42 卷第期  
2015 月  
四川师范大学学报社会科学版)  
Journal of Sichuan Normal University (Social Sciences Edition)  
Vol.42,No.1  
January,2015  
信念愿望意图理论及其形式化研究  
张晓君  
1. 宁德师范学院经济管理系福建宁德352100;2. 四川师范大学政治教育学院成都610066)  
摘要Bratman1987的信念愿望意图理论出发考察了该理论在逻辑中的形式化比如Cohen 和  
Levesque 1990BDI 逻辑 Bratman 认为信念愿望和意图在人的行为中扮演着重要的作用意图不仅仅是一  
个愿望而且是主体不会轻易放弃的承诺意图具有惯性而且是进一步实际推理的一个输入为了对信念愿望和  
意图加以区分他引入了前态度的概念CohenLevesque 1990BDI 逻辑给出了Bratman1987的信念-  
愿望意图理论的形式语义行动时间信念和偏好在此逻辑中占据着重要地位。  
关键词信念愿望意图偏好BDI 逻辑  
中图分类号B815.3ꢀ 文献标志码Aꢀ 文章编号1000⁃5315201501⁃0005⁃05  
做知识级分析的系统称为主体(Agent),比如:  
行动愿望简称BAD)理论该理论认为经济预  
具有智能的高级动物和仿人机器人均可视为A⁃  
测与主体的信念行动和愿望的意向性解释有  
1]  
[4]  
gent) 。 主体强调理性作用是描述人类智能动  
如果任一主体的愿望是d,并且 相信在  
2]  
物智能和机器智能的统一模型在理性主体的  
当时情况下如果采取行动就能够实现愿望d”,  
那么就会采取行动a。  
设计过程中信念(Belief)、愿望(Desire,或目标和  
意图(Intention )所扮演的作用哲学界和人工智能  
ꢀ Bratman 的信念愿望意图理论  
界的学者已经有了深刻的认识大多数哲学理论认  
意图可以化归成信念和愿望Bratman  
Bratman(1987)从民俗心理学理论的角度解释  
了信念愿望和意图是如何影响人类的行为决策和  
推理当人工智能领域的学者把他的理论实际应用  
到人工主体时就导致了面向主体的新的计算范例  
的程序设计技术的诞生。  
1987)坚信在实际推理的过程中意图扮演着重  
要而不同的作用并提出了意图规划理论(planning  
theory of intention),把意图看作是行为的部分规划;  
认为在社会生产实际中这些规划支持我们的日常  
信念和愿望在影响人类行为决策和推理的过程  
[5]  
中起着重要的作用。 Dennett(1987) 认为作为理  
3]  
活动随着时间的推移进行动态推理这为BDI  
Belief-Desire-Intention,简称BDI)逻辑的形成和发  
性主体的实体的行为选择似乎受其信念和愿望的  
操控为了更为全面地理解人类实际行为推理,  
Bratman 认为有必要引入意图这一概念 意图不仅  
仅是一个单纯的愿望而且还包含了主体不会很快  
展奠定了坚实的哲学基础并对人工智能产生了广  
泛的影响在经济学方法论领域与信念愿望意  
(BDI)理论十分相似的有A.罗森伯格提出的信念  
收稿日期2014⁃10⁃08  
基金项目教育部人文社会科学研究规划项目基于BDI( 信念愿望和意图逻辑的慎思Agent 的行为决策研究”  
13YJA72040001)。  
作者简介林颖(1963—),福建福清人宁德师范学院经济管理系教授主要研究现代逻辑等;  
张晓君(1970—),四川南充人逻辑学博士四川师范大学政治教育学院副研究员主要研究现代逻辑。  
四川师范大学学报社会科学版)  
放弃的承诺(commitment)。 例如一个主体的愿望  
而不仅仅是行为的影响者它们都为进一步的实  
际推理和规划(planning)提供关键输入但与简单  
意图相比它们显得更为复杂从不完全的意义看,  
简单意图仅仅是意图和计划的典型部分典型情况  
主体有做某件事情的部分计划之后再考虑计划  
