定性推理(qualitative reasoning)是從物理系統、生命系統的結構描述出發，導出行為描述，以便預測系統的行為並給出原因解釋。定性推理採用系統部件間的局部結構規則來解釋系統行為，即部件狀態的變化行為只與直接相鄰的部件有關。 此方法為人工智慧理論研究與套用的重要方法。
基本介紹
- 中文名：定性推理
- 外文名：qualitative reasoning
- 領域：人工智慧
歷史,觀點,方法,
歷史
1952年 Simmons提出定性分析的因果關係。
1977年 Rieger 發表了因果仿真的論文。
1984年 “Artificial Intelligence”雜誌第24卷出版了定性推理專輯，刊載了 de Kleer, Forbus 和Kuipers對定性推理奠基性的文章, 這標誌著定性推理開始走向成熟。
1986年 Iwasaki和Simmons發表了“Causality in DeviceBehavior” 的文章。
1993年 “Artificial Intelligence”雜誌第59卷又發表了一組文章，回顧十年前這幾位定性推理奠基人所做的工作。
觀點
人類對物理世界的描述、解釋，常是以某種直觀的定性方法進行的，很少使用微分方程及具體的數值描述，如人們在騎腳踏車時，為了避免摔倒和撞車，並不需要使用書本上的運動方程，而是針對幾個主要參量的變化趨勢給予粗略的、直觀的，但大體上準確的描述，這就夠了。
定性推理的觀點大體上可以這樣來理解：
忽略被描述對象的次要因素，掌握主要因素來簡化問題的描述。如燒杯內水的加熱過程分析，關心的是水溫不斷上升，沸點水成蒸汽，水燒乾，燒杯劈裂。而不必去考慮加熱量多少水溫上升一度。
被描述對象的參量的連續性表示離散化成定性值。如將連續的時間t
(負無窮，正無窮)離散化定性值[t]
相應地參量值x(t)也離散化為一些標定值以及對應地導數符號值。即僅只關心參量的一些特殊值而不必考慮每一時刻參量的值而且時刻本身也粗化了。
再依轉換規律將描述物理過程的微分方程轉化為定性方程，或直接物理規律建立物理過程的定性模擬，或直接依物理規律給出物理過程的進程描述。
最後給出定性解釋。
總的說，定性推理是從物理系統的結構描述出發，導出系統的行為描述，以便預測系統的行為並給出原因解釋。定性推理採用系統部件間的局部傳播規則來解釋系統的行為的，即部件狀態的變化認為只與直接相鄰的部件有關。
方法
de Kleer的定性模型方法
所涉及的物理系統認為是有管子、閥門、容器等裝置組成，約束條件或說定性方程反應在這些裝置的連線處。依定性方程給出定性解釋。
Forbus的定性進程方法
把物理過程視作由一些依次相連的進程來描述，每個進程由有關個體、前提條件、數量條件、參數關係組成。推理過程是從已知的進程集合中依次選出一些相關進程用以描述整個物理過程。
Kuipers 定性仿真法
直接用部件的參量作為狀態變數來描述物理結構，定性約束直接由物理規律得到。把一個參量隨時間的變化過程以定性的狀態系列來表示，求解定性狀態序列是從初始狀態觸發，生成各種可能的後繼狀態，進而通過一致性檢查，求得正確的後繼狀態，重複這些步驟便得到定性狀態系列。
除了以上是方法外，Davis 提出從結構描述出發進行故障論斷的方法；Reiler提出從基本原理出發進行故障診斷的方法；Williams把定量運算和定性推理相結合建立了一個 混合代數系統Q1；Iwasaki 和 Simmons把經濟學、熱力學中所用的因果 關係形式化 ；Weld在分子生物學中設計了定性模擬程式。另外，日本的ICOT-89論文集上討論了並行定性推理方法。
