Tài liệu Biểu diễn tri thức trên mô hình cokb và ứng dụng

Ket-noi.com BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC BIỂU DIỄN TRI THỨC & ỨNG DỤNG Đề tài: BIỂU DIỄN TRI THỨC TRÊN MÔ HÌNH COKB VÀ ỨNG DỤNG Giao viên hướng dẫn : PGS.TS Đỗ Văn Nhơn Học viên thực hiện: 1. Nguyễn Mai Thương CH1101124 2. Nguyễn Thị Thu Thủy CH1101142 Năm 2013 TP. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2013 MỤC LỤC : TRI THỨC VÀ CƠ SỞ BIỂU DIỄN TRI THỨC ........... 8 CHƯƠNG 1 1.1 Tri thức là gì? ........................................................................................... 8 1.2 Phân loại tri thức ...................................................................................... 9 1.3 Hệ cơ sở tri thức ..................................................................................... 11 1.4 Các phương pháp biểu diễn tri thức cơ bản ............................................. 12 : MÔ HÌNH TRI THỨC CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN23 CHƯƠNG 2 2.1 Giới thiệu: .............................................................................................. 23 2.2 Mô hình tri thức COKB: ......................................................................... 23 2.2.1 Tập hợp C: các khái niệm về C-object ............................................ 23 2.2.2 Tập H: các quan hệ phân cấp giữa các đối tượng ........................... 24 2.2.3 Tập R: các loại quan hệ trên các đối tượng .................................... 24 2.2.4 Tập hợp Ops: các toán tử ............................................................... 24 2.2.5 Tập hợp Funcs: các tập hợp hàm .................................................... 24 2.2.6 Tập hợp Rules: các luật được phân lớp........................................... 24 2.3 Cách tổ chức cơ sở tri thức về các C-OBJECT ....................................... 26 2.3.1 Các thành phần .............................................................................. 26 2.3.2 Cấu trúc của các tập tin lưu trữ ...................................................... 27 : DEMO GIẢI CÁC BÀI TOÁN ĐIỆN HỌC LÝ LỚP 9 33 CHƯƠNG 3 3.1 Đặt vấn đề bài toán và thu thập tri thức .................................................. 33 3.1.1 Kiến thức “Điện học” lý lớp 9: ....................................................... 33 3.1.2 Vấn đề: ........................................................................................... 35 3.1.3 Các bài toán cần giải: .................................................................... 36 3.2 Biểu diễn bài toán Điện học.................................................................... 38 3.3 Thiết kế và cài đặt thuật toán .................................................................. 39 3.3.1 COKB 3.3.2 Thiết kế cơ sở tri thức cho bài toán điện một chiều theo mô hình 39 Thuật giải suy diễn tiến sử dụng các heuristics sau: ....................... 45 Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” 3.4 Cài đặt chương trình ............................................................................... 46 3.4.1 Sơ đồ lớp của chương trình............................................................. 47 3.4.2 Các chức năng của chương trình. ................................................... 47 3.5 Giao diện chương trình ........................................................................... 51 3.5.1 Chương trình chính......................................................................... 52 3.5.2 Menu của chương trình ................................................................... 