Detail předmětu

Základy logiky pro informatiky

FIT-IZLOAk. rok: 2024/2025

Formální výroková a predikátová logika. Syntaxe a sémantika formulí. Normální formy a algebraické úpravy formulí. Formální důkaz jako sekvence aplikací syntaktických pravidel vycházející z axiomů. Prvořádové teorie, modely. Pojmy korektnost, bezespornost, úplnost. Praktické použití SAT a SMT solverů. Souvislost dokazování a počítání, existence limitů dokazování a počítání plynoucí z Gödelových vět.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

2

Vstupní znalosti

Základy diskrétní matematiky a matematické notace, množiny, relace, zobrazení.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Hodnocení projektu, který se bude skládat ze dvou příkladů: 1) použití SAT solveru, 2) použití SMT solveru.
Projekt hodnocený max. 20 body, písemná zkouška max. 80 body. Pro úspěšné absolvování předmětu je třeba získat alespoň 50 bodů celkem ze 100 a polovinu bodů ze zkoušky (t.j. 40 bodů z 80).

Učební cíle

Seznámení s nejzákladnějšími pojmy, koncepty a výsledky klasické matematické logiky (související se syntaxí, sémantikou a dokazováním ve výrokové a predikátové logice); nacvičení formálního vyjadřování pomocí aparátu matematické logiky; uvedení do souvislostí počítání, formálního logického usuzování a jejich limitů; seznámení s praktickými technologiemi automatického logického usuzování - SAT a SMT solving.
Orientace v pojmech matematické logiky jako term, formule, axiom, důkaz, syntaxe, sémantika, splnitelnost, platnost, korektnost, spornost, úplnost, axiom, důkaz. Schopnost práce s jazykem výrokové a predikátové logiky: důkladné porozumění významu a použití symbolům výrokové a predikátové logiky, spojek, kvantifikátorů, logických proměnných. Schopnost psát a číst texty s prvky formální notace. Zlepšení celkové schopnosti formálního a přesného vyjadřování a myšlení. Základní znalost nejzásadnějších výsledků v matematické logice, Gödelových vět, a jejich významu pro informatiku. Povědomí o praktickém užití SAT a SMT solverů.

Prerekvizity a korekvizity

Základní literatura

Doxiadis A, Papadimitriou C. LOGICOMIX: an epic search for truth. Bloomsbury Publishing USA; 2015 Jul 28. ISBN 978-1596914520 (EN)
Doxiadis A, Papadimitriou C. LOGICOMIX: an epic search for truth. Bloomsbury Publishing USA; 2015 Jul 28. ISBN 978-1596914520 (CS)
Herbert B. Enderton. A Mathematical Introduction to Logic. Academic Press, 2001. ISBN 978-0122384523 (CS)
Herbert B. Enderton. A Mathematical Introduction to Logic. Academic Press, 2001. ISBN 978-0122384523 (EN)
Michael Huth and Mark Ryan. Logic in Computer Science: Modelling and Reasoning about Systems. Cambridge University Press, 2004. ISBN 978-0521543101 (EN)
Michael Huth and Mark Ryan. Logic in Computer Science: Modelling and Reasoning about Systems. Cambridge University Press, 2004. ISBN 978-0521543101 (CS)
Peter Smith. An Introduction to Formal Logic. ISBN 978-1916906327 https://www.logicmatters.net/ifl/ (CS)
Peter Smith. An Introduction to Formal Logic. ISBN 978-1916906327 https://www.logicmatters.net/ifl/ (EN)
Peter Smith. Gödel Without (Too Many) Tears. ISBN 979-8673862131 https://www.logicmatters.net/igt/ (CS)
Peter Smith. Gödel Without (Too Many) Tears. ISBN 979-8673862131 https://www.logicmatters.net/igt/ (EN)

Doporučená literatura

Herbert B. Enderton. A Mathematical Introduction to Logic. Academic Press, 2001. ISBN 978-0122384523 (EN)
Herbert B. Enderton. A Mathematical Introduction to Logic. Academic Press, 2001. ISBN 978-0122384523 (CS)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BIT bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný
  • Program BIT bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

10 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Úvod, syntaxe a sémantika výrokové logiky, splnitelnost, platnost, tabulky, konjunktivní a disjunktivní normální forma, algebraické úpravy formulí, úplné systémy spojek.
  2. Syntaxe a sémantika predikátové logiky.
  3. Normální formy a algebraické úpravy predikátových formulí. Teorie v predikátové logice.
  4. Dokazování. Důkaz z axiomů pomocí odvozovacích pravidel. Vztah syntaxe a sémantiky. Efektivní, korektní, úplný dokazovací systém.
  5. Bezespornost a úplnost prvořádových teorií. Vztah počítání a dokazování, mechanizovatelnost matematiky a teorií PL, Gödelovy věty o neúplnosti.

Seminář

2 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. SAT a SMT solving.

Cvičení

10 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Výroková logika: formalizace tvrzení, splňování formulí, tabulky, převody do CNF a DNF.
  2. Predikátová logika: kvantifikátory a proměnné. Formalizace a porozumění formulím 1.
  3. Predikátová logika: interpretace jazyka, model formule. Formalizace a porozumění formulím 2.
  4. Algebraické úpravy a převody do normálních forem.
  5. Dokazování.

Projekt

2 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Osnova

  1. Použití SAT solverů
  2. Použití SMT solverů