estándar para la implicación


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

Definición <strong>de</strong> t-norma<br />

La influencia <strong>de</strong> los conjuntos difusos ha sido fundamental<br />

en el <strong>de</strong>sarrollo <strong>de</strong> lógicas valuadas sobre el intervalo<br />

unidad [0, 1].<br />

Están basadas sobre la abstracción <strong>de</strong> la conjunción que<br />

proporcionan las normas triangulares (o t-normas)<br />

Definición<br />

Una t-norma es una operación binaria sobre [0, 1] asociativa,<br />

conmutativa, no <strong>de</strong>creciente y con elemento neutro 1.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

Implicación residuada y propiedad <strong>de</strong> adjunción<br />

Dada una t-norma continua T , existe una forma estándar <strong>de</strong><br />

<strong>de</strong>finir su implicación residuada<br />

Definición (Implicación residuada)<br />

u → v = sup{z | T (u, z) ≤ v}<br />

Esta implicación está relacionada con T mediante el siguiente<br />

Teorema (Propiedad <strong>de</strong> adjunción)<br />

Cada t-norma continua tiene una única implicación residuada,<br />

puesto que se cumple<br />

T (u, v) ≤ w si y solo si u ≤ (v → w),


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

La lógica básica BL<br />

Toda t-norma <strong>de</strong>termina la función <strong>de</strong> verdad <strong>de</strong> una<br />

conjunción.<br />

Su residuo <strong>de</strong>termina la función <strong>de</strong> verdad <strong>de</strong> una<br />

implicación.<br />

El lenguaje se pue<strong>de</strong> dotar <strong>de</strong> una negación haciendo<br />

¬u = u → 0<br />

Por lo tanto, una t-norma permite <strong>de</strong>finir la semántica <strong>de</strong><br />

una lógica difusa.<br />

Veamos el sistema axiomático fundamental <strong>de</strong> las t-normas: la<br />

lógica básica BL.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

Axiomática <strong>de</strong> BL<br />

El siguiente conjunto <strong>de</strong> axiomas es completo para la<br />

lógica proposicional básica <strong>de</strong> una t-norma dada.<br />

Se entien<strong>de</strong> que & tiene como función <strong>de</strong> verdad a la<br />

t-norma, y → tiene como función <strong>de</strong> verdad a su residuo.<br />

A1 (A → B) → ((B → C) → (A → C))<br />

A2 (A&B) → A<br />

A3 (A&B) → (B&A)<br />

A4 (A&(A → B)) → (B&(B → A))<br />

A5a (A → (B → C)) → ((A&B) → C)<br />

A5b ((A&B) → C) → (A → (B → C))<br />

A6 ((A → B) → C) → (((B → A) → C) → C)<br />

A7 0 → A


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

Principales sistemas: ̷Lukasiewicz, Gö<strong>de</strong>l<br />

̷Lukasiewicz Basada en x ∗ y = máx{0, x + y − 1}<br />

Residuo x ← y = mín{x − y + 1, 1}<br />

Su sistema axiomático es BL + el axioma<br />

¬¬A → A<br />

Gö<strong>de</strong>l Basada en x ∗ y = mín{x,<br />

y}<br />

Residuo x ← y =<br />

1<br />

x<br />

si y ≤ x<br />

en otro caso<br />

Su sistema axiomático es BL + el axioma<br />

A → (A&A)


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

Principales sistemas: producto<br />

Producto Basada en x ∗ y = x · y<br />

Residuo x ← y = mín(1, x/y)<br />

Su sistema axiomático es BL + los axiomas<br />

¬¬C → ((A&C) → (B&C)) → (A → B))<br />

(A&(A → ¬A)) → ⊥


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Ejemplos<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

<strong>Lógica</strong>s basadas en normas triangulares<br />

¿Por qué son los sistemas principales?<br />

Teorema (<strong>de</strong> representación)<br />

Toda t-norma arquimediana es suma ordinal <strong>de</strong> las tres<br />

t-normas anteriores.<br />

Problemas abiertos:<br />

1 Incremento <strong>de</strong> expresividad permitiendo varias t-normas<br />

2 Uso <strong>de</strong> retículos residuados<br />

3 Uso <strong>de</strong> otras extensiones <strong>de</strong> la conjunción: cópulas, etc


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

¿Para qué sirven estas lógicas tan raras?<br />

Se han encontrado aplicaciones <strong>de</strong> las lógicas multivaluadas en<br />

