지식 베이스란 무엇인가
데이터베이스는 보통 “값(value)”을 저장하고 관리하기 위한 구조다. 하지만 현실의 많은 문제는 단순히 데이터를 개별적으로 다루는 것 보다, 데이터의 대상 간의 관계와 의미를 표현하는 것이 더 중요하다.
예를 들어 “CPU는 메인보드의 일부이다”, “메인보드는 컴퓨터의 일부이다”라는 정보는 데이터라기보다 지식(knowledge) — 즉, 관계로 이루어진 사실이다.
이렇게 사실(facts)과 관계(rules)를 체계적으로 표현해두고, 시스템이 그 관계를 기반으로 새로운 결론을 추론(inference) 할 수 있도록 만든 구조가 바로 지식 베이스(Knowledge Base)이다.
Prolog의 기본 문법 요약
Prolog는 이런 지식 구조를 기술하기에 적합한 Logic programming 패러다임을 기반으로 하는 언어이다. 절차를 명령하는 대신, 무엇이 참인가를 선언하는 방식으로 동작한다. 이 글에서는 지식 구조를 표현하기위해 Prolog를 활용하고, 최대한 간단하게 문법 구조를 설명한다.
Prolog의 핵심 구성 요소는 세 가지다:
-
사실(Fact): “A는 B의 일부이다.” 같은 참인 문장 -
규칙(Rule): “A가 B의 일부이거나, B가 C의 일부이면 A는 C의 일부이다.” 같은 논리적 정의 -
질의(Query): “CPU는 컴퓨터의 일부인가?” 같은 질문
예를 들어 문법은 다음처럼 간단하다.
fact. % 사실
rule :- condition. % 규칙
?- query. % 질의
이 구조를 통해 Prolog는 데이터가 아닌 논리적 관계를 저장하고 추론한다.
예제: 컴퓨터 부품을 이용한 지식 베이스
이재 지식 베이스를 이해하기 위해 예제로 컴퓨터의 구성 관계를 Prolog 문법을 활용해서 표현해보려고 한다.
사실 정의
먼저 각 부품이 어떤 구성 요소에 속하는지를 사실로 정의한다.
% 상위 구조
part_of(motherboard, computer).
part_of(power_supply, computer).
part_of(storage, computer).
part_of(case, computer).
part_of(peripheral, computer).
% 메인보드 구성
part_of(cpu, motherboard).
part_of(memory, motherboard).
part_of(gpu, motherboard).
part_of(chipset, motherboard).
% CPU 내부 구성
part_of(core, cpu).
part_of(cache, cpu).
part_of(alu, cpu).
part_of(control_unit, cpu).
% 저장 장치 구성
part_of(hard_disk, storage).
part_of(ssd, storage).
% 주변 장치 구성
part_of(keyboard, peripheral).
part_of(mouse, peripheral).
part_of(monitor, peripheral).
part_of(speaker, peripheral).
이것은 “CPU는 메인보드의 일부이다”, “메인보드는 컴퓨터의 일부이다”와 같은 기초 지식*이다.
규칙 정의
이제 이 관계를 바탕으로 더 넓은 의미의 포함 관계를 추론하는 규칙을 정의할 수 있다.
is_part_of(X, Y) :- part_of(X, Y).
is_part_of(X, Y) :- part_of(X, Z), is_part_of(Z, Y).
이 규칙은
- X가 Y의 직접적인 부품이면 참이다.
- X가 Z의 부품이고, Z가 Y의 일부라면, X도 Y의 일부로 본다.
즉, 계층적인 관계를 재귀적으로 추론하도록 만든 것이다.
질의 수행
이제 시스템에 질문을 던져보자.
?- is_part_of(cpu, computer).
Prolog는 다음과 같은 과정을 통해 결과를 찾아낸다.
alu → cpu → motherboard → computer
결과: true.
또는 컴퓨터에 포함된 모든 부품을 물을 수도 있다.
?- is_part_of(X, computer).
출력:
X = motherboard ;
X = cpu ;
X = memory ;
X = gpu ;
X = chipset ;
X = core ;
X = cache ;
X = alu ;
X = control_unit ;
X = power_supply ;
X = storage ;
X = hard_disk ;
X = ssd ;
X = case ;
X = peripheral ;
X = keyboard ;
X = mouse ;
X = monitor ;
X = speaker.
이 결과는 지식 베이스가 단순한 데이터 저장소가 아니라, 관계 정의만으로 논리적 전체 구조를 스스로 탐색하는 시스템임을 보여준다.
결론
이 간단한 예제는 지식 베이스의 핵심 구조를 이해하기 위해 작성했따. 지식 베이스는 데이터를 나열하는 것이 아니라, 데이터로 표현되는 사물 간의 관계를 정의하고 그 관계를 통해 새로운 사실(fact)을 추론하는 시스템이다.
Prolog는 이러한 구조를 가장 단순하고 명확한 형태로 표현할 수 있게 해준다. 즉, “무엇을 할 것인가”가 아니라 “무엇이 참인가”를 선언하고, 그로부터 시스템이 스스로 답을 찾아내는 방식을 실험할 수 있는 언어다. 이 언어의 문법을 이용해 사실을 나열하고 규칙을 정의한 뒤 질의를 통해 지식을 인출하는 방식을 표현했다.
이것이 지식 베이스의 본질이며, 오늘날의 인공지능이 다루는 지식 표현(knowledge representation)의 출발점이다.