Bài giảng Bên trong một hệ cơ sở tri thức

Chia sẻ: Sdfcdxgvf Sdfcdxgvf | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:27

Thêm vào BST

Báo xấu

87
lượt xem 14
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Bên trong một hệ cơ sở tri thức nhằm trình bày các nội dung chính: cấu trúc chung của một hệ cơ sở tri thức, tổng quan quá trình xây dựng hệ cơ sở tri thức, các bước cơ bản để xây dựng hệ cơ sở tri thức, một số tiêu chuẩn phân loại các hệ cơ sở tri thức.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Bên trong một hệ cơ sở tri thức

Heä Côsô tri thöùc= Cô sô ûtri thöùc + Ñoäng cô suy dieãn BEÂN TRONG MOÄT HEÄ CÔ SÔÛ TRI THÖÙC 1 2 Caáu truùc chung cuûa moät heäCSTT Cô sôû tri thöùc 3 4
Toång quan quaù trình xaây döïng heä CSTT Moät soá böôùc cô baûn ñeå xaây döïng heä Cô sôû tri thöùc • Tieáp caän chuyeân gia • Thu thaäp, toå chöùc tri thöùc • Choïn löïa coâng cuï phaùt trieån heä CSTT • Caøi ñaët heä CSTT 5 6 Moät soá tieâu chuaån phaân loaïi caùc heä Heä CSTTñoùng CSTT • ñöôïc xaây döïng vôùi moät soá “tri thöùc lónh vöïc” ban ñaàu,vaø chæ nhöõng tri thöùc ño ùma øthoâi trong suoát quaùtrình hoaït • Tính ñoùng, môû, keát hôïp ñoäng hay suoát thôøi gian soáng cuûa noù. • Phöông phaùp bieåu dieãn tri thöùc • Lónh vöïc öùng duïng 7 8
Heä CSTT môû Heä CSTT keát hôïp heä cô sôû tri thöùc tieân tieán hôn, coù khaû naêng boå sung • Bao goàm söï keát hôïp giöõa heä ñoùng vaø heä tri thöùc trong quaù trình hoaït ñoäng, khaùm phaù môû,heä keát hôïp giöõa CSTT va øCSDL,heä keát hôïp giöõa he äCSTT naøy vôùi moät heä CSTT khaùc, … • Nhöõng heä CSTT keát hôïp thöôøng phaùt trieån maïnh döïa treân tri thöùc lieân ngaønh. • Ví duï: nhöõng heä hoã trôï ra quyeát ñònh trong ñôøi soáng,kinh teá vaø khoa hoïc, nhöõng heä chaån ñoaùn, döï baùo 9 10 Moät soá heä CSTT ñieån hình Ví duï: Maùy ñieàu nhieät • Heä giaûi toaùn • Heä chaån ñoaùn y khoa MYCIN MÙA TRONG NĂM • Heä ñieàu khieån töï ñoäng MÁY • Heä döï baùo thôøi tieát ĐIỀU NHIỆT ĐỘ NGÀY TRONG TUẦN THÍCH NHIỆT HỢP GIỜ TRONG NGÀY 11 12
CÁC ĐỐI TƯỢNG GIẢI PHÁP ĐIỀU NHIỆT 7 giải pháp điều nhiệt Đối tượng Giá trị -Đặt máy điều nhiệt là “14o C” Tháng Tháng 1, …, Tháng 12 - Đặt máy điều nhiệt là “15o C” Mùa Xuân, hè, thu, đông - Đặt máy điều nhiệt là “16o C” Ngày Thứ 2, …, Thứ 7, Chủ nhật - Đặt máy điều nhiệt là “18o C” Thời gian Trước 9, Sau 17, Từ 9 -> 17 - Đặt máy điều nhiệt là “20o C” Sự khởi động Trong giờ làm việc, ngoài giờ làm việc - Đặt máy điều nhiệt là “24o C” 13 14 - Đặt máy điều nhiệt là “27o C” CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 2: Luật dẫn 1: Nếu Ngày là Thứ 2 Nếu Ngày là Thứ 7 Hoặc Ngày là Thứ 3 Hoặc Ngày là Thứ 4 Hoặc Ngày là Chủ nhật Hoặc Ngày là Thứ 5 Hoặc Ngày là Thứ 6 Thì Hôm nay là Ngày làm việc Thì Hôm nay là Cuối tuần 15 16
CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 3: Luật dẫn 4: Nếu Hôm nay là Ngày làm việc Nếu Hôm nay là Ngày làm việc Và Thời gian giữa 9 giờ sáng và 5 giờ chiều Và Thời gian trước 9 giờ sáng Thì Sự khởi động là ‘trong thời gian làm việc’ Thì Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ 17 18 CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 5: Luật dẫn 6: Nếu Hôm nay là Ngày làm việc Nếu Hôm nay là Cuối tuần Và Thời gian là sau 5 giờ chiều Thì Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ Thì Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ 19 20
CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 7: Luật dẫn 8: Nếu Tháng là Tháng 3 Nếu Tháng là Tháng 1 Hoặc Tháng là Tháng 4 Hoặc Tháng là Tháng 2 Hoặc Tháng là Tháng 5 Hoặc Tháng là Tháng 12 Thì Mùa là Mùa Thu Thì Mùa là Mùa Hè 21 22 CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 9: Luật dẫn 10: Nếu Tháng là Tháng 6 Nếu Tháng là Tháng 9 Hoặc Tháng là Tháng 7 Hoặc Tháng là Tháng 10 Hoặc Tháng là Tháng 8 Hoặc Tháng là Tháng 11 Thì Mùa là Mùa Đông Thì Mùa là Mùa Xuân 23 24
CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 11: Luật dẫn 12: Nếu Mùa là Mùa Xuân Nếu Mùa là Mùa Xuân Và Sự khởi động là ‘trong thời gian làm việc’ Và Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’20 độ’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’15 độ’ 25 26 CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 13: Luật dẫn 14: Nếu Mùa là Mùa Hè Nếu Mùa là Mùa Hè Và Sự khởi động là ‘trong thời gian làm việc’ Và Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’24 độ’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’27 độ’ 27 28
CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 15: Luật dẫn 16: Nếu Mùa là Mùa Thu Nếu Mùa là Mùa Thu Và Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ Và Sự khởi động là ‘trong thời gian làm việc’ Thì Cấu hình điều nhiệt là’16 độ’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’20 độ’ 29 30 CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) CƠ SỞ TRI THỨC LUẬT DẪN (18 LUẬT) Luật dẫn 17: Luật dẫn 18: Nếu Mùa là Mùa Đông Nếu Mùa là Mùa Đông Và Sự khởi động là ‘ngoài thời gian làm việc’ Và Sự khởi động là ‘trong thời gian làm việc’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’14 độ’ Thì Cấu hình điều nhiệt là ’18 độ’ 31 32
MINH HỌA Tháng ? Thứ ? Giờ ? 8 Thứ 6 9 < Giờ < 17 Luật 9 Luật 1 Luật 3 HEÄ GIAÛI TOAÙN DÖÏA TREÂN TRI THÖÙC Mùa = Hôm nay= Sự hoạt động = Mùa Đông ngày làm việc trong giờ làm việc Máy điều nhiệt = 18o C 33 34 Yeâu caàu Heä giaûi toaùn=Tieân ñeà,ñònh lyù+Laäp luaänlogic (toaùn hoïc) • Cho pheùp kieåm tra quaù trình suy luaän bao goàm vieäc theå hieän cuï theå caùc böôùc giaûi baøi toaùn vaø traû lôøi hay giaûi thích cho quaù trình giaûi. • Cho pheùp vieäc hieäu chænh vaø caäp nhaät cô sôû tri thöùc nhö theâm vaø loaïi bôùt kieán thöùc trong cô sôû tri thöùc. • Söû duïng caùc heuristic (thöôøng khoâng ñaày ñuû) trong vieäc suy luaän giaûi baøi toaùn nhaèm ñaït ñöôïc caùc lôøi giaûi toát. 35 36
