Suy luận tự động là gì?
Suy luận tự động là lĩnh vực khoa học máy tính có mục tiêu cung cấp sự đảm bảo về hành vi mà hệ thống hoặc chương trình sẽ thực hiện hoặc không bao giờ thực hiện. Sự đảm bảo này dựa trên bằng chứng toán học. Người ta giải quyết nhiều vấn đề logic trong toán học, khoa học và tính toán bằng cách sử dụng các chiến lược logic như định lý và các phép suy luận. Suy luận tự động sử dụng các máy tính dùng các công cụ giống nhau để giải quyết những thách thức phức tạp. Các công cụ suy luận tự động cố gắng trả lời các câu hỏi về một chương trình (hoặc một công thức logic) bằng cách sử dụng các kỹ thuật đã biết từ toán học. Các công cụ giúp bạn kiểm tra tính đúng đắn của một phát biểu hoặc biểu thức.
Suy luận tự động có thể giải quyết những vấn đề nào?
Các nhà khoa học và nhà phát triển phần mềm sử dụng suy luận tự động để chứng minh hai điều. Đầu tiên, họ chứng minh rằng một quy trình triển khai hoặc thiết kế hệ thống đã tuân thủ thông số kỹ thuật. Thứ hai, họ chứng minh hệ thống hoạt động như dự kiến.
Suy luận tự động thực hiện điều này bằng cách tạo ra các bằng chứng trong logic hình thức được minh chứng bởi các định lý toán học hoặc các chân lý đã biết. Suy luận tự động sử dụng các phương pháp xác minh thuật toán, dựa trên logic toán học để tạo ra các bằng chứng về khả năng bảo mật hoặc tính chính xác cho tất cả các hành vi có thể xảy ra.
Suy luận tự động cũng có thể được sử dụng để chứng minh rằng các hệ thống được sử dụng để định cấu hình mạng, cho phép truy cập mạng hoặc cấp quyền, hoặc để giữ kín dữ liệu và đảm bảo an toàn cho công việc như dự kiến.
Khi bạn sử dụng suy luận tự động, trước tiên bạn đưa một phát biểu vấn đề cho hệ thống. Sau đó hệ thống suy luận tự động tính toán và xác nhận các giả định với phát biểu vấn đề. Phần mềm thực hiện điều này cho đến khi dùng hết tất cả các lựa chọn.
Vấn đề ví dụ cho suy luận tự động
Để hiểu rõ hơn về suy luận tự động, hãy xem xét phát biểu vấn đề Mèo có sống trên cạn không? và những câu khẳng định sau đây:
- Mèo là động vật có vú
- Động vật có vú sống trên cạn
Hệ thống suy luận tự động đánh giá liệu phát biểu vấn đề có đúng hay không. Cụ thể, hệ thống sử dụng suy luận logic. Trong trường hợp này, mèo là động vật có vú và động vật có vú sống trên cạn. Vì vậy, hệ thống sẽ xác thực rằng mèo sống trên cạn.
Hạn chế của suy luận tự động
Suy luận tự động không đưa ra dự đoán hoặc khái quát hóa. Ví dụ: ta có thể sử dụng suy luận tự động để tạo ra một lập luận như sau:
- Mèo có lông
- Fluffy là một con mèo
- Vì vậy, Fluffy có lông
Chúng ta không thể sử dụng suy luận tự động để đưa ra các lập luận như sau:
- Mèo là động vật có vú
- Mèo sống trên cạn
- Vì vậy, tất cả các động vật có vú đều sống trên cạn
Phương pháp ứng dụng này phổ biến trong bộ chứng minh định lý, trong đó đòi hỏi sự hướng dẫn của con người khi thực hiện các tác vụ suy luận diễn dịch.
Một số trường hợp sử dụng suy luận tự động là gì?
Khả năng suy luận tự động để đưa ra suy luận logic từng bước rất hữu ích trong một số lĩnh vực. Bằng cách sử dụng suy luận tự động, bạn có thể chứng minh tính bảo mật, tuân thủ, tính sẵn sàng, độ bền và tính an toàn của các kiến trúc quy mô lớn.
Dưới đây là một số trường hợp sử dụng khác của suy luận tự động.
Mô hình toán học
Các nhà khoa học, kỹ sư, và nhà toán học giải quyết các vấn đề và xác minh bằng chứng toán học bằng cách áp dụng các công thức đại số trong các ứng dụng khoa học. Trong thực tiễn, họ sử dụng các mô hình toán học dựa vào một vài biến để suy ra các giải pháp khả thi cho một vấn đề.