áreas muy diversas:<br />

1 Lingüística<br />

2 Filosofía<br />

3 Diseño <strong>de</strong> hardware<br />

4 <strong>Lógica</strong><br />

5 Inteligencia Artificial<br />

6 Matemáticas


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aplicaciones en Lingüística<br />

Tratamiento <strong>de</strong> los supuestos. Por ejemplo, al <strong>de</strong>cir<br />

“El actual rey <strong>de</strong> España nació en Roma”<br />

se está dando por supuesto que España tiene un rey.<br />

No se ve claramente qué tratamiento han <strong>de</strong> tener tales<br />

enunciados, en particular para establecer su negación o dar<br />

condiciones <strong>de</strong> verdad <strong>de</strong> las implicaciones.<br />

Se han propuesto sistemas trivaluados.<br />

Otra posible solución hace uso <strong>de</strong> sistemas producto, con<br />

pares or<strong>de</strong>nados como valores <strong>de</strong> verdad, y evaluando cada<br />

componente por separado.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aplicaciones en Filosofía<br />

Explicación <strong>de</strong> paradojas<br />

Sorites Un grano <strong>de</strong> arena no es un montón.<br />

Añadir un grano no hace un montón.<br />

Luego, no importa cuántos granos añadamos,<br />

nunca tendremos un montón <strong>de</strong> arena<br />

Falakros Si un hombre no es calvo, y le quitamos un pelo,<br />

sigue sin ser calvo<br />

Luego, po<strong>de</strong>mos quitar tantos pelos como<br />

queramos y no lo <strong>de</strong>jaremos calvo.<br />

Lenguajes con un predicado <strong>de</strong> “verdad”


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aplicaciones al Diseño <strong>de</strong> Hardware<br />

La lógica clásica proposicional se usa como herramienta<br />

para el análisis y síntesis <strong>de</strong> algunos tipos <strong>de</strong> circuitos<br />

eléctricos construidos a partir <strong>de</strong> puertas lógicas con dos<br />

estados estables.<br />

Una generalización directa permite el uso <strong>de</strong> lógica<br />

n-valuada para diseñar y verificar circuitos con n estados.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aplicaciones en <strong>Lógica</strong><br />

1 Para compren<strong>de</strong>r mejor otras lógicas:<br />

Los sistemas <strong>de</strong> Gö<strong>de</strong>l se introdujeron para intentar<br />

aproximarse a la lógica intuicionista<br />

La lógica trivaluada <strong>de</strong> ̷Lukasiewicz pretendía capturar la<br />

noción modal <strong>de</strong> posibilidad<br />

2 Mo<strong>de</strong>lización <strong>de</strong> predicados parciales en los que hay<br />

“huecos <strong>de</strong> verdad”, en el supuesto <strong>de</strong> que los huecos<br />

respeten las funciones <strong>de</strong> verdad


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aplicaciones a la Inteligencia Artificial<br />

1 Razonamiento bajo incertidumbre y con nociones<br />

imprecisas.<br />

En general mediante la lógica difusa.<br />

2 En gestión <strong>de</strong> bases <strong>de</strong> datos y sistema basados en<br />

conocimiento, cuando se sepa que la información pue<strong>de</strong><br />

ser imprecisa.<br />

3 Automatización <strong>de</strong> las técnicas <strong>de</strong> prospección <strong>de</strong> datos.<br />

Estas técnicas suelen estar ligadas a conjuntos difusos o<br />

multivaluados.<br />

En este contexto también interesa disponer <strong>de</strong> métodos <strong>de</strong><br />

razonamiento automático para estas lógicas.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Aplicaciones en Matemáticas<br />

1 Teoría matemática <strong>de</strong> los conjuntos difusos, y el análisis<br />

matemático <strong>de</strong>l razonamiento aproximado.<br />

2 Distintos enfoques para probar la consistencia <strong>de</strong> la teoría<br />

<strong>de</strong> conjuntos.<br />

3 Como herramienta técnica para la <strong>de</strong>mostración <strong>de</strong><br />

resultados <strong>de</strong> in<strong>de</strong>pen<strong>de</strong>ncia <strong>de</strong> axiomas.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Deducción automática en lógica multivaluada<br />

