计算机科学中的逻辑应用研究

刘榜铭，张儒良

（贵州民族大学 人文科技学院，贵州 贵阳 550000）

计算机科学中的逻辑应用研究

刘榜铭，张儒良

（贵州民族大学 人文科技学院，贵州 贵阳 550000）

本文主要从横向和纵向两大方面对计算机科学中逻辑学的应用进行探讨，首先是横向上，逻辑学在计算机硬件设计和软件处理方面获得了广泛应用，其次是纵向上，计算机的产生和发展中逻辑学起到了重要的奠基和推动作用.同时针对计算机智能化革命中出现的逻辑问题进行探讨和总结，以期为相关领域的研究提供借鉴和参考.

计算机；计算机科学；逻辑学

现代社会科技发展日新月异，逻辑推理在计算机中得到广泛的应用，而相应的可用于复杂系统的逻辑推理在也逐渐被探究发现.为了研究计算机领域中需要突破和解决的关键性问题，对逻辑学的探究分析是计算机科学发展过程中的必经之路，逻辑学促使计算机科学不断更新发展，而计算机科学的发展需要又对逻辑学的发展起到了带动作用.纵观计算机科学的整体发展，已达到一个更高、更宽的层面，计算机科学在某种意义上看，更像是一种以科学的理论和工具作为依靠的哲学.

1 逻辑学在计算机电路设计中的应用

1.1 计算机中硬件的逻辑基础

1.1.1 组合逻辑和时序逻辑

根据数字电路不同的逻辑功能，可以将其分为两种类型，一为组合逻辑，二是时序逻辑.两种都是以数理逻辑的命题演算作为基础的，其中组合逻辑电路的输出只受到即刻输入的影响，而与电路本来的状态无关；时序逻辑的输出则受当前的输入信号和原来的状态所影响，这意味着其具有记忆的功能，因此在检修时的难度也要更大一些.触发器、计数器、寄存器等都是比较多见的时序逻辑电路.

1.1.2 控制逻辑

数字逻辑部件的设计由组合逻辑和时序逻辑完成之后，还要进行数据通路的设计，利用硬件描述语言使指令系统的子集和计算机功能部件的对应工作得以完成，这样，计算机硬件功能性的核心部分才能完成，还要保证能进行简单的汇编程序，这其中起到控制作用的就是控制逻辑.因此，数理逻辑的命题演算在计算机中起到的基础作用不容忽视.

2 逻辑在计算机语言中的应用

2.1 计算机语言的逻辑性

2.1.1 计算机语言的计算特征

计算机语言是一种为了方便机器运算而设计的算法语言,具有算术指令性，虽然人类语言更为复杂，但两者具有相通性，计算机语言一定程度上反映了人类思维逻辑特点.

计算机语言是人与计算机之间传递信息的媒介.在某种意义上来说，计算机语言也可以算是语用语言.无数个语用语句组成的有序集合就是计算机程序，因此计算机程序也具有非常显著的语用逻辑特征.任何语言的核心都是逻辑，因而要想进行计算机的编程，就必须具有很好的逻辑思维，其工作人员需要进行相关的逻辑思维训练.

2.1.2 计算机语言所具有的语用逻辑特点

计算机语言与语境之间的关联性比较密切，可以说即使计算机语言是同一条，但是如果是在不同的计算机语言环境中，那么其含义也是具有一定差异性的.此外，计算机语言中的语用力量的体现也是具有一定特点的，其体现需要借助于计算机中的命令和函数（命令、函数均为语用动词）.倘若以语用逻辑角度对计算机语言加以理解，可以将其分为句法、语义.一般情况下，计算机语言的编译程序的应用可以将存在的语法错误检查出来.不过，如果存在的错误是语义错误，则很难将其检查出来.对于计算机程序中的错误检查，可以对计算机程序的语用逻辑特征加以分析和利用.

3 计算机程序中的逻辑应用

3.1 程序逻辑模型的设想

3.1.1 西方程序逻辑模型所具有的不足

西方编制的程序主要存在的不足为尚未配备完善的自我逻辑验证功能和纠错的功能.倘若微软的操作系统配备了完善的自我逻辑验证功能和纠错的功能，就可以避免进行系统备份、系统还原了.

3.1.2 中国最早的程序逻辑模型

中国在很早就有诸如“皇极经世”等这样的发散式系统闭环程序逻辑模型，虽然其被认为是封建迷信，但是其所具有的预测功能还是值得肯定的.其实，CPU并不是阻碍我国信息产业发展的关键所在，程序逻辑语言的设计才是中国信息产业发展的“拦路虎”.之所以这样说，是因为CPU的核心归根结底就是程序逻辑，倘若具有良好的程序逻辑的编制能力，则可以在CPU的设计与晶体的布设上取得更大的进步.