Xác minh phần cứng
Suy luận tự động giúp các kỹ sư phần cứng xây dựng các sản phẩm đáng tin cậy. Công nghệ này cho phép họ phát hiện những lỗi tiềm ẩn bị bỏ sót khi sử dụng các phương pháp thử nghiệm thông thường.
Ví dụ: các kỹ sư thiết kế điện tử sử dụng các phân tích suy luận tự động toán học nghiêm ngặt để có được bằng chứng kết luận rằng một thiết kế phần cứng cụ thể đáp ứng thông số kỹ thuật, chẳng hạn như việc thực thi của hệ thống hoặc hành vi hệ thống.
Hoạt động xác minh cho thấy rằng tất cả các hành vi có thể xảy ra của hệ thống thỏa mãn các đặc tính thời gian bao gồm thông số kỹ thuật. Bước này cũng có thể cho thấy rằng mỗi hành vi có thể xảy ra của hoạt động triển khai hệ thống là phù hợp với một số hành vi của thông số kỹ thuật cấp cao của hệ thống.
Xác thực phần mềm
Các nhà phát triển phần mềm sử dụng suy luận tự động nhằm giúp đảm bảo ứng dụng đủ khỏe để chống lại các vấn đề bảo mật không mong muốn và phần mềm hoạt động như dự kiến hoặc theo thiết kế. Giống như xác minh phần cứng, suy luận tự động cho phép các nhà phát triển xác thực các biện pháp bảo mật phần mềm với các chính sách khác nhau.
Ví dụ: các kỹ sư tại Amazon Web Services (AWS) chứng minh rằng mã khởi động là bảo mật đối với mọi cấu hình khởi động bằng suy luận tự động. Một ví dụ khác là họ chứng minh dữ liệu được lưu trữ và xử lý trên Dịch vụ lưu trữ đơn giản của Amazon (Amazon S3) được bảo vệ an toàn. Trong ví dụ này, họ dựa vào suy luận tự động để sao chép, đảm bảo sự nhất quán, tự động điều chỉnh quy mô, cân bằng tải và các tác vụ phối hợp khác.
Mô hình suy luận của con người
Các nhà khoa học máy tính sử dụng các công nghệ suy luận tự động để định cấu hình truy cập. Để thực hiện việc này, họ viết các chính sách mô tả khi nào cho phép và khi nào từ chối yêu cầu của người dùng muốn truy cập một tài nguyên. Điều này xác minh rằng chỉ có người dùng dự kiến mới có quyền truy cập vào tài nguyên, một yếu tố quan trọng đối với sự bảo mật và quyền riêng tư của tài nguyên.
Ví dụ: các nhà khoa học máy tính sử dụng các công thức lý thuyết modulo thoả mãn (SMT) và các bộ giải SMT để chứng minh đặc tính bảo mật.
Một số công cụ và kỹ thuật suy luận tự động là gì?
Tiếp theo, chúng tôi sẽ chia sẻ một số phương pháp suy luận tự động cho phép các hệ thống máy tính thực hiện suy luận như con người.
Logic cổ điển
Logic cổ điển là một triết lý toán học cung cấp các mô hình suy luận cơ bản cho các chương trình suy luận logic tự động. Logic này dựa trên nguyên tắc là mỗi mệnh đề có giá trị chân lý hoặc là đúng hoặc là sai nhưng không thể là cả hai.
Logic cổ điển chủ yếu tập trung vào logic bậc nhất, cho phép các nhà toán học thể hiện các biến không xác định như x bằng các lượng từ như tồn tại trong một câu. Ví dụ: các nhà khoa học áp dụng logic cổ điển trong lập trình logic để tìm x trong câu sau: Tồn tại x sao cho x sống trên cạn và x là động vật có vú.
Logic mệnh đề
Logic mệnh đề là một hệ thống logic trong đó có những mệnh đề có thể là đúng hoặc sai và việc xây dựng các mối quan hệ giữa chúng được gọi là lập luận.
Phát biểu dạng truyền thống của một lập luận trong logic mệnh đề là Nếu P thì Q. Ví dụ: nếu là thứ Bảy, thì đó là cuối tuần.
Suy luận tự động sử dụng một kỹ thuật gọi là giải SAT. Công nghệ này sử dụng các công cụ được gọi là bộ giải SAT để tìm kiếm các phép gán thỏa mãn các lập luận trong logic mệnh đề. Tức là các biến làm cho lập luận đúng.
