عرض مصدر المنطق في علوم الحاسوب

[[ملف:Logic_Gates.svg|يسار|تصغير| تمثيل تخطيطي [[بوابة منطقية|لبوابات منطق]] الحاسوب ]]
يشمل '''المنطق في علوم الحاسب''' التداخل بين مجالين مختلفين احدهما هو مجال [[المنطق]] والاخر هو مجال [[علم الحاسوب|علوم الحاسوب]]. ويمكننا ان نقسم الموضوع إلى ثلاثة مجالات رئيسية وهي:
* الأسس والتحليلات النظرية
* يمكن استخدام الحاسوب لمساعده المنطقيين
* يمكناستخدام المفاهيم من المنطق إلى تطبيقات الحاسوب
== الأسس والتحليلات النظرية ==
يركز المنطق دورًا أساسيًا في علوم الحاسوب. وفي بعض من المجالات الرئيسية للمنطق ذات الأهمية الكبرى وهي [[نظرية الحاسوبية|نظرية الحوسبة]] (التي كانوا يلقبونها سابقًا النظرية العودية) [[منطق موجهات|والمنطق المشروط]] [[نظرية الفئة|ونظرية الفئة]]. وتعتمد [[نظرية الحوسبة|نظرية الحساب]] على المفاهيم محددة من قبل المنطقيين وعلماء الرياضيات مثل العالم [[ألونزو تشرتش|كنيسة ألونزو]] [[آلان تورنغ|وألان تورينج]].<ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Lewis|الأول=Harry R.|عنوان=Elements of the Theory of Computation|مسار=https://archive.org/dnk1=Harry R. Lewis|مؤلف2-وصلة=Christos Papadimitriou| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200526171500/https://archive.org/dnk1=Harry%20R.%20Lewis | تاريخ أرشيف = 26 مايو 2020 }}</ref><ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Davis|الأول=Martin|عنوان=The Universal Turing Machine|ناشر=Springer Verlag|مسار الفصل=https://books.google.com/books?id=YafIDVd1Z68C&pg=PA290#v=onepage&q&f=false|محرر1=Rolf Herken|تاريخ الوصول=26 December 2013|الفصل=Influences of Mathematical Logic on Computer Science|مؤلف-وصلة=Martin Davis (mathematician)}}</ref> وقد أظهرت الكنيسة سابقا عن وجود مشاكل لا يمكن حلها خوارزميًا باستخدام مفهومه عن تعريف لامدا. ولقد أعطى عالم الحاسب الآن تورينج أول تحليل مقنع لما يمكن تسميته بالإجراء الميكانيكي وأكد الفيلسوف [[كورت غودل|كورت جودل]] أنه قد وجد تحليل تورينج «مثاليًا».<ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Kennedy|الأول=Juliette|عنوان=Interpreting Godel|ناشر=Cambridge University Press|مسار=https://books.google.com/?id=ulw3BAAAQBAJ&pg=PA118&lpg=PA118&dq=Godel+convinced+by+Turing's+analysis#v=onepage&q=Godel%20convinced%20by%20Turing's%20analysis&f=false|تاريخ الوصول=17 August 2015|ISBN=9781107002661|تاريخ=2014-08-21| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200426143729/https://books.google.com/books?id=ulw3BAAAQBAJ&pg=PA118&lpg=PA118&dq=Godel+convinced+by+Turing's+analysis&hl=en#v=onepage&q=Godel%20convinced%20by%20Turing's%20analysis&f=false | تاريخ أرشيف = 26 أبريل 2020 }}</ref> بالإضافة إلى بعض المجالات الرئيسية الأخرى للتداخل النظري بين المنطق وعلوم الحاسوب هي:
* وقد اثبت ان [[مبرهنات عدم الاكتمال لغودل|نظرية الفيلسوف جودل]] أنه لا يوجد أي نظام منطقي قوي بما يكفي لوصف الحساب ويحتوي على عبارات لا يمكن إثباتها أو ابطالها داخل هذا النظام. وهذا يتطلب تطبيق مباشر على القضايا النظرية المتعلقة بجدوى إثبات صحة البرنامج واكتماله.<ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Hofstadter|الأول=Douglas R.|عنوان=Gödel, Escher, Bach: An Eternal Golden Braid|ناشر=Basic Books|ISBN=978-0465026562|مؤلف-وصلة=Douglas Hofstadter|مسار=https://archive.org/details/gdelescherbachet00hofs|تاريخ=1999-02-05| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200325183247/https://archive.org/details/gdelescherbachet00hofs | تاريخ أرشيف = 25 مارس 2020 }}</ref>
