Глаубер: Компьютерное открытие закона кислотно-щелочных реакций.
Glauber
Глаубер: метод научного открытия в вычислительной философии науки и машинном обучении. Симуляция исторических открытий, вдохновленная алхимиком Глаубером.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Глаубер – это метод научного открытия, разработанный в контексте вычислительной философии науки. Он связан с машинным обучением в области искусственного интеллекта. Глаубер был написан, среди прочих программ, Пэтом Лэнгли, Гербертом А. Саймоном, Г. Брэдшоу и Дж. Зиткоу, чтобы продемонстрировать, как научные открытия могут быть получены с помощью методов решения задач, в их книге «Научное открытие, вычислительные исследования творческого ума». Их программы имитируют исторические научные открытия, основываясь на эмпирических данных, известных на момент этих открытий. Глаубер был назван в честь Иоганна Рудольфа Глаубера, алхимика XVII века, чьи работы способствовали развитию теории кислот и оснований. Глаубер (метод) заново открывает закон кислотно-щелочных реакций, приводящих к образованию солей, исходя из свойств веществ и наблюдаемых фактов, возникающих при их смешивании. На основе этих знаний Глаубер обнаруживает, что вещества с горьким вкусом реагируют с веществами с кислым вкусом, образуя вещества с соленым вкусом. Иными словами, закон:
Glauber is a scientific discovery method written in the context of computational philosophy of science. It is related to machine learning in artificial intelligence. Glauber was written, among other programs, by Pat Langley, Herbert A. Simon, G. Bradshaw and J. Zytkow to demonstrate how scientific discovery may be obtained by problem solving methods, in their book Scientific Discovery, Computational Explorations on the Creative Mind. Their programs simulate historical scientific discoveries based on the empirical evidence known at the time of discovery. Glauber was named after Johann Rudolph Glauber, a 17th century alchemist whose work helped to develop acid base theory. Glauber (the method) rediscovers the law of acid alkali reactions producing salts, given the qualities of substances and observed facts, the result of mixing substances. From that knowledge Glauber discovers that substances that taste bitter react with substances tasting sour, producing substances tasting salty. In few words, the law:
Кислота + Щелочь > Соль
Acid + Alkali > Salt
Глаубер был разработан Пэтом Лэнгли в рамках его работы над эвристикой открытия, с целью научить компьютер автоматически анализировать множество значений и характеристик и делать на их основе самостоятельные выводы. В случае Глаубера целью было создание автономного приложения, способного оценить, и даже полностью описать, природу данного химического соединения, сравнивая его с родственными веществами. Лэнгли формализовал и скомпилировал Глаубера в 1983 году. Программа снабжалась информацией о различных материалах, как они были описаны химиками XVII-XVIII веков, до того как большая часть современных химических знаний была открыта или изобретена. В приложение были введены качественные описания, такие как вкус, а не числовые данные, например, молекулярный вес. Также были предоставлены известные в ту эпоху химические реакции и разграничение между реагентами и продуктами. На основе этих знаний Глаубер должен был определить, какие вещества являются кислотами, основаниями и солями, не используя количественную информацию. Система анализировала химические вещества и все их наиболее вероятные реакции, сопоставляя ожидаемый вкус с соответствующей кислотностью или соленостью, в соответствии с правилом, что кислоты и основания образуют соли. Глаубер стал значительным достижением в теоретической химии, выполняемой на компьютере, и вместе с аналогичными системами, разработанными Гербертом А. Саймоном, включая Stahl (исследующий окисление) и DALTON (вычисляющий атомный вес), заложил основу для всех современных автоматизированных химических анализов.
Glauber was designed by Pat Langley as part of his work on discovery heuristics in an attempt to have a computer automatically review a host of values and characteristics and make independent analyses from them. In the case of Glauber, the goal was to have an autonomous application that could estimate, even perfectly describe, the nature of a given chemical compound by comparing it to related substances. Langley formalized and compiled Glauber in 1983. The software were supplied with information about a variety of materials as they had been described by 17 18th century chemists, before most of modern chemical knowledge had been uncovered or invented. Qualitative descriptions like taste, rather than numerical data such as molecular weight, were programmed into the application. Chemical reactions that were known in that era and the distinction between reactants and products were also provided. From this knowledge, Glauber was to figure out which substances were acids, bases, and salts without any quantitative information. The system examined chemical substances and all of their most likely reactions and correlates the expected taste and related acidity or saltiness according to the rule that acids and bases produce salts. Glauber was a very successful advance in theoretical chemistry as performed by computer and it, along with similar systems developed by Herbert A. Simon including Stahl (which examines oxidation) and DALTON (which calculates atomic weight), helped form the groundwork of all current automated chemical analysis.
Процедуры
Глаубер основан на двух процедурах: Форм-класс и Определении квантора. Процедура "Форм-класс" обобщает предикаты "Reacts", заменяя названия веществ переменными, принимающими значения в классах эквивалентности, определяемых качеством, значение которого различает вещества в каждом классе. В эксперименте, разработанном его авторами, вещества разделены на три класса на основе значения вкуса: кислоты (кислые), щелочи (горькие) и соли (соленые).
Glauber is based in two procedures: Form Class and Determine Quantifier. The procedure Form Class generalize the Reacts predicates by replacing the substance names by variables ranging on equivalence classes determined by a quality whose value distinguishes the substances in each class. In the experiment designed by its authors, the substances are partitioned in three classes based in the value of the taste quality based on their values: acids (sour), alkalis (bitter) and salts (salty).