的细节意图和计划具有等级结构关于目的的计  
划嵌套了关于手段的计划和初始步骤更一般的意  
能够在北京大学做报告这仅仅是一个单纯的愿  
她不一定为了这个愿望而采取实际的措施可能  
她受限于自身的条件比如她连大学都没有上过)。  
但如果一个主体有了明天要在北京大学做报告的意  
这就不仅仅是个单纯的愿望她会采取实际的措  
并制定计划来实现这个意图比如取消其他计  
或者确保笔记本已经装在包里),除非特殊或意  
外情况发生导致她取消这个意图不然她明天将在  
北京大学做报告。  
6]  
图则嵌套了更具体的意图  
总之,Bratman 认为面向未来的意图具有如下  
特点:(1)意图是更高级别的计划;(2)意图引起深  
思并激发计划意图常常会导致对更高级别的计划  
的精炼从而得到更加具体的计划;(3)意图伴随着  
为实现该意图的承诺;(4)仅仅在如下几种情况下,  
主体才会放弃其意图意图已经实现她相信该意图  
Bratman 把注意力集中在面向未来的意图这  
类意图有别于面向当前的意图面向未来的意图伴  
随着主体的行动更确切地说伴随主体的意图行动  
intentional actions)。 为了对信念愿望和意图加以  
5]41-43  
区分,Bratman 引入了前态度(pre⁃attitude) 的概念。  
前态度就是对主体行动起激励作用的心智态度愿  
望和意图都是前态度而信念则常常不是意图是  
对行为进行控制的前态度而通常的愿望仅仅对行  
动有着潜在的影响涉及未来导向意图的承诺意愿  
大小则是由意图的行为控制特性决定的作为行为  
控制的一个前态度意图常常涉及到对行动的一个  
不可能实现为了有利于另一个意图  
Bratman 的信念愿望意图理论仅仅是个半形  
式化系统此理论给出了信念愿望和意图这些基本  
概念并说明了它们之间的关系但并没有给出它们  
的形式语义之后有多位学者在对其进行形式化的  
基础上得到了相应的信念愿望意图逻辑其  
代表性的主要有基于线性时态逻辑的Cohen 和  
6]  
[7]  
Levesque(1990) BDI 逻辑基于分支时间时态  
特别承诺而通常的愿望则没有  
8]473-484  
除了把意图等同于行为控制的前态度外,Brat⁃  
man 认为意图还具有别的性质意图具有惯性(iner⁃  
tia),而且是进一步实际推理的一个输入意图的  
惯性是指意图抵制对其进行再思考一旦一个意图  
形成而且对行动的承诺也已经形成),意图通常会  
保持其完整性直到行动时间到来意图具有稳  
定性或惯性意图会对进一步的行动决策和推理产  
生影响意图的精炼对更具体行动的意图也会起  
逻辑的Rao Georgeff(1991)  
基于动态逻辑的KARO 逻辑框架  
BDI 逻辑、  
9]103-146  
以及基于  
10][11]  
务必做到(seeing to it that)逻辑的BDI 逻辑  
Cohen Levesque 以及Rao Georgeff 这两篇论文  
因为其极高的引用率分别于2006 年和2007 年获  
得了IPAAMAS ———自主(autonomous) 主体和多  
主体系统的影响文章奖限于篇幅本文只讨论  
Cohen Levesque(1990)BDI 逻辑并重点论述  
其对时间和行动的处理。  
6]  
作用例如一个主体有了明天到北京大学做报  
告的意图后可以形成开车去北京大学做报告这样  
更为具体的意图有了这第二个意图后考虑去北  
京大学的火车时刻表就不再合理但在第一个意图  
之后这么考虑则是合理的这就导致我们把意图  
看成是不同于信念和愿望的独特的心智状态先  
前的意图和计划决定了待选项是否通过意图的这  
一特性就要求意图和信念具有一致性意图是相对  
主体相信为真的世界而言的。  
ꢀ CohenLevesque 对时间和行动的处理  
Cohen Levesque ( 1990) 试图实现Bratman  
(1987)的哲学分析模型他们以线性时态逻辑和可  
能世界语义学为基础研究了信念目标持续目标、  