Caáu truùc cuûa moät heä giaûi baøi toaùn Baûo ñaûm söï taùch bieät giöõa döïa treân tri thöùc cô sôû tri thöùc vaø boä suy dieãn • Seõ laøm cho vieäc bieåu dieãn tri thöùc ñöôïc thöïc hieän moät caùch töï nhieân hôn. • Caùc nhaø thieát keá heä thoáng giaûi baøi toaùn thoâng minh seõ taäp trung vaøo veäc naém baét vaø toå chöùc cô sôû tri thöùc • Seõ taêng cöôøng tính moâ-ñun hoùa cuûa phaàn cô sôû tri thöùc, boä suy dieãn vaø boä phaän caäp nhaät, hieäu chænh kieán thöùc • Cho pheùp cuøng moät chieán löôïc ñieàu khieån vaø giao tieáp coù theå ñöôïc söû duïng cho nhieàu heä thoáng khaùc nhau • Giuùp ta coù theå thöû nghieäm nhieàu chieán löôït ñieàu khieån khaùc nhau treân cuøng moät cô sôû tri thöùc 37 38 Cô sôû tri thöùc Vaán ñeà Suy dieãn Töï ñoäng • raát ña daïng • Phöông phaùp hôïp giaûi, luaät “Modus Ponens”, • bao goàm: luaät “Modus Tollens” vaø luaät “tam ñoaïn – caùc khaùi nieäm töø ñôn giaûn ñeán coù caáu truùc phöùc luaän” . taïp • Phöông phaùp suy dieãn tieán – caùc heä thöùc tính toaùn vôùi nhöõng qui luaät nhaát ñònh • Phöông phaùp suy dieãn luøi – caùc lieân heä ña daïng bao goàm caû ñònh tính laãn • Keát hôïp suy dieãn tieán vaø suy dieãn luøi ñònh löôïng – caùc luaät daãn vaø caùc heuristics 39 40
Moät soá keát quaû nghieân cöùu xaây döïng Moät soá phaàn meàm giaûi toaùn heä giaûi toaùn hình hoïc • Chæ xeùt moät soá luaät suy dieãn cuï theå treân caùc • boä phaàn meàm Engineering 2000 quan heä hình hoïc vaø öùng vôùi moãi luaät phaûi • Chöông trình StudyWorks vieát rieâng moät thuû tuïc thi haønh luaät • Chöa coù moät cô sôû tri thöùc coù theå hieäu chænh • Chöông trình Math Express ñöôïc vaø boä suy dieãn seõ hoaït ñoäng döïa treân cô • Phaàn meàm toaùn hoïc MAPLE sôû tri thöùc • Chöa xem xeùt ñeán vaán ñeà tính toaùn • Chöa coù moät ngoân ngöõ qui öôùc cho vieäc ñaëc taû caùc daïng baøi toaùn 41 42 Vaán ñeà • Chuùng ta phaûi thöïc hieän nhöõng tính toaùn hay suy dieãn ra nhöõng yeáu toá caàn thieát naøo ñoù töø MAÏNG SUY DIEÃN-TÍNH TOAÙN moät soá yeáu toá ñaõ ñöôïc bieát tröôùc 43 44
Ví duï 1 Ví duï 1 • Moät vaät theå coù khoái löôïng m chuyeån ñoäng thaúng vôùi • f = m * a; gia toác khoâng thay ñoåi laø a trong moät khoaûng thôøi • Δv = a*Δt; gian tính töø thôøi ñieåm t1 ñeán thôøi ñieåm t2 • Vaän toáùc ban ñaàu cuûa vaät theå laø v1, vaän toác ôû thôøi • Δs = v*Δt; ñieåm cuoái laø v2, vaø vaän toác trung bình laø v • 2*v = v1 + v2; • Khoaûng caùch giöõa ñieåm ñaàu vaø ñieåm cuoái laø Δs • Δv = v2 - v1; • Löïc taùc ñoäng cuûa chuyeån ñoäng laø f • Δt = t2 - t1; • Ñoä bieán thieân vaän toác giöõa 2 thôøi ñieåm laø Δv • Ñoä bieán thieân thôøi gian laø Δt 45 46 Ví duï 2 Muïc tieâu • Trong hoùa hoïc chuùng