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多主体认知系统中的互知推理(3)

2016-04-18 01:20
    附图，当且仅当附图，即在可能世界w[,i]中，CA真（A是所有主体的共同知识），当且仅当所有的主体都知道所有的主体都知道…（重复≥n遍）A。（注意，事实上，对于任意k>1和任意w[,i]∈W，如果附图，则附图附图。）　
    对共同知识可以作出一种有意思的直观图示，为此，先来定义何为从一个可能世界到另一个可能世界可通达。(1)对任意可能世界w[,j1]和w[,j2]，如果存在主体i，w[,j1]R[,i]w[,j2]，则称从w[,j1]至w[,j2]可通达，并称这种通达为一步可通达；(2)对任意可能世界w[,j1]、w[,j2]和w[,j3]，如果从w[,j1]至w[,j2]可通达，并且从w[,j2]至w[,j3]可通达，可从w[,j1]至w[,j3]可通达。并且，如果从w[,j1]至w[,j2]是k步可通达，从w[,j2]至w[,j3]是1步可通达，则从w[,j1]至w[,j3]是k+1步可通达。　
    虽然一般模态逻辑都把结构中的R关系称为可通达关系，但这里定义的可通达关系不同于R[,i]关系。第一，R[,i]关系是相对于某个主体i而言的，可通达关系不是相对于某个主体i而言的；第二，存在可通达关系的可能世界之间，不一定有R关系成立。例如，图1中从w[,2]至w[,3]可通达，但w[,2]R[,1]w[,3]和w[,2]R[,2]w[,3]都不成立。　
    关于可通达关系，有两条重要推论。　
    推论1。附图，当且仅当附图并且对所有w[,j]，如果从w[,i]至w[,j]k步可通达，则附图　
    推论2。附图，当且仅当对所有w[,j]，如果从w[,i]至w[,j]可通达，则附图　
    可以设想这样一个示图，其中，每个可能世界表示为一个点，任意两个一步可通达的可能世界之间用线段联接。以上两个结论的意义在于，判定A是否为可能世界w[,i]上的共同知识，只须看A是否在从w[,i]可通达的点（可能世界）上都真；判定E[k]A在w[,i]上是否为真，只须看A是否在从w[,i]k步可通达的点上都真。　 （科教范文网http://fw.nseac.com）
    下面，运用以上的模型方法，来分析一个很有意思的实例。　
    “额上沾泥巴的孩子”　
    一个教室中有10个孩子。其中，有7个孩子额上沾有泥巴。每个孩子都能看到别的孩子额上是否有泥巴，但无法看到自己的。这时老师走进教室，对孩子们说：“你们之中至少有一人额上有泥巴”。然后，他问：“谁知道自己额上有泥巴？知道的请举手。”他如是连续问了六遍，无人举手，当问到第七遍的时候，所有额上有泥巴的孩子都举起了手。假设所有的孩子都有理想的逻辑分析能力，那么，他们是如何思考并得出结论的？　
    现在，尝试构造语义模型，对“额上沾泥巴的孩子”作形式分析。假设孩子有n个，要证明的是，沾泥巴的孩子的人数，正好等于他们都举手时老师提问的次数。　
    自然需要假设题目陈述的条件，例如，所有的孩子都足够聪明，对所有孩子都是共同知识。　
    令1,2,…,n分别表示n个不同的孩子。(x[,1],…,x[,n])表示可能世界，其中任一x[,i],x[,i]=1，或者x[,i]=0。如果x[,i]=1，则表示孩子i额上有泥巴，否则表示没有。显然，对于n个孩子，这样的不同可能世界共2[n]个。例如，如果只有3个孩子，则可能世界｛1,0,1｝表示孩子1和孩子3有泥巴。假设这个可能世界就是真实世界。在这个世界中，在老师说话之前，孩子1能看到孩子2没有泥巴而孩子3有泥巴，他惟一不能确定的是自己额上是否有泥巴，因此，他认为(1,0,1)（即真实世界）和(0,0,1)都是可能的。也就是说，孩子i在可能世界(a[,1],…,a[,n])认为可能世界(b[,1],…,b[,n])是可能的，即(a[,1],…,a[,n])R[,i](b[,1],…,b[,n])，当且仅当除了a[,i]≠b[,i]以外，(a[,1],…,a[,n])和(b[,1],…,b[,n])完全相同。　
    令Φ=｛p[,1],…,p[,n],p｝，其中p[,i]表示“孩子i有泥巴”(i=1,…,n)，p表示“至少有一个孩子有泥巴”。附图当且仅当x[,i]=1。附图当且仅当存在x[,j],x[,j]=1。　
    这样，完成了对模型M=(W,V,R[,1],…,R[,n])的定义。　
    这一模型的优点之一是基于之上可以作出清晰直观的图示解析。　
    令2[n]个点表示上述2[n]个不同的可能世界，并在任意两个一步可通达的点之间用标有数字i的线段联接（即如果孩子i在w[,i]认为w[,j]可能，则用标有i的线段联接表示这两个可能世界的点），这样，长于想象的读者可以知道，我们因此得到了一个n维立方体。下图表示的就是当n=3（即假设只有3个孩子）时这样的一个三维立方体。　
    附图　
    图2中共有8个点，表示所有的8个可能世界。每两个可能世界之间都有标有数字的线段联接，例如，标有1的线段联接(1,1,1)和(0,1,1)，表示孩子1在这两个世界的任何一个中都认为另一个世界是可能的。图中也说明，从任何一个可能世界出发，其余的可能世界都是可通达的。　
    从图2立即可以得出（证明）许多结论，例如：　
    结论1。每个孩子都知道除自己外哪个孩子额上有泥巴。不妨设可能世界(1,0,1)是现实世界，在这一世界中，孩子1认为可能的世界是(1,0,1)和(0,0,1)，在这两个可能世界中，孩子3都有泥巴，因此，孩子1知道孩子3有泥巴；同理，孩子2知道孩子1和孩子3有泥巴；孩子3知道孩子1有泥巴。　
    结论2。“每个孩子都知道除自己外哪个孩子额上有泥巴”是所有孩子的共同知识。结论1的证明所选择的可能世界带有任意性，因此，“每个孩子都知道除自己外哪个孩子额上有泥巴”在所有可能世界中真，即在从任意一个可能世界可通达的所有可能世界中真，因此，是共同知识。　

（科教论文网 lw.NsEac.com编辑整理）

    结论3。附图，即在可能世界(1,0,1)中，所有的孩子都知道至少有一个孩子额上有泥巴。自(1,0,1)一步可通达的可能世界有(1,1,1)、(1,0,0)和(0,0,1)，在这四个可能世界中，p即“至少有一个孩子有泥巴”都真。　
    结论4。附图，即在可能世界(1,0,1)中，并非所有的孩子都知道所有的孩子都知道至少有一个孩子额上有泥巴。因为存在自(1,0,1)两步可通达的可能世界(0,0,0)，其中p假，即没有孩子有泥巴。　
    结论5。在可能世界(1,0,1)中，孩子1虽然认为(0,0,0)是不可能的，但认为孩子3可能在(0,0,1)中认为(0,0,0)是可能的。　
    当老师说至少有一个孩子额上有泥巴后，这个命题立即成为所有孩子的共同知识，这样，任一孩子都不可能在任一可能世界中认为(0,0,0)是可能的，这样，通向(0,0,0)的可通达关系中断，(0,0,0)世界可移去，图2中的立方体因而坍塌成如下图所示：　
    附图