意图以及理性的逻辑表达和演算。  
Bratman 的意图理论中信念愿望时间和  
行动都扮演着重要的作用因此该理论的逻辑分析  
就会涉及到对信念逻辑愿望逻辑时间逻辑和行动  
逻辑的融合信念时间和行动在Cohen 和  
Levesque(1990)的逻辑中占据着基础地位但对愿  
Bratman 认为意图与计划(plans)具有内在联  
计划就是意图它们都具有意图的特性它们抵  
制对其进行再思考具有惯性它们都是行为的操控  
6]  
望的概念有所忽视他们的逻辑是基于现实偏好  
张晓君信念愿望意图理论及其形式化研究  
realistic preference)这一概念之上的 现实偏好是  
世界V(p)的集合中的一个赋值V,与一个转换系  
主体根据其信念对其可实现性进行了过滤的愿  
因此信念蕴涵现实偏好如果主体相信φ 为  
那么她也必须偏好φ 为真 虽然在未来某个时  
主体可能偏好φ 为假 这样就使得意图的概  
念可以化归成信念现实偏好时间和行动的概念。  
统一起就构成了一个命题动态逻辑模型〈W, R,  
V〉。 此模型可以对公式指派真值 特别地如果存  
Rα 中的一个偶对〈w, w′〉,使得φ 在世界w′中  
为真:  
M, w ⊧Possαφ, 当且仅当存在u ∈ W, 使得  
wRαu M, u⊧φ  
6]  
可以根据后面四个概念来定义意图的概念  
Cohen Levesque(1990)的逻辑是命题动态逻  
(Propositional Dynamic Logic)的线性版本 线性  
命题动态逻辑的语义允许解释线性时态逻辑(Line⁃  
ar-time Temporal Logic)。  
那么我们就说,Possα 在世界中为真 因此,  
公式Possαφ 是表示能力(ability) 的弱概念行  
α 可能出现之后φ 可以为真。  
2.线性的命题动态逻辑  
标准的命题动态逻辑  
或许是Cohen Levesque(1990)首次采用命题  
动态逻辑对实际主体进行建模其模态词是在线性  
(linear)命题动态逻辑中解释的在这种模型中对  
每个可能世界而言最多存在一个与时间相关  
的后继世界u。 连接 的可及关系可能被几个  
原子行动标记更形式化地说如果对每个可能世  
w∈W 而言,〈w, u〉∈Rα〈w, u〉∈Rα而且  
=u那么我们就说转换系统〈W, R, V〉是线  
性的从可能世界到被行动α 标记的可能世界u  
的意思是中执行行动α,u 是当行动α  
被执行后的输出结果的世界这就允许我们可以同  
时执行两个不同的行动但它们必须导致相同的结  
标准的命题动态逻辑不是关于行动而是关于事  
(event) 的逻辑它有一个原子事件名称的集合  
E。 Cohen Levesque 把主体添加其中并提供了  
Agent 版本的命题动态逻辑 是主体的集合,i、  
等表示主体i、j∈T。 那么原子行动就是E×T  
的元素原子行动记作:i:e,其中原子事件e∈E,  
i∈T。 通过使用模态算子Possα(其中α 是一个  
行动)、原子公式原子行动就可以表示命题动态  
逻辑语言中的公式。 Possαφ 的意思是存在行动α  
的一个可能执行且执行行动α 之后φ 为真”。 这  
一意思的确立就允许标准的命题动态逻辑存在行  
α 的几个可能执行从而可对不确定性行动进行  
果世界线性命题动态逻辑的模型属于线性转换系  
6]  
[6]  
表示和推理  
统类  
而存在量词Possα 是作用在行动α 的执行上,  
其对偶模态算子是全称量词Afterα。 而且Afterαφ  
我们用Happαφ 表示实际行动模态算子意思  
行动α 将要被执行之后φ 为真 而前面的弱  
概念Possαφ 则是表示可能行动的模态算子 正如  
Afterα Possα 的对偶一样我们把IfHappα 定义成  
模态算子Happα 的对偶并规定: IfHappαφ ꢁ def  
¬Happα¬φ。 Happαφ 表示行动α 是可执行的之后  
φ 为真;IfHappαφ 表示如果行动α 是可执行的那  