Suy luận tự động và trí tuệ nhân tạo khác nhau ở điểm nào?
Suy luận tự động là một phân ngành cụ thể của trí tuệ nhân tạo (AI) áp dụng suy luận logic trong các hệ thống máy tính.
AI là môn khoa học dạy cho máy tính cách tư duy như con người khi máy tính giải quyết vấn đề. Những phát triển gần đây trong ngành AI đã dẫn đến sự tiến bộ của nhiều phân ngành phụ khác nhau, bao gồm học sâu, phân tích dữ liệu và máy học.
Suy luận tự động khác với các công nghệ AI khác, chẳng hạn như xử lý ngôn ngữ tự nhiên (NLP), vốn tập trung đào tạo máy tính để hiểu các phát biểu bằng lời nói hoặc bằng văn bản. Còn suy luận tự động sử dụng các mô hình logic và bằng chứng để suy luận về các hành vi có thể xảy ra của một hệ thống hoặc chương trình, bao gồm các trạng thái mà nó có thể hoặc sẽ không bao giờ đạt được.
Suy luận tự động và học sâu khác nhau ở điểm nào?
Suy luận tự động chứng minh đặc tính của một chương trình hoặc hệ thống. Công cụ này sử dụng chính chương trình hoặc hệ thống, cũng như mô hình hoặc thông số kỹ thuật của hệ thống trong logic hình thức.
Học sâu đưa ra dự đoán dựa trên việc áp dụng các mô hình thống kê cho các tập dữ liệu lớn.
Học sâu là công nghệ máy học tiên tiến mô phỏng cách bộ não con người hoạt động. Công nghệ này sử dụng các mô hình mạng nơ-ron khác nhau bao gồm nhiều lớp nơ-ron trích xuất, so sánh và phân tích các thông tin liên quan. Các nhà khoa học dữ liệu sử dụng học sâu cho các ứng dụng phức tạp, chẳng hạn như xử lý dữ liệu từ camera và cảm biến trong xe tự lái.
Suy luận tự động có phải là máy học?
Suy luận tự động và máy học không giống nhau. Nói ngắn gọn, máy học đưa ra dự đoán và tiến hành suy luận. Suy luận tự động cung cấp bằng chứng.
Máy học là một tập hợp con của AI thực hiện đào tạo máy tính để đưa ra quyết định với các mẫu dữ liệu lớn. Ví dụ: các nhà khoa học dữ liệu sử dụng máy học để đào tạo phần mềm ngân hàng xác định các hoạt động lừa đảo. Họ sử dụng các mẫu dữ liệu tài chính lớn để đảm bảo phần mềm xác định được các kiểu mẫu bất thường một cách dễ dàng dựa trên các kết quả đã học được trước đó.
Thay vì đào tạo mô hình bằng dữ liệu, suy luận tự động cho phép mô hình suy ra một kết quả dựa trên chân lý và bằng chứng toán học.
AWS sử dụng suy luận tự động như thế nào để cải thiện dịch vụ được cung cấp?
AWS sử dụng suy luận tự động để cải thiện một số dịch vụ được cung cấp. Sau đây là một vài ví dụ chúng tôi đưa ra:
- Trình đánh giá của Amazon CodeGuru sử dụng suy luận tự động và máy học để giúp các nhà phát triển xác định các lỗ hổng phần mềm.
- Amazon Inspector Classic có tính năng về Khả năng tiếp cận mạng có thể tự động phân tích phiên bản EC2 của bạn để dò tìm cấu hình sai và lỗ hổng bảo mật tiềm ẩn.
- Trình phân tích truy cập của Quản lý danh tính và truy cập (IAM) trong AWS quản lý quyền của tài khoản bằng suy luận tự động.
- Trình phân tích khả năng tiếp cận của Đám mây riêng ảo của Amazon (Amazon VPC) áp dụng suy luận tự động để giúp bạn hiểu và trực quan hóa mạng AWS của mình.
Truy cập Khả năng bảo mật có thể chứng minh để biết thêm thông tin về suy luận tự động trong các dịch vụ AWS. Chúng tôi sử dụng suy luận toán học để đảm bảo khả năng bảo mật mạnh mẽ cho khối lượng công việc bảo mật của bạn.
Bắt đầu với tính năng bảo mật trên AWS bằng cách tạo tài khoản ngay hôm nay.
Các bước tiếp theo trên AWS