Distintos enfoques existentes<br />

Tablas semánticas (Surma’77, Carnielli’87, Hähnle’94)<br />

Resolución (Baaz-Fermüller’95)<br />

TAS (Valver<strong>de</strong>’98)<br />

Programación lógica


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Programación lógica multivaluada<br />

Se han <strong>de</strong>sarrollado distintas extensiones <strong>de</strong> paradigma <strong>de</strong> la<br />

programación lógica:<br />

Paraconsistente (Blair & Subrahmanian’89)<br />

Basado en birretículos (Fitting’91)<br />

Anotado (Kifer & Subrahmanian’92)<br />

Signado (Lu’96)<br />

Probabilista (T Lukasiewicz’98)<br />

Difusa (Vojtáˇs’00)<br />

Multi-adjunta (Medina et al’01)


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Programación <strong>Lógica</strong> Multiadjunta<br />

Pasito a pasito<br />

Programación <strong>Lógica</strong> Clásica [Kowalski & van Em<strong>de</strong>n]:<br />

paper accepted ← good work, good referees<br />

Programación cuantitativa [van Em<strong>de</strong>n]:<br />

paper accepted 0,9<br />

←− good work & good referees<br />

Programación <strong>Lógica</strong> Difusa [Vojtáˇs & Paulík]:<br />

paper accepted 0,9<br />

←− ̷L mín(good work, good referees)


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Programación <strong>Lógica</strong> Multiadjunta<br />

Pasito a pasito<br />

Bases <strong>de</strong> Datos Probabilistas Deductivas [Lakshmanan & Sadri]:<br />

(paper accepted 〈[0,7,0,95],[0,03,0,2]〉<br />

←−−−−−−−−−−−−−−−− good work,good referees<br />

; ind, pc)<br />

Programas Lógicos Híbridos Probabilistas [Dekhtyar & Subrahm.]:<br />

(paper accepted ∨pc go conference): [0,85, 0,98] ←−<br />

(good work ∧ind good referees) : [0,7, 0,9] &<br />

have money : [0,9, 1,0]


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Programación <strong>Lógica</strong> Multiadjunta<br />

Características comunes a los enfoques previos<br />

Distintos tipos <strong>de</strong> pesos, valores <strong>de</strong> confianza, valores <strong>de</strong><br />

verdad, o grados<br />

Símbolos <strong>de</strong> implicación con pesos asociados a las reglas<br />

Cuerpos construidos con funciones monótonas<br />

El paradigma <strong>de</strong> programación lógica multiadjunta abstrae los<br />

<strong>de</strong>talles particulares <strong>de</strong> cada uno <strong>de</strong> los enfoques anteriores, y<br />

mantiene únicamente el motor <strong>de</strong>ductivo


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Retículos multiadjuntos<br />

Definición<br />

Un retículo residuado es una tupla 〈L, , &, →, ⊤〉 tal que:<br />

1 〈L, 〉 es un retículo acotado y ⊤ es su máximo<br />

2 〈L, &, ⊤〉 es un monoi<strong>de</strong> conmutativo<br />

3 El par 〈&, →〉 es un par adjunto en L, es <strong>de</strong>cir:<br />

La conjunción es creciente en ambos argumentos<br />

La implicación <strong>de</strong>crece en el primero y crece en el segundo<br />

Para todo x, y, z ∈ L, se tiene<br />

x (z → y) ⇔ (x & z) y<br />

La consi<strong>de</strong>ración <strong>de</strong> un entorno más general, en el que convivan<br />

distintos tipos <strong>de</strong> implicaciones nos lleva a permitir la<br />

coexistencia <strong>de</strong> distintos pares adjuntos en un retículo.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Retículos multiadjuntos<br />

Definición<br />

Es una tupla (L, , ←1, &1, . . . , ←n, &n) que satisface las<br />

siguientes condiciones:<br />

1 〈L, 〉 es un retículo acotado;<br />

2 (←i, &i) es un par adjunto en 〈L, 〉 para i = 1, . . . , n;<br />

3 ⊤ &i ϑ = ϑ &i ⊤ = ϑ para todo ϑ ∈ L y todo i = 1, . . . , n.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Programas Lógicos Multiadjuntos<br />