么之后φ 为真因此前者蕴涵后者 Happα 的真值  
条件是:  
def¬Possɑ¬φ。 φ 为真“ꢂ”表示,Possα  
的意思是“α 是可以执行的”;而当φ 为假“⊥”  
表示,Afterα⊥的意思是“α 是不可以执行的”。  
命题动态逻辑的语义是建立在转换系统(tran⁃  
sition systems)之上的其中原子行动i:e 被解释成  
6]  
(edges)”的集合这种转换系统是一个偶对  
couple)〈W, R〉,其中是一个非空的可能世界  
的集合,R 把每个行动α 映射到相对于可能世界的  
一个可及关系Rα⊆W×W 从可能世界 到被  
行动α 标记的可能世界的意思是中  
执行行动α,u 是当行动α 被执行后的一个可能输  
出结果的世界所有这些α“组成的集合就是  
解释行动α 的可及关系Rα。  
M, w ⊧Happαφ, 当且仅当存在u ∈ W, 使得  
wRαM, u⊧φ。  
这与Possα 的真值条件几乎一样 只不过为了  
更好地适应这种模型的线性我们改变了模态算子  
的名称而已线性命题动态逻辑模型具有这样的公  
理模式:  
把命题变元的集合Φ 中的原子公式p,映射到  
它们的执行V(p)⊆W(即映射到在其中为真的  
(Happꢂ∧Happφ)→Happφ  
除了原子事件命题也有诸如序列和非确定性  
四川师范大学学报社会科学版)  
复合(sequential and nondeterministic composition)、  
→B¬Bφ  
2.偏好  
测试和迭代等复合事件。  
Cohen Levesque 逻辑有时间算子:“eventual⁃  
ly”(最终终于表示)、“henceforth” (从今以  
表示)、“until” (直到……表示)。  
这些算子可以在线性命题动态逻辑的模型中作各种  
Cohen Levesque 认为意图就是特别强烈的  
现实偏好强现实偏好是指对一个主体而言的可  
能的世界中存在主体偏好的一个子集对每个主  
而言可以用 表示偏好模态算子公式φ  
的意思是主体选择φ 为真 从信念逻辑蕴涵偏好  
这一意义来看这一偏好概念具有强现实性从语  
义上讲可以用可及关系Pref使得Pref⊆Bel 来表  
示强现实偏好一个与主体 的偏好一致的世  
6]5  
解释例如我们可以给出算子“eventually”这样  
的真值条件:  
M, w⊧◇φ,当且仅当存在一个整数n,并存在  
,…,w∈W,使得=w, 对某个α,〈w, w 〉  
6]  
αM, w⊧φ。  
不能够与主体的信念相冲突换句话说在  
世界主体只能够在其可能认知到的世界中选  
择其偏好世界。  
把事件上的算子存在与动态算子Happe  
进行融合可以表示行动上的存在量词其真值条件  
:  
ꢀ CohenLevesque 的行动时间信念和偏  
好逻辑  
M, w⊧∃eHappφ,当且仅当存在e∈E,u∈  
W,使得〈w, u〉∈ RM, u⊧φ。  
行动时间信念和偏好逻辑语义框架是一个四  
元组M=〈W, R, Bel, Pref〉,其中:W 是一个非空的  
可能世界的集合;R: (T×E)→W×W 把行动α 映射  
到可及关系α ;Bel:T→W×W 把主体 映射到可  
及关系Bel;Pref:T→W×W 把主体 映射到可及  
关系Pref 这一框架满足这样的约束条件:Beli  
具有持续性传递性和欧几里得性对每个i∈T 而  
,Pref⊆Bel 与通常一样在框架中添加把原子  
公式映射到它们的执行V(p)⊆W 中的赋值V:Φ  
ꢀ CohenLevesque 对信念和偏好的处理  
Cohen Levesque(1990)对信念的定义的论述  
遵循了通常的标准而对偏好的论述则利用了强现  
实偏好这一有些特别的概念。  
信念  
对每个主体而言可以用表示信念模态算  
这些算子的逻辑就是标准的信念KD45 模态逻  
如果把可及关系Bel 添加到线性命题动态逻  
6]  
辑中就可以解释这些算子世界Bel(w)= {u:  