* مشكلة الإطار وهي مشكلة أساسية يجب التغلب عليها عند استخدام [[منطق الرتبة الأولى|منطق الدرجة الأولى]] لتمثيل أهداف وحالة عامل الذكاء الاصطناعي.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=McCarthy|الأول=J|مؤلف2-الأخير=P.J. Hayes|عنوان=Some philosophical problems from the standpoint of artificial intelligence|صحيفة=Machine Intelligence|سنة=1969|المجلد=4|صفحات=463–502|مسار= http://www-formal.stanford.edu/jmc/mcchay69.pdf)|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20200325180719/http://www-formal.stanford.edu/jmc/mcchay69.pdf)|تاريخ أرشيف=2020-03-25| تاريخ الوصول =  أغسطس 2020  |حالة المسار=dead}}</ref>
* المهندس كاري - هوارد هي علاقة توافق بين الأنظمة المنطقية والبرمجيات. وقد أنشأت هذه النظرية توافق المراسلات الدقيقة بين البراهين والبرامج. على وجه الخصوص، ولقد أظهر أن المصطلحات الواردة في حساب التفاضل والتكامل lambda-calculus وتتوافق مع براهين المنطق الحدسي الافتراضى.
* وقد مثلت [[نظرية الفئة|نظرية]] الفئات وجهة نظرعلماء الرياضيات التي تؤكد على العلاقات بين الهياكل. ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بالعديد من نواحي علوم الحاسوب منها: أنظمة نوع لغات البرمجة، ونظرية النظم الانتقالية، ونماذج لغات البرمجة، ونظرية دلالات لغة البرمجة.<ref>{{استشهاد بكتاب|الأول=Michael|مؤلف1=Barr|عنوان=Category Theory for Computer|سنة=1990|ناشر=Prentice-Hall|مؤلف2=Charles Wells}}</ref>
== أجهزة الحاسوب لمساعدة المنطقيين ==
كانت أحد الأعمال الأولى لاستخدام مصطلح [[ذكاء اصطناعي|الذكاء الاصطناعي]] هو نظام المنطقي الذي قد طوره الباحث [[ألن نيويل|Allen Newell]] والسياسي JC Shaw والعالم [[هيربرت سيمون|Herbert Simon]] في عام 1956. أحد الأشياء التي يقوم بها المنطق ولقد أخذ مجموعة من العبارات في المنطق والاستنتاج (عبارات إضافية) التي يجب أن تكون صحيحة بموجب قوانين المنطق. على سبيل المثال، إذا اخذت نظامًا منطقيًا ينص على أن «ان جميع البشر بشرا» و«سقراط بشر»، فإن الاستنتاج الصحيح هو «سقراط مميت». بالطبع هذا مثال سيء. وفي الأنظمة المنطقية الفعلية يمكن أن تكون العبارات كثيره ومعقدة. وقد أدرك موخرا أن هذا النوع من التحاليل يمكن أن تساعد بشكل كبير باستخدام أجهزة الحاسوب. وقد اثبت المنطق العمل النظري الفلاسفة [[بيرتراند راسل|لبرتراند راسل]] [[ألفريد نورث وايتهيد|وألفريد نورث وايتهيد]] في عملهم الذي اثر على المنطق الرياضي المسمى ''[[مبادئ الرياضيات|Principia Mathematica]]''. وبالإضافة إلى ذلك، لقد تم استخدام الأنظمة اللاحقة من قبل المنطقيين للتحقق منها واكتشاف النظريات والبراهين المنطقية الجديدة واكتشافها.<ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Newell|الأول=Allen|عنوان=Computers and Thought|مسار الفصل=https://archive.org/details/computersthought00feig|سنة=1963|ناشر=McGraw Hill|ISBN=978-0262560924|صفحات=[https://archive.org/details/computersthought00feig/page/109 109–133]|مؤلف2=J.C. Shaw|مؤلف3-الأخير=H.C. Simon|محرر1=Ed Feigenbaum|الفصل=Empirical explorations with the logic theory machine}}</ref>