Sintaxis<br />

Definición<br />

Un programa lógico multiadjunto es un conjunto P <strong>de</strong> reglas <strong>de</strong><br />

la forma 〈(A ←i B), ϑ〉 tal que:<br />

1 El peso ϑ es un elemento <strong>de</strong> L (un valor <strong>de</strong> verdad);<br />

2 La cabeza <strong>de</strong> la regla A es un símbolo proposicional <strong>de</strong> Π.<br />

3 El cuerpo B es una fórmula construida a partir <strong>de</strong><br />

símbolos proposicionales B1, . . . , Bn (n ≥ 0) mediante el<br />

uso <strong>de</strong> operadores monótonos.<br />

4 Los hechos son reglas con cuerpo ⊤.<br />

5 Una meta es un símbolo proposicional ?A, entendido como<br />

un pregunta que se le hace al sistema.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Programas Lógicos Multiadjuntos<br />

Semántica<br />

Definición<br />

Una interpretación es una aplicación I : Π → L.<br />

Cada una <strong>de</strong> estas interpretaciones se extien<strong>de</strong> <strong>de</strong> manera única<br />

a todas las fórmulas <strong>de</strong>l lenguaje.<br />

A continuación damos el concepto <strong>de</strong> mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> un programa.<br />

Definición<br />

Una interpretación I ∈ IL satisface una regla 〈A ←i B, ϑ〉 si y<br />

solo si ϑ Î (A ←i B). Una interpretación I ∈ IL es un mo<strong>de</strong>lo<br />

<strong>de</strong> un programa P si y solo si satisface todas las reglas <strong>de</strong> P.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Semántica <strong>de</strong> punto fijo<br />

El operador <strong>de</strong> consecuencias <strong>de</strong> van Em<strong>de</strong>n y Kowalski, se<br />

generaliza al contexto multi-adjunto como sigue:<br />

Definición<br />

Sea P un programa multi-adjunto. El operador <strong>de</strong><br />

consecuencias inmediatas TP : I → I se <strong>de</strong>fine, dada una<br />

interpretación y un átomo, como se indica<br />

TP(I )(A) = sup{ϑ & i<br />

Î (B) | A ϑ ←i B ∈ P}<br />

Todos los supremos existen al trabajar sobre un retículo<br />

completo.<br />

Lema<br />

El operador TP es monótono creciente.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Mo<strong>de</strong>los y puntos fijos<br />

Teorema<br />

Una interpretación I es un mo<strong>de</strong>lo <strong>de</strong> un programa<br />

multi-adjunto P si y solo si TP(I ) ⊑ I .<br />

El teorema <strong>de</strong> Tarski-Knaster, junto con el anterior, nos dice<br />

que todo programa tiene un mo<strong>de</strong>lo mínimo que se pue<strong>de</strong><br />

obtener mediante iteración transfinita.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Computabilidad <strong>de</strong> los mo<strong>de</strong>los<br />

Continuidad <strong>de</strong>l operador <strong>de</strong> consecuencias<br />

Definición<br />

Sea L un retículo completo. Decimos que f : L −→ L es<br />

continua si conserva los supremos <strong>de</strong> conjuntos dirigidos, esto<br />

es, si dado un conjunto dirigido X se tiene<br />

f (sup X ) = sup{f (x) | x ∈ X }<br />

Teorema<br />

Si todos los operadores que aparecen en los cuerpos <strong>de</strong> la reglas<br />

<strong>de</strong> un programa P son continuos, y las conjunciones adjuntas lo<br />

son en su segundo argumento, entonces TP es continuo.


<strong>Lógica</strong>s<br />

<strong>Multivaluada</strong>s<br />

Preliminares<br />

Definiciones<br />

Aplicaciones<br />

Deducción<br />

automática<br />

Prog. <strong>Lógica</strong><br />

Multiadjunta<br />

Sintaxis<br />

Semántica<br />

Computabilidad <strong>de</strong> los mo<strong>de</strong>los<br />

¿Cómo calcular los mo<strong>de</strong>los?<br />

Esencialmente, existen dos formas <strong>de</strong> calcular mo<strong>de</strong>los:<br />

1 De abajo a arriba (bottom-up), a partir <strong>de</strong>l operador <strong>de</strong><br />

consecuencias.<br />

2 De arriba a abajo (top-down), a partir <strong>de</strong> la meta dada.<br />

Nos centraremos en <strong>de</strong>scribir un método <strong>de</strong> tabulación para<br />

obtener respuestas

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