53 3.5.3 Form thông tin của chương trình .................................................... 54 3.5.4 Kết quả chạy demo bài toán............................................................ 55 *** 2 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” LỜI MỞ ĐẦU Trong khoa học về trí tuệ nhân tạo, có nhiều phương pháp để biểu diễn tri thức nhưng những phương pháp này lại không hiệu quả trong việc biểu diễn và suy luận trên các tri thức phức tạp. Ontology, một hướng tiếp cận hiện đại, đã và đang được nghiên cứu phát triển do khả năng ứng dụng của nó trong việc biểu diễn các tri thức. Đặc biệt, ontology về tri thức các đối tượng tính toán COKBONT (Computational Objects Knowledge Bases Ontology) là một ontology có thể sử dụng rất hiệu quả trong việc thiết kế các hệ cơ sở tri thức phức tạp, như các miền tri thức về Hình học, Giải tích, Vật lý… Bên cạnh đó, các phương pháp suy diễn cũng đóng một vai trò quan trọng trong các hệ cơ sở tri thức, nhưng những phương pháp suy diễn hiện nay vẫn còn mang tính khái quát cao, chưa thể mô phỏng được lối tư duy của con người. Trong thực tế, khi giải quyết một bài toán, chúng ta thường không tìm ngay một lời giải mới mà trước tiên ta sẽ tìm những bài toán liên quan với bài toán ấy để từ đó có cách giải quyết phù hợp. Trong báo cáo này, chúng em xin trình bày mô hình mở rộng mô hình COKB, trong đó có sử dụng các bài toán mẫu như là các tri thức đã có sẵn về bài toán được đặt ra, mô phỏng tối ưu hơn cho tri thức con người. Từ đó, ứng dụng mô hình này trong việc xây dựng chương trình giải bài tập Điện học trong vật lý lớp 9. 3 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian học vừa qua, chúng em đã nhận được sự quan tâm, động viên và tận tình dạy dỗ của thầy, đã cung cấp những kiến thức hết sức bổ ích và cần thiết để chuẩn bị cho các môn học tiếp theo ở khóa học. Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Công Nghệ Thông Tin, Ban Giám Hiệu đã tạo cho chúng em một môi trường học tập, rèn luyện đạo đức, nhân cách trong suốt thời gian học đã cung cấp những kiến thức cũng như những kinh nghiệm hết sức cần thiết cho việc học tập và nghiên cứu. Đặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Đỗ Văn Nhơn, Thầy đã truyền đạt những kiến thức quý báu về môn học Phương pháp Toán trong Tin học, tận tình hướng dẫn chúng em thực hiện tiểu luận môn Phương pháp toán trong tin học. Tuy nhiên, do những hạn chế về mặt thời gian, chúng tôi rất mong nhận được sự chỉ bảo tận tình của quý thầy cô và sự phản hồi góp ý của các bạn đối với những thiếu xót còn tồn tại trong đề tài này. Nhóm chúng em rất mong được sự đóng góp nhiệt tình của quý Thầy Cô để bài luận được hoàn thiện hơn. 4 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... ...................................................................................................................................... 5 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỘC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ---//--- CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc ---//--- PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ BÀI THU HOẠCH 1. Tên đề tài Tìm hiểu về Biểu diễn tri thức trên mô hình COKB và ứng dụng. 2. Nhiệm vụ và nội dung: TT Nội dung Người thực hiện Chương I: Tổng quan về tri thức và cơ sở tri thức 1 Tri thức là gì Nguyễn Mai Thương 2 Phân loại tri thức Nguyễn Thị Thu Thủy 3 Hệ cơ sở tri thức Nguyễn Mai Thương 4 Các phương pháp biểu diễn tri thức cơ bản Nguyễn Thị Thu Thủy Chương II: Giới thiệu mô hình các đối tượng tính toán 1 Giới thiệu Nguyễn