== تطبيقات المنطق لأجهزة الحاسوب ==
لطالما كان هناك بعض التأثيرات القويه من المنطق الرياضي في مجال [[ذكاء اصطناعي|الذكاء الاصطناعي]] (AI). ومنذ بداية المجال، قد تم إدراك أن التكنولوجيا قد بينت الاستدلالات المنطقية ويمكن أن يكون لها إمكانات كبيرة لحل الكثير من المشكلات واستخلاص النتائج من الحقائق. وقد صف رون براشمان [[منطق الرتبة الأولى|منطق الدرجة الأولى]] (FOL) بأنه المقياس الذي يجب من خلاله تقييم جميع اشكال [[تمثيل المعرفة]] بالذكاء الاصطناعي. ولا توجد طريقة معروفة بشكل عام أو أكثر قوة لوصف وتحليل المعلومات من FOL. والسبب وراء عدم القدرة على استخدام لغة FOL كلغة للكمبيوتر هو أنها معبرة وأكثر تعقيدا في الواقع، بمعنى أن FOL يمكنها بسهولة التعبير عن عبارات لا يمكن لأي كمبيوتر تعبيرها، مهما كانت قوتها، اوحلها على الإطلاق. لهذا السبب فإن كل شكل من أشكال تمثيل المعرفة هو إلى حد ما مقايضة بين التعبيرية والحسابية. كلما كانت اللغة أكثر تعبيرًا وتفصيلا، كلما كانت أقرب إلى FOL، زادت احتمالية أن تكون أبطأ وعرضة للدورة اللانهائية.<ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Levesque|الأول=Hector|عنوان=Reading in Knowledge Representation|سنة=1985|ناشر=Morgan Kaufmann|ISBN=0-934613-01-X|صفحة=[https://archive.org/details/readingsinknowle00brac/page/49 49]|مؤلف2=Ronald Brachman|محرر1=Ronald Brachman and Hector J. Levesque|الفصل=A Fundamental Tradeoff in Knowledge Representation and Reasoning|اقتباس=The good news in reducing KR service to theorem proving is that we now have a very clear, very specific notion of what the KR system should do; the bad new is that it is also clear that the services can not be provided... deciding whether or not a sentence in FOL is a theorem... is unsolvable.|مسار الفصل=https://archive.org/details/readingsinknowle00brac|مسار=https://archive.org/details/readingsinknowle00brac/page/49| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200325183258/https://archive.org/details/readingsinknowle00brac/page/49 | تاريخ أرشيف = 25 مارس 2020 }}</ref>
وعلى سبيل المثال، إذا كانت بعض القواعد المستخدمة في [[نظام خبير|الأنظمة الخبيرة]] تتقارب مجموعة فرعية محدودة جدًا من FOL. لكن بدلاً من استخدام الصيغ التعسفية مع مجموعة كاملة من العوامل المنطقية، فإن نقطة البداية وهي ببساطة شديده ما يشير إليه المنطقيون باسم [[قياس استثنائي|طريقة العمل]]. ونتيجة لذلك، يمكن للأنظمة المستندة إلى القواعد دعم الحساب عالي الأداء، وخاصة إذا قد استفادت من الخوارزميات والتحسين والتجميع.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Forgy|الأول=Charles|عنوان=Rete: A Fast Algorithm for the Many Pattern/Many Object Pattern Match Problem*|صحيفة=Artificial Intelligence|سنة=1982|المجلد=19|صفحات=17–37|مسار=http://web.yonsei.ac.kr/yusong/lecture/data/BI/Materials/1.1.Rete%20-%20A%20Fast%20Algorithm%20for%20the%20Many%20Pattern,%20Many%20Object%20Pattern%20Match%20Problem.pdf|تاريخ الوصول=25 December 2013|DOI=10.1016/0004-3702(82)90020-0|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20131227044049/http://web.yonsei.ac.kr/yusong/lecture/data/BI/Materials/1.1.Rete%20-%20A%20Fast%20Algorithm%20for%20the%20Many%20Pattern,%20Many%20Object%20Pattern%20Match%20Problem.pdf|تاريخ أرشيف=2013-12-27}}</ref>