→2 , 就得到框架M=〈W, R, Bel, Pref〉对应的模  
6]  
w, u〉∈Bel的集合是指在世界中对主体而  
此框架的有效性和可满足性的定义如常  
1.意图的定义  
言可能的世界集合这些世界与主体在中的信念  
一致。  
Cohen Levesque(1990) 通过定义级联(cas⁃  
6]  
KD45 中的可及关系满足持续性(seriality)、传  
递性和欧几里得性(Euclideanity):  
cade)的方式定义了一个意图模态算子  
(1)如果主体偏好φ 将最终为真并相信φ  
目前为假那么φ 就是主体的达成性目标( a⁃  
chievement goal), 记作AG即有定义: AGφf  
Fφ∧B¬α。  
1)持续性对每个w∈W,至少存在一个u∈  
W,使得〈w, u〉∈Bel。  
2) 传递性如果〈w, u〉 ∈Bel〈u, v〉 ∈  
Bel那么〈w, v〉∈Bel。  
(2)如果主体有一个要达成的目标φ,并且将  
坚持这一目标直到φ 要么被实现要么被相信成不  
能实现那么φ 就是主体的持续性目标(persistent  
goal), 记作PG即有定义: PGφ ꢁ AGφ ∧  
(AGφ)∪(Bφ∨B(▽(¬φ)))。  
3)欧几里得性如果〈w, u〉∈Bel〈w, v〉  
Bel那么〈u, v〉∈Bel。  
这些约束条件使得公理D、公理和公理有  
:  
4)信念的一致性公理D: Bφ→¬B¬φ  
(3)如果主体有一个持续性目标φ,并且相信  
通过她的行动能够达到φ,那么我们就说主体有  
意图φ(记作Iφ)。 这就要求通过融合算子(fused  
operator)对事件进行量化的方式对的行动进行量  
5)正内省(positive introspection)公理4: Bφ→  
BBφ  
6)负内省(negative introspection)公理5: ¬Bφ  
张晓君信念愿望意图理论及其形式化研究  
:IφꢁPGφ∧B◇∃eHappφ。  
意图的一些有效原则和无效原则  
Cohen Levesque(1990)的结果保证了几个我  
综上所述,BDI 逻辑的基本概念来源于Bratman  
的信念意图愿望理论该理论认为信念愿望和  
意图在影响人类行为决策和推理的过程中起着重要  
的作用并把注意力集中在伴随着主体行动的面向  
未来的意图其特点是意图是更高级别的计划意  
图引起深思并激发规划意图伴随着为实现该意图  
的承诺引入对主体行动起激励作用的前态度可以  
对信念愿望和意图加以区分意图具有惯性而且  
是进一步实际推理的一个输入。 CohenLevesque  
(1990)试图实现Bratman(1987)的哲学分析模型:  
以线性时序逻辑和可能世界语义学为基础使用信  
现实偏好时间和行动的概念通过定义级联的  
方式定义了意图模态算子研究了信念目标持续  
目标意图以及理性的逻辑表达和演算其逻辑是命  
题动态逻辑的线性版本他们的工作为后续BDI  
逻辑及其扩展逻辑的发展奠定了坚实的基础。  
6]  
们想要的性质并避免了不想要的性质比如:  
1)主体意图φ,逻辑蕴涵主体相信φ,:Iφ→  
Bφ;(2)公式模式B(φ→ψ)→(Iφ→ Iψ)无效:  
主体意图φ,并且相信φ 蕴涵ψ,并不能逻辑蕴  
意图ψ。 这一性质很重要例如主体 想去拔  
并相信拔牙会引起牙疼但主体肯定不想去挨  
。  
持续性目标的简化定义  
Cohen Levesque 最初的定义允许主体为了  
某些更重要的目标而放弃一个持续性目标其简  
6]  
化定义是:PGφ = AGφ∧(AGφ)∪(Bφ∨BG  
¬
φ∨ψ)。 其中ψ 表示其他原因的未指定条件。  
注释:  
这里需要说明的是虽然在心灵哲学和语言哲学等领域中,intention 多译为意向”,但在人工智能领域,intention 多译为意  
”。  
参考文献:  
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责任编辑]