Thị Thu Thủy 2 Mô hình tri thức COKB Nguyễn Thị Thu Thủy 3 Các tổ chức cơ sở tri thức về các C-OBJECT Nguyễn Mai Thương Chương III: Cài đặt, thử nghiệm giải các bài toán Điện học Vật lý lớp 9 1 Đặt vấn đề bài toán và thu thập tri thức Nguyễn Thị Thu Thủy 2 Biểu diễn bài toán Điện học Nguyễn Thị Thu Thủy 3 Thiết kế và cài đặt thuật toán Nguyễn Mai Thương 6 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” 4 Giao diện chương trình Nguyễn Mai Thương 3. Ngày giao tiểu luận: 27/11/2012 4. Ngày hoàn thành tiểu luận: 12/01/2013. 7 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” CHƯƠNG 1 : TRI THỨC VÀ CƠ SỞ BIỂU DIỄN TRI THỨC 1.1 Tri thức là gì? Tri thức có nhiều ý nghĩa tùy theo văn cảnh, nhưng lúc nào cũng có liên quan với những khái niệm như hiểu biết, ý nghĩa, thông tin, giảng dạy, giáo dục, giao tiếp, diễn tả, học hỏi, suy luận, nhận thức và kích thích trí óc. Tri thức là nó bao gồm ba tiêu chí khả tín, xác thực, và chứng minh được. Tri thức là các thông tin, các tài liệu, các cơ sở lý luận, các kỹ năng khác nhau, đạt được bởi một tổ chức hay một cá nhân thông qua các trải nghiệm thực tế hay thông qua sự giáo dục đào tạo; các hiểu biết về lý thuyết hay thực tế về một đối tượng, một vấn đề, có thể lý giải được về nó. Tóm lại, Tri thức là nói về đối tượng thực hiện được những hành động một cách hiệu quả. Tri thứ là sự hiểu biết của con người trong một phạm vi, lĩnh vực nào đó, được xem xét theo các mục tiêu hay các vấn đề nhất định có khả năng giúp con người làm việc có hiệu quả. Tri thức là một hệ thống phức tạp, đa dạng và trừu tượng bao gồm nhiều thành tố với những mối liên hệ tác động qua lại như: - Các khái niệm (concepts), với những mối liên hệ cơ bản nhất định (relationships). - Các quan hệ (relations): là một quan hệ 2 ngôi R trên một tập X như phản xạ, đối xứng, phản xứng, bắc cầu; Quan hệ thứ tự; Quan hệ tương đương; Cách biểu diễn của một quan hệ 2 ngôi R trên tập X: Biểu diễn dựa trên “tập hợp”, biểu diễn bằng ma trận, biểu đồ (đồ thị). - Các toán tử (operators), phép toán, các biểu thức hay công thức bao gồm: + Phép toán 2 ngôi T trên tập X là ánh xạ T : XxX  X (a,b)  a T b ≡ T(a,b) + Phép toán 1 ngôi S trên tập X là 8 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” S: X  X + Các tính chất thường được xem xét: giao hoán, kết hợp, phần tử trung hòa, phần tử nghịch đảo, phần tử đối, phân phối (hay phân bố), … - Các hàm (functions) - Các luật (rules) - Sự kiện (facts) 1.2 Phân loại tri thức Tri thức sự kiện: là các khẳng định về một sự kiện, khái niệm nào đó (trong một phạm vi xác định). Các định luật vật lý, toán học,… thường được xếp vào loại này. Ví dụ: mặt trời mọc ở phía đông, tam giác đều có 3 góc 60 0… Tri thức thủ tục: thường dùng để diễn tả phương pháp, các bước tiến hành, trình từ hay ngắn gọn là cách giải quyết vấn đề. Thuật toán, thuật giải là một dạng của tri thức thủ tục. Tri thức mô tả: cho biết một đối tượng, sự kiện, vấn đề, khái niệm, … được thấy, cảm nhận, cấu tạo như thế nào. Ví dụ: một cái bàn thường có 4 chân; con người có 2 tay, 2 mắt,.. Tri thức Heuristic: là một dạng tri thức cảm tính. Các tri thức thuộc loại này thường có dạng ước lượng, phỏng đoán, và thường được hình thành thông qua kinh nghiệm. Tri thức siêu tri thức: Sự phân lớp của tri thức: 9 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Đặc điểm của tri thức: Làm thế nào để phân biệt thông tin vào máy tính là dữ liệu hay tri thức? Giữa tri thức và dữ liệu có một số đặc trưng khác nhau, chúng ta xem xét hai đặc trưng sau: + Tự giải thích nội dung: tri thức có thể