ومجال هندسة البحث الآخر للنظرية المنطقية كان هندسة البرمجيات. وقد طبقت المشاريع البحثية مثل مساعد البرنامج القائم على المعرفة وبرامج للمتدربين وللمبرمجين النظرية المنطقية للتحقق من صحة مواصفات البرنامج. وكما انها قد استخدمتها لتحويل المواصفات إلى كود فعال ونشط على بعض المنصات المتنوعة لإثبات التكافؤ بين التنفيذ والمواصفات.<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Rich|الأول=Charles|مؤلف2-الأخير=Richard C. Waters|عنوان=The Programmer's Apprentice Project: A Research Overview|صحيفة=IEEE Expert|تاريخ=November 1987|مسار=ftp://publications.ai.mit.edu/ai-publications/pdf/AIM-1004.pdf|تاريخ الوصول=26 December 2013| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20170706115702/ftp://publications.ai.mit.edu/ai-publications/pdf/AIM-1004.pdf | تاريخ أرشيف = 6 يوليو 2017 }}</ref> وغالبًا ما يكون هذا النهج الرسمي القائم على التحول ويكون أكثر جهدًا بكثير من تطوير البرامج التقليدية. ومع ذلك، في بعض المجالات المحددة ذات الشكليات المناسبة والنماذج القابلة لإعادة الاستخدام، أثبت ان النهج قابل للتطبيق بالنسبة للمنتجات التجارية. عادة ما تكون المجالات المناسبة هي تلك الأنظمة، مثل أنظمة الأسلحة، والأنظمة الأمنية، والأنظمة المالية في الوقت الفعلي حيث يكون لفشل النظام تكلفة بشرية أو مالية باهظة الثمن. ومثال على هذا المجال هو تصميم [[التكامل بالغ مقاس الاتساع|متكامل واسع النطاق (VLSI)]] - وهي عملية تصميم الرقائق المستخدمة لوحدات المعالجة المركزية والمكونات الحيوية الأخرى لبعض الأجهزة الرقمية. وقد يكونخطأ واحد في الرقاقة كارثي. على عكس البرامج، لذا لا يمكن تصحيح الرقائق أو تحديثها. ونتيجة لذلك، هناك مبرر تجاري لاستخدام الأساليب الرسمية لإثبات أن التنفيذ يتوافق مع المواصفات.<ref>{{استشهاد بكتاب|مؤلف1=Stavridou|الأول=Victoria|عنوان=Formal Methods in Circuit Design|سنة=1993|ناشر=Press Syndicate of the University of Cambridge|ISBN=0-521-443369|مسار=https://books.google.com/?id=Hf_AZfW2YWsC&pg=PA14&lpg=PA14&dq=VLSI+chip+design+formal+methods#v=onepage&q=VLSI%20chip%20design%20formal%20methods&f=false|تاريخ الوصول=26 December 2013| مسار أرشيف = https://web.archive.org/web/20200426143737/https://books.google.com/books?id=Hf_AZfW2YWsC&pg=PA14&lpg=PA14&dq=VLSI+chip+design+formal+methods&hl=en#v=onepage&q=VLSI%20chip%20design%20formal%20methods&f=false | تاريخ أرشيف = 26 أبريل 2020 }}</ref>
وهنالك نطبيق آخر مهم للمنطق على تكنولوجيا الحاسوب كان في مجال لغات الإطار والمصنفات التلقائية. لغات الإطار مثل ais KL-ONE لها دلالات قويه. ويمكن تعيين التعاريف في KL-ONE مباشرة لوضع النظرية والحساب الأصلي. هذا يسمح لبرهنة النظرية المختصه تسمى مصنفات لتحليل الإعلانات المختلفة بين المجموعات الاساسيه والمجموعات الفرعية والعلاقات في نموذج محدد. وبهذه الطريقة يمكننا ان نتحقق من صحة النموذج ووضع علامة على أي تعريفات غير متناسقة. ويمكن أن نصنف أيضًا معلومات جديدة، على سبيل المثال تحديد مجموعات جديدة بناءً على المعلومات الموجودة وتغيير تعريف المجموعات الحالية بناءً على البيانات الجديدة. ومستوى المرونة المثالي للتعامل مع عالم الإنترنت الذي يتم تحديثه باستمرار. وقد تم تصميم تقنية Classifier على أساس لغات مثل Web Ontology Language للسماح بمستوى دلالي منطقي على الإنترنت الحالي. تسمى هذه الطبقة [[ويب دلالي|الويب الدلالي]].<ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=MacGregor|الأول=Robert|عنوان=Using a description classifier to enhance knowledge representation|صحيفة=IEEE Expert|تاريخ=June 1991|المجلد=6|العدد=3|DOI=10.1109/64.87683|صفحات=41–46}}</ref><ref>{{استشهاد بدورية محكمة|الأخير=Berners-Lee|الأول=Tim|مؤلف2-الأخير=James Hendler|مؤلف3-الأخير=Ora Lassila|عنوان=The Semantic Web A new form of Web content that is meaningful to computers will unleash a revolution of new possibilities|صحيفة=Scientific American|تاريخ=May 17, 2001|مسار=http://www.cs.umd.edu/~golbeck/LBSC690/SemanticWeb.html|مؤلف-وصلة=Tim Berners-Lee|DOI=10.1038/scientificamerican0501-34|المجلد=284|صفحات=34–43|مسار أرشيف=https://web.archive.org/web/20130424071228/http://www.cs.umd.edu/~golbeck/LBSC690/SemanticWeb.html|تاريخ أرشيف=April 24, 2013| تاريخ الوصول =  أغسطس 2020  |حالة المسار=dead}}</ref>
يستخدم المنطق الزمني للتفكير في [[حوسبة متزامنة|الأنظمة المتزامنة]].
== انظر أيضا ==
* [[منطق آلي|المنطق الآلي]]
* المنطق الحسابي
* [[برمجة منطقية|البرمجة المنطقية]]
== المراجع ==
{{مراجع}}
== قراءة متعمقة ==
* {{استشهاد بكتاب|مسار= http://www.collegepublications.co.uk/logic/mlf/?00029|عنوان=Logical consequences. Theory and applications: An introduction|الأول=Luis M.|مؤلف1=Augusto|ناشر=College Publications|مكان=London|سنة=2017|ISBN=978-1-84890-236-7|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20190928184504/http://www.collegepublications.co.uk:80/logic/mlf/?00029|تاريخ أرشيف=2019-09-28}}
* {{استشهاد بكتاب|عنوان=Mathematical Logic for Computer Science|مسار=https://archive.org/details/mathematicallogi0000bena|الأول=Mordechai|مؤلف1=Ben-Ari|ناشر=Springer-Verlag]|طبعة=2nd|سنة=2003|ISBN=1-85233-319-7}}
* {{استشهاد بكتاب|مسار= http://www.cs.bham.ac.uk/research/lics/|عنوان=Logic in Computer Science: Modelling and Reasoning about Systems|الأول=Michael|مؤلف1=Huth|مؤلف2-الأول=Mark|مؤلف2=Ryan|ناشر=Cambridge University Press|طبعة=2nd|سنة=2004|ISBN=0-521-54310-X|مسار أرشيف= https://web.archive.org/web/20060709155620/http://www.cs.bham.ac.uk:80/research/lics/|تاريخ أرشيف=2006-07-09}}
* {{استشهاد بكتاب|عنوان=Logic for Mathematics and Computer Science|الأول=Stanley N.|مؤلف1=Burris|ناشر=Prentice Hall|سنة=1997|ISBN=0-13-285974-2}}
== روابط خارجية ==
* [http://plato.stanford.edu/entries/logic-ai/ مقالة عن ''المنطق والذكاء الاصطناعي''] في [[موسوعة ستانفورد للفلسفة]].
* [https://web.archive.org/web/20051025052601/http://www.informatik.hu-berlin.de/lics/ ندوة IEEE عن المنطق في علوم الحاسوب] (LICS)
* Alwen Tiu، [http://videolectures.net/ssll09_tiu_intlo/ مقدمة] لتسجيل الفيديو [http://videolectures.net/ssll09_tiu_intlo/ المنطقي] لمحاضرة في المدرسة الصيفية ANU Logic '09 (تستهدف في الغالب علماء الحاسوب)
{{روابط شقيقة}}
{{الرياضيات الصناعية والتطبيقية}}
{{إلكترونيات رقمية}}
{{شريط بوابات|تقانة المعلومات|علم الحاسوب|فلسفة}}
[[تصنيف:طرق شكلية]]
[[تصنيف:منطق في علم الحاسوب]]