[科普中國]-溯因推理

溯因推理是美國漢森用語。指用假設的理論去與經(jīng)驗相對照，以證明理論的正確性。古希臘亞里士多德初步提出，其原詞譯為還原。美國皮爾斯譯為逆因( abduction)或回溯(retroduction)。漢森用以說明其觀察中已有理論的觀點。認為歸納法是從觀察現(xiàn)象中推出假設，演繹法是企圖從高一層的假設中推出觀察現(xiàn)象的合理性。1

簡介溯因法或溯因推理是推理到最佳解釋的過程。換句話說，它是開始于事實的集合，并推導出其最佳解釋的推理過程。有時使用術(shù)語溯因（abduction）意味生成假設來解釋觀察或結(jié)論，但是前者定義在哲學和計算二者中更常見。

演繹和溯因區(qū)別在于推理中使用“蘊涵”這種規(guī)則的方向（與歸納的比較請參見邏輯推理）:

（以下b=結(jié)果）。（a=原因）

演繹：允許推導作為的結(jié)論，換句話說，演繹是推導已知事物的推論；

溯因：允許推導作為的解釋，溯因同演繹反向，通過允許“蘊涵”的前件推導自結(jié)論；換句話說，溯因是解釋已知事物的過程。

在罕見的場合，使用表達“解釋結(jié)論”而不是“解釋”來指名溯因過程的結(jié)果。

應用于人工智能中，包括故障診斷、信念修正和自動計劃。

基于邏輯的溯因在邏輯中，溯因法通過表示領域的邏輯理論和觀察的集合進行的。溯因是依據(jù)推導的解釋的集合。要成為依據(jù)的解釋，它應當滿足兩個條件：

推導自和；

相容于。

在形式邏輯中，假定和為文字的集合。是依據(jù)理論的解釋的兩個條件則形式化為：

；

是相容的。

在滿足這兩個條件的可能的解釋之中，通常施加一些其他的最小性條件來避免無關(guān)的事實（對的蘊涵沒有貢獻）包含在解釋中。

集合覆蓋溯因溯因法的一種不同的形式化是基于逆轉(zhuǎn)計算假設的可見效果的函數(shù)。形式化的說，我們給出假設的集合和表現(xiàn)（manifestation）的集合；它們相關(guān)于領域知識，并以函數(shù)所表示，這個函數(shù)接受假設的集合作為參數(shù)并給出對應的表現(xiàn)的集合作為結(jié)果。換句話說，對于假設的所有子集，它們的效果通過來知道。

溯因法通過找到一個集合，使得進行的。換句話說，溯因是通過找到假設的集合，使得它們的效果包含所有的觀察來進行的。

公共的假定是假設的效果是獨立的，就是說，對于所有的，成立。如果這些條件滿足，溯因法就可看作集合覆蓋的一種形式。

概念的歷史哲學家查爾斯·桑德斯·皮爾士把溯因法引入至現(xiàn)代邏輯。在他1900年前的工作中，他主要使用這個術(shù)語來意味使用規(guī)則來解釋觀察，比如“如果下雨則草地是濕的”是用來解釋草地是濕的的已知規(guī)則。

他后來使用這個術(shù)語來意味建立解釋新觀察的新規(guī)則，強調(diào)溯因法是實際上建立任何新東西的唯一邏輯過程。也就是，他把科學的過程描述為溯因、演繹和蘊涵的組合，強調(diào)新知識只能通過溯因建立。

這與在社會科學和人工智能中使用舊含義溯因的常見用法相反。皮爾士聲稱產(chǎn)生新規(guī)則的實際過程不受邏輯規(guī)則的“牽制”。他指出人們擁有先天能力來正確的做推理；將擁有這種能力解釋為進化帶來的好處。皮爾士對'溯因'的第二種用法類似于歸納法。

應用溯因法已經(jīng)應用于人工智能的各種任務。溯因法的最直接的應用是自動檢測系統(tǒng)中的故障：給出與有關(guān)故障和表現(xiàn)的理論和一組故障（故障的可見效果），可以使用溯因法來推導故障的某個集合好像是問題的原因。

溯因法也用于建模自動計劃。給定與動作事件和它們的效果（例如事件演算的公式）有關(guān)的邏輯理論，找到達到一個狀態(tài)的計劃的問題可以建模為溯因蘊涵著最終狀態(tài)是目的狀態(tài)的文字的序列的問題。

信念修正，由于新信息而調(diào)整信仰的過程，是應用溯因法的另一個領域。信仰修正的主要問題是新信息可能與信仰的結(jié)集相矛盾，但是結(jié)合的結(jié)果不能是矛盾的。這個過程可以通過使用溯因法來完成：一旦對觀察的一個解釋已經(jīng)找到，整合它不產(chǎn)生矛盾。溯因的這種用法不是直接的，因為向其他命題公式集增加命題公式只能使矛盾更糟糕。轉(zhuǎn)而，溯因是在排序可能世界的優(yōu)先級的層次上進行的。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

王沛 - 副教授、副研究員 - 中國科學院工程熱物理研究所