tự giải thích nội dung còn dữ liệu không thể tự giải thích được mà chỉ có người lập trình mới hiểu được nội dung ý nghĩa các dữ liệu đó. Ví dụ: dữ liệu là số 7, tri thức của số 7 là số lẻ, là số nguyên tố, là số dương… + Tính cấu trúc: một trong những đặc trưng cơ bản của hoạt động nhận thức con người đối với thế giới xung quanh là khả năng phân tích cấu trúc các đối tượng. Ở mức đơn giản nhất là cấu trúc: là một bộ phận của toàn thể, là một giống của một loài cây nào đó, là phần tử của một lớp nào đó. Tri thức đưa vào máy cũng cần có khả năng tạo được phân cấp giữa các khái niệm và quan hệ chúng. 10 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” + Tính liên hệ: ngoài các quan hệ về cấu trúc của mỗi tri thức thì giữa các đơn vị tri thức còn có nhiều mối liên hệ khác. Ví dụ: các khái niệm: chó, sủa, động vật, bốn chân, đuôi + Tính chủ động: dữ liệu hoàn toàn bị động do con người khai thác, còn tri thức thì có tính chủ động. Khi hoạt động ở đâu trong lĩnh vực nào, con người cung bị điều khiển bởi tri thức của mình. Các tri thức biểu diễn trong máy tính cũng vậy, chúng chủ động hướng người dùng biết cách khai thác dữ liệu. 1.3 Hệ cơ sở tri thức Cơ sở tri thức là tập hợp các tri thức liên quan đến vấn đề mà chương trình quan tâm giải quyết. 11 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” 1.4 Các phương pháp biểu diễn tri thức cơ bản Vấn đề biểu diễn tri thức là xây dựng mô hình biểu diễn tri thức để đưa tri thức lên máy tổ chức lưu trữ và xử lý, đặc biệt là cho suy luận giải các vấn đề, các bài toán. Một trong những cách để biểu diễn cơ bản là: 1. Logic mệnh đề: là một khẳng định có thể nhận giá trị đúng hoặc sai. 2. Logic vị từ: là sự mở rộng của logic mệnh đề bằng cách đưa vào các khái niệm vị từ và các lượng từ phổ thông dụng Một mệnh đề = các đối tượng tri thức + mối liên hệ giữa chúng (gọi là vị từ) Các mệnh đề sẽ được biểu diễn dưới dạng: Vị từ (<đối tượng 1>, <đối tượng 2>, …, <đối tượng n>) Mô hình: (Predicates, Clauses) Predicates là tập gồm các vị từ, mỗi vị từ biểu diễn cho phát biểu nói về một tính chất của đối tượng hay một quan hệ giữa các đối tượng. mỗi vị từ xác định bởi tên vị từ và các kiểu tham biến. Clauses là tập gồm các biểu thức vị từ gồm 2 dạng fact và rule. Ví dụ 1: 12 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Trái cam có vị ngọt => được biểu diễn như sau: Vị (cam, ngọt) Trái cam có màu xanh => được biểu diễn như sau: Màu(cam,xanh) Ví dụ 2: Không có vật gì là lớn nhất và không có vật gì là bé nhất => được biểu diễn như sau: Ví dụ 3: Gần mực thì đen, gần đèn thì sáng => được biểu diễn như sau: Để biểu diễn các ngôn ngữ vị từ trên, người ta đã nghiên cứu và phát triển một ngôn ngữ lập trình đặc trưng cho trí tuệ nhân tạo. Đó là ngôn ngữ PROLOG. 3. Hệ luật dẫn (luật sinh) Hệ luật dẫn, còn được gọi là hệ luật cấu trúc Nếu-Thì, là một phương pháp biểu diễn tri thức được dùng rất phổ biến. Một luật nếu-thì có thể là: (1) Nếu điều-kiện P thì kết luận C (2) Nếu trạng-thái S thì hành-động A (3) Nếu các điều kiện C 1 ,…,C n đúng thì kết luận C đúng Hệ luật dẫn được sử dụng rộng rãi vì những đặc trưng sau: - Tính đơn thể: mỗi luật định nghĩa 1 phần nhỏ và độc lập các tri thức. - Dễ thêm: có thể thêm các luật mới vào CSTT độc lập với các qui tắc đã có. - Dễ sửa đổi: có thể sửa một qui tắc trong CSTT độc lập với các qui tắc khác. - Trong suốt: hệ thống dựa hệ luật dẫn có khả năng giải thích các quyết định cũng như hàng động của nó. Các tập luật sinh có dạng: P1 ^ P2 ^ P3 ^ … ^ Pm  Q 13 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Tùy