规则推理算法：Treat

参考自《Treat: A Better Match Algorithm for AI Production Systems》

引言
文中提出Treat算法并引入了一种新的状态保存方法，叫conflict-set support，并对Treat和rete算法进行了性能比较。结论是在5个不同的OPS5产生式程序中，TREAT优于rete。
通常来说，一个产生式系统由一组规则或产生式作为规则库，和一些事实（working memory elements）wme组成，每个产生式由LHS和RHS组成，LHS包含一组条件也就是pattern来匹配事实，RHS就是规则触发后要执行的动作，包括对working memory的更新等等。产生式系统一直重复执行Match（事实匹配规则）、Select（从触发规则集中选规则执行其RHS）、Act（就是选到的规则执行的动作）。
一般来说，执行过程中很多working memory都不怎么改变，所以递增地计算conflict set及状态保存是有意义的。（也算是rete等算法高效的依据）。rete算法被认为是对于这类问题最好的算法。然而，没有对它和其他算法进行比较的相关的文献，并且McDermott, Newell and Moore三个人提出一个猜测，就是rete中的状态保存机制可能是没有价值的。
匹配算法的发展：
1、类比关系数据库，单个条件的匹配可以看做数据库中一个对象的查询，多个条件一起的匹配，就像数据库中的join操作一样。
2、状态保存减少计算，介绍几种可保存的状态。McDermott, Newell and Moore提出了三种可以合并到算法中的知识和状态信息分别是Condition Membership、Memory Support、Condition Relationship，Treat算法提出第四种conflict-set。
-Condition Membership，每个条件使用一个count变量来记录满足条件的wme，如果一个规则的所有（非否定）条件对应的count都不为0，那这个规则就是active的，匹配算法忽略那些不是active的规则。
-Memory Support，就是每个条件维护一个indexing memory来保存看哪些wme满足该条件，也就是alpha-memory。
-condition relationship，类似数据库的join操作，代表规则中条件之间连接的关系。
-Conflict Set Support，就是匹配成功规则的wme，即如果A 1 B 12 C 2，满足规则的所有条件，就把它们存起来。
3、McDermott et al.‘s conjecture

Rete算法的优缺点：
优点：大量的状态保存极大减少了重复计算，节点共享。
缺点：当一个WMe移除时，需要进行一系列操作来维护。还有beta memory占用的空间太多，共享网络结构不适合并行环境等等以及没有理由condition support，就是对于所有的规则都进行计算。提出treat算法的主要动机是rete算法在并行环境中的困难。

Treat算法：
A.Conflict set support
实现这个要求假设没有否定条件时候（否定条件的意义就是某个事件不发生，有这种条件会使规则复杂一些），当action是增加一个wme时，这个wme进行计算，如果有这个wme参与的最后匹配规则的实例，加入conflict set中。如果是删除一个wme，则直接找conflict set中包含这个的删掉即可。
B.Negated Condition Elements
加入否定条件复杂化了算法，Treat算法必须考虑4种情况，加入新的wme，触发新的规则或者是使得已匹配的有否定条件的规则删除。删除一个wme，删掉已匹配的规则或触发有否定条件的规则.
C.Treat算法细节
Treat算法利用了condition membership，memory support，和conflict set support。每个条件都对应有标号，来对其相关信息进行索引。alpha mempories就是memory support的部分，这个和rete算法中一样，但是alpha memories在网络中是由一个vector组织的，而不是杂乱无章散布的。alpha-mempory由三部分组成，old，new-delete和new-add。有新的wme增加或者删除时都不是直接操作old，而是先加到new-add或new-delete里。
为引入condition membership，当alpha-memory的old-men部分更新时候，检查它是否由有变为空或者由空变为有，如果检测到这种临界的改变，就更新active rule的集合。（active rule是指所有单个条件对应的alpha memory都有匹配的，这个规则就是active的，当alpha-memory中有临界的改变时候，有的active rule变为not active，有的变为active）.

Treat算法示意图

Treat算法处理流程

算法流程解释:
1.Act:执行RHS中的动作，对WM进行改变。
2.对于每个WM的改变，进行相应处理。
对于每个条件元组CEi，如果wme匹配条件成功，若是增加到WM的，就加到new-add-men[CEi],若是删除的就加到new-delete-men[CEi].
3.Match:处理删除
4.对于每个非空的del-mem，cur-ce=CE-num，即当前操作的memory，修改old-memory[cur-ce]=old-memory[cur-ce]-new-del-men[cur-ce]，如果old-memory大小变为0，then update-rule-active,即调整对应的active-rule。
然后进行匹配，如果wme元组对应的条件是肯定条件，就直接删掉conflict-set中对应有这个元组的实例即可。如果这个条件是否定条件，那就拿它来和满足条件元组的进行匹配，生成新的触发规则的实例，存到conflict-set中
5.Match：处理增加
6.对于每个非空add-mem，cur-ce=CE-num，old-size=size of old-mem。old-mem[cur-ce]=old-mem[cur-ce]+add
-mem[cur-ce].如果old-size=0 then update-rule-active.然后再根据条件来进行操作，和delete的类似。

Treat算法和Rete算法在上面操作中很多都是相同的，但是Treat算法没有保存beta-memory，而是每次重复计算，rete每次只需要计算一次，但是treat算法在删除wme时比rete简化很多。文中在5个OPS5程序上进行了比较。比较rete和Treat算法的比较次数，下面是比较的结果

根据结果来看，Treat算法对于delete wme时所进行的操作比rete少的多，add wme时所进行的的操作要超过rete或差不多。