3.1.3 加强中国程序逻辑模型发展的重要性

程序逻辑编制之后才需要进行CPU的设计工作.倘若程序逻辑的编制工作做好了，则可以使功能扩展缓慢的问题得到很好的解决.再者，倘若可以成功发展发散式系统闭环程序逻辑模型，则不会再让病毒有侵入计算机的可能性.因为，不同于现在世界上存在的程序逻辑，这个程序逻辑是独具特色的，在整个程序运行过程中不仅仅可以进行自我验证，还可以进行自我纠错.此外，虽然当前的操作系统可以实现同步互动这个目标，不过，程序逻辑的反向运行这种能力仍旧未能完美具备.而中国未来的程序逻辑代码则不仅仅可以实现同步互动这个目标，还可以使同步异动的目标实现，且不管是在同步互动过程中，还是在同步异动过程中，程序逻辑均具有反向运行这种能力.我们可以将这样的程序逻辑称作混沌式发散系统闭环程序逻辑.其实也就是说，经过人工编写得出的程序逻辑将和人类一样具有思维能力，能够和人类进行思维的同步互动.

4 计算机智能化革命中的逻辑应用

4.1 计算机智能化革命中的瓶颈问题

4.1.1 不确定信息的处理

不管是真实性，还是准确性，都是演绎和归纳推理假设的前提条件.不过，多数情况下，应用于日常实际生活中的信息均具有不确定性.通过不断的研究和创新，数值方法这种方法经由人工智能技术得以发明出来，由此可以对不确定性的信息进行处理.贝叶斯方法、不确定性因子法等均是当前广泛应用和认可的数值方法.其中的任何方法都和概率存在着一定的关联性.数值方法中的贝叶斯方法所具有的数学特性是很好的，且具有一定的公理基础，如果证据处于彼此独立的状态，则计算的复杂度处于低水平状态；如果证据处于不相互独立的状态，则计算的复杂度处于高水平状态.不过，值得注意的是，在确定先验概率上还是存在一定困难的.

扎德于1978年，将可能性理论提出，并用模糊性对不确定性信息加以表示.值得注意的是，模糊性与随机性还是存在一定差异性的，不是相同的.后来，某些研究人员、学者又对模糊逻辑进行了单独的发展.模糊逻辑指的就是对不具有精确性、不是定量的语词加以运用，在对事物整体特征、最为突出的矛盾加以把握的基础上，判断事物所具有的性质，判断事物的发展变化，其属于非标准逻辑的一种.在逻辑学中，有必要进一步加强研究模糊逻辑，以为计算机的智能化革命奠定基础.在其不断发展的背景下，人工智能必然取得新的进展，必然得到更大的硕果，将对人工智能和计算机等学科的发展起到更加积极的促进作用.

4.1.2 不完全信息的处理

一般情况下，如果知识库是由常识性的知识构造的，则所呈现出的往往不具有协调性，还有包含矛盾的可能性.不过，我们对此没有太大的要求，仅要求所存在的矛盾不对正常的推理造成影响即可.此外，常识推理被看做是非单调逻辑的一种，倘若信息不具有完全性，在所获得的信息更具有完全性后，就会将之前所推导出的结论推翻掉.常识推理也常常被称作容错推理，即哪怕存在错误知识，推理也是可以进行的.以往存在的经典逻辑具有单调性，只要是矛盾，均不允许其存在，被看做是具有严密性的公理系统和推理系统之一.故其对常识性的推理无法进行处理.

通过长时间的研究，已经可以在非经典逻辑上取得像麦卡锡的限制理论和赖特的缺省逻辑等这样的成果.此外，信念修正理论也是用来对非单调推理进行研究的，不过其侧重点还是研究，属于在所提供的信息和存在于知识库中的信息发生冲突的时候，需要更新换代和改造现有的知识库中的知识这方面的理论.

4.2 未来计算机的发展展望

以往所应用的信息处理系统仅仅可以对某个清晰的且有组织的数据进行处理，而第六代计算机的应用，则可以发挥和人大脑类似的功能，可以对零碎、模糊的信息进行处理，可以使处理信息的灵活性得到大幅度提高.此外，第六代计算机的应用，可以对对象的性质加以判断，且做出对应的处理，能够对实时改变的庞大数据进行处理，其所具有的优势远远大于以逻辑处理为主的第五代计算机.

计算机在人工智能领域中神经网络的研究中取得的结果都对第六代计算机应用所具有的优势和所取得的进步起着积极的促进作用.值得注意的是，神经网络的研究的基础其实就是逻辑和神经科学.再者，我们利用对脑的外部反应的把握，能够对人类的各种感觉加以模仿，这样不但结合了认知科学，还结合了神经科学、逻辑推理的方法，进而可以使计算机模拟人脑反应的过程.这样的技术和研究成果不仅仅可以应用于高精尖的科学研究中，还将在未来在我们的日常生活中被广泛应用.

总之，不管是计算机在发展中遇到的颈瓶，还是在智能化革命中遇到的颈瓶，其突破均需要借助于逻辑学的发展和突破，因此，研究逻辑学在计算机科学中的应用所具有的意义不仅仅具有现实性，还具有战略性，应当对此给予高度的重视.

〔1〕恩德滕.数理逻辑[M].北京：人民邮电出版社，2007.

〔2〕金聪.人工智能教程[M].北京：清华大学出版社2007.

〔3〕罗索，诺维格.人工智能：一种现代的方法[M].北京：清华大学出版社，2006.

〔4〕史忠植.高级人工智能[M].北京：科学出版社，2006.

TP3；TP18

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2017-07-22