thuộc vào bản chất của lĩnh vực đang quan tâm mà có những ngữ nghĩa khác nhau về luật sinh: Trong logic vị từ thì: P1, P2, P2, Pm, Q là những biểu thức logic  Là phép kéo theo Trong hệ chuyên gia: biễu diễn một tập luật sinh bằng hai thành phần chính sau + CSDL các sự kiện: F={f1, f2,…, fk} (F:Fact - Sự kiện) + Cơ sở luật sinh: fi1 ^ fi2 ^ … ^ fik  Q (R:Rule - luật) Ví dụ 1: cho một cơ sở tri thức sau + Cơ sở sự kiện: H, K + Tập các luật (quy tắc): (R1): A E (R2): B  D (R3): H  A (R4): E ^ G  C (R5): E ^ K  B (R6): D ^ E ^ K  C (R7): G ^ K ^ F  A Suy luận tiến: là quá trình suy luận xuất phát từ một số sự kiện ban đầu, xác định các sự kiện có thể được “sinh” ra từ sự kiện này. Suy diễn lùi : là quá trình suy luận ngược xuất phát từ một số sự kiện ban đầu, ta tìm kiếm các sự kiện đã "sinh" ra sự kiện này. Sự kiện ban đầu là H, K Ta có: {H,K} Từ (R3): H  A thì {A, H, K} Từ (R1): A  E thì {A,E,H,K} 14 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Từ (R5): E ^ K  B thì {A,B,E,H,K} Từ (R2): B  D thì {A,B,D,E,H,K} Từ (R6): D ^ E ^ K  C thì {A,B,C,D,E,H,K} Áp dụng quy tắc rút gọn, ta có thể rút gọn những sự kiện bên vế trái, vế phải, loại bỏ luật thừa, phân rả và kết hợp luật để thu được tập luật tối ưu. Ví dụ 2: cho tập các sự kiện Ổ cứng là "hỏng" hay "hoạt động bình thường" Hỏng màn hình. Lỏng cáp màn hình. Tình trạng đèn ổ cứng là "tắt" hoặc "sáng" Có âm thanh đọc ổ cứng. Tình trạng đèn màn hình "xanh" hoặc "chớp đỏ" Không sử dụng được máy tính. Điện vào máy tính "có" hay "không". Tập các luật : R1. Nếu ( (ổ cứng "hỏng") hoặc (cáp màn hình "lỏng")) thì không sử dụng được máy tính. R2. Nếu (điện vào máy là "có") và ( (âm thanh đọc ổ cứng là "không") hoặc tình trạng đèn ổ cứng là "tắt")) thì (ổ cứng "hỏng"). R3. Nếu (điện vào máy là "có") và (tình trạng đèn màn hình là "chớp đỏ") thì (cáp màn hình "lỏng"). Để xác định được các nguyên nhân gây ra sự kiện "không sử dụng được máy tính", ta phải xây dựng một cấu trúc đồ thị gọi là đồ thị AND/OR như sau : 15 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Hình 1-1: Cơ chế suy diễn của suy diễn lùi. Như vậy là để xác định được nguyên nhân gây ra hỏng hóc là do ổ cứng hỏng hay cáp màn hình lỏng, hệ thống phải lần lượt đi vào các nhánh để kiểm tra các điều kiện như điện vào máy "có", âm thanh ổ cứng "không".Tại một bước, nếu giá trị cần xác định không thể được suy ra từ bất kỳ một luật nào, hệ thống sẽ yêu cầu người dùng trực tiếp nhập vào. Chẳng hạn như để biết máy tính có điện không, hệ thống sẽ hiện ra màn hình câu hỏi "Bạn kiểm tra xem có điện vào máy tính không (kiểm tra đèn nguồn)? (C/K)". Để thực hiện được cơ chế suy luận lùi, người ta thường sử dụng ngăn xếp (để ghi nhận lại những nhánh chưa kiểm tra). Ưu điểm của hệ luật sinh: Biểu diễn tri thức bằng luật mang lại hiệu quả cao trong những tình huống cần đưa quyết định dựa trên những sự kiện có thể quan sát được, cụ thể như: 1. Các luật rất dễ hiểu nên có thể dễ dàng giao tiếp, trao đổi với người dùng (vì nó là một trong những dạng tự nhiên của ngôn ngữ). 2. Có thể dễ dàng xây dựng các cơ chế suy luận và giải thích từ luật. 3. Việc hiệu chỉnh và bảo trì hệ thống là tương đối dễ dàng. 4. Có thể cải tiến dễ dàng để tích hợp các luật mờ 5. Các luật thường ít phụ thuộc vào nhau 16 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Khuyết điển của hệ luật sinh: 1. Các tri thức phức tạp đôi lúc đòi hỏi hàng ngàn luật sinh, dẫn đến phát sinh nhiều vấn đề liên quan tới tốc độ xử lý và quản trị hệ thống. 2. Con người thích sử dụng luật sinh để biểu diễn vì dễ cài đặt và dễ hiểu. 3. Cơ sở luật sinh lớn sẽ giới hạn khả năng tìm kiếm của chương trình điều khiển. Nhiều hệ thống gặp khó khăn trong việc đánh giá các hệ dựa trên luật sinh cũng như gặp khó khăn trong việc suy luận trong luật sinh. 4. Mạng ngữ nghĩa Mạng ngữ nghĩa là một phương pháp biểu diễn tri thức đầu tiên và cũng là phương pháp dễ hiểu nhất đối với chúng ta. Phương pháp này biểu diễn dưới dạng một đồ thị, trong đó đỉnh là các đối tượng (khái niệm) và cung là mối quan hệ giữa các đối tượng này. Mạng ngữ nghĩa sửa dụng công cụ là đồ thị nên có thừa hưởng tất cả các mặt mạnh của công cụ đồ thị. Các thuật toán đã được cài đặt và phát triển trên máy tính, khi áp dụng chúng ta có thể ứng dụng giải quyết nhiều vấn đề khác nhau trên mạng. Cho đến nay, hai lĩnh vực ứng dụng nhiều nhất là: xử lý ngôn ngữ tự nhiên và giải các bài toán thông minh. Mô hình biểu diễn: - Mô hình tri thức dạng đồ thị: (Nodes, Arcs) 17 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” + Nodes gồm các yếu tố hay các bộ phận cấu thành tri thức. Các node có thể là khái niệm, đối tượng, sự kiện, cấu trúc trừu tượng, … + Arcs gồm các liên kết biểu diễn cho các quan hệ giữa các nodes. Các quan hệ có thể là: IS_A, HAS_A, … - Tổ chức lưu trữ: Dựa trên các kỹ thuật biểu diễn và tổ chức lưu trữ xử lý đồ thị. Ví dụ 1 : Trong ứng dụng xử lý ngôn ngữ tự nhiên, mạng ngữ nghĩa có thể giúp máy tính phân tích được cấu trúc của câu để từ đó có thể phần nào "hiểu" được ý nghĩa của câu. Chẳng hạn, câu "Châu đang đọc một cuốn sách dày và cười khoái trá" có thể được biểu diễn bằng một mạng ngữ nghĩa như sau: Ví dụ 2: 18 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy Bài thu hoạch “Biểu diễn tri thức và ứng dụng” Ứng dụng: - Ứng dụng mạng ngữ nghĩa để nhận diện đối tượng phức trong ảnh. - Ứng dụng mạng ngữ nghĩa để nhận diện dấu vân tay. - Giải bài toán tam giác. Ưu điểm của mạng ngữ nghĩa: - Mạng ngữ nghĩa rất linh động, ta có thể dễ dàng thêm vào mạng các đỉnh hoặc cung mới để bổ sung các tri thức cần thiết. Dễ theo dõi sự phân cấp, sẽ dò theo các mối liên hệ, linh động - Mạng ngữ nghĩa có tính trực quan cao nên rất dễ hiểu. - Mạng ngữ nghĩa cho phép các đỉnh có thể thừa kế các tính chất từ các đỉnh khác thông qua các cung loại "là", từ đó, có thể tạo ra các liên kết "ngầm" giữa những đỉnh không có liên kết trực tiếp với nhau. - Mạng ngữ nghĩa hoạt động khá tự nhiên theo cách thức con người ghi nhận thông tin. Khuyết điểm của mạng ngữ nghĩa: - Ngữ nghĩa gắn liền với mỗi đỉnh có thể nhập nhằng, khó xử lý các ngoại lệ, khó lập trình. - Cho đến nay, vẫn chưa có một chuẩn nào quy định các giới hạn cho các đỉnh và cung của mạng. Nghĩa là bạn có thể gán ghép bất kỳ khái niệm nào cho đỉnh hoặc cung! - Tính thừa kế (vốn là một ưu điểm) trên mạng sẽ có thể dẫn đến nguy cơ mâu thuẫn trong tri thức. Chẳng hạn, nếu bổ sung thêm nút "Gà" vào mạng như hình sau thì ta có thể kết luận rằng "Gà" biết "bay"!. Sở dĩ có điều này là vì có sự không rõ ràng trong ngữ nghĩa gán cho một nút của mạng. Bạn đọc có thể phản đối quan điểm vì cho rằng, việc sinh ra mâu thuẫn là do ta thiết kế mạng dở chứ không phải do khuyết điểm của mạng!. Tuy nhiên, xin lưu ý rằng, tính thừa kế sinh rarất nhiều mối liên "ngầm" nên khả năng nảy sinh ra một mối liên hệ không hợp lệ là rất lớn! - Hầu như không thể biển diễn các tri thức dạng thủ tục bằng mạng ngữ nghĩa vì các khái niệm về thời gian và trình tự không được thể hiện tường minh trên mạng ngữ nghĩa. 5. Frame 19 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn SVTH: Nguyễn Mai Thương – Nguyễn Thị Thu Thủy