ta thöôøng phaûi söû duïng • Xaùc ñònh tính giaûi ñöôïc cuûa moät baøi toaùn treân caùc phaûn öùng hoùa hoïc ñeå ñieàu cheá caùc chaát maïng tính toaùn naày töø caùc chaát khaùc • Trong tröôøng hôïp baøi toaùn laø giaûi ñöôïc thì Cho tröôùc moät soá chaát hoùa hoïc, haõy tìm caùch haõy cho moät lôøi giaûi ñieàu cheá ra moät hay moät soá chaát naøo ñoù • Neáu baøi toaùn khoâng giaûi ñöôïc thì caàn coù theâm yeáu toá gì ñeå coù theå giaûi ñöôïc 47 48
Maïng suy dieãn vaø tính toaùn Ñònh nghóa Moâ hình maïng suy dieãn vaø tính toaùn laø moät • Moãi maïng tính toaùn laø moät maïng ngöõ nghóa söï khaùi quaùt cho moät daïng tri thöùc duøng cho chöùa caùc bieán vaø nhöõng quan heä coù theå caøi vieäc bieåu dieãn tri thöùc vaø thieát keá caùc chöông ñaët vaø söû duïng ñöôïc cho vieäc tính toaù trình giaûi toaùn töï ñoäng, 49 50 Quan heä • Cho M = {x1,x2,...,xm} laø moät taäp hôïp caùc f:u→v bieán coù theå laáy giaù trò trong caùc mieàn xaùc ta coù theå tính ñöôïc giaù trò cuûa caùc bieán thuoäc ñònh töông öùng D1,D2,...,Dm khi bieát ñöôïc giaù trò cuûa caùc bieán thuoäc u • Ñoái vôùi moãi quan heä R ⊆ D1xD2x...xDm treân caùc taäp hôïp D1,D2,...,Dm ta noùi raèng quan heä u∩v=∅ naày lieân keát caùc bieán x1,x2,...,xm R(x1,x2,...,xm) hay R(x) fR,u,v : Du → Dv 51 52
Quan heä ñoái xöùng coù haïng k (k>0) Quan heä khoâng ñoái xöùng coù haïng k (k>0) • tính ñöôïc k bieán baát kyø töø m-k bieán kia 53 54 Ví duï Quan heä f giöõa 3 goùc A, B, C trong tam giaùc ABC cho bôûi heä thöùc: • quan heä f giöõ a nöûa chu vi p vôùi caùc ñoä daøi A+B+C = 180 (ñôn vò: ñoä) cuûa 3 caïnh a, b, c: quan heä ñoái xöùng coù haïng 1 55 56
Maïng tính toaùn Ví duï • bao goàm moät taäp hôïp caùc bieán M vaø moät taäp • Trong ví duï 1 ôû treân, ta coù M(f) = {A,B,C}. hôïp caùc quan heä (tính toaùn) F treân caùc bieán • Trong ví duï 2 ôû treân, ta coù M(f) = {a,b,c,p}. • Kyù hieäu MTT: – M = {x1,x2,...,xn} – F = {f1,f2,...,fm} – ta kyù hieäu M(f) laø taäp caùc bieán coù lieân heä trong quan heä f 57 58 Ví duï Vi duï (tt) • Maïng tính toaùn cho moät hình chöõ nhaät M = {b1, b2, d, s, p}, – b1, b2 : hai caïnh cuûa hình chöõ nhaät; F = {f1, f2, f3}. – d : ñöôøng cheùo cuûa hình chöõ nhaät; – s : dieän tích cuûa hình chöõ nhaät; – p : chu vi cuûa hình chöõ nhaät; • coù caùc quan heä sau ñaây : – f1 : s = b1 * b2; – f2 : p = 2 * b1 + 2 * b2; – f3 : d2 = b12 + b22; 59 60
Vaán ñeà treân maïng tính toaùn Vaán ñeà treân maïng tính toaùn • Cho moät maïng tính toaùn (M,F) • Coù theå xaùc ñònh ñöôïc taäp B töø taäp A nhôø caùc – M laø taäp caùc bieán quan heä trong F hay khoâng? – F laø taäp caùc quan heä • Neáu coù theå xaùc ñònh ñöôïc B töø A thì quaù trình • Giaû söû coù moät taäp bieán A ⊆ M ñaõ ñöôïc xaùc tính toaùn giaù trò cuûa caùc bieán thuoäc B nhö theá ñònh naøo? • B laø moät taäp bieán baát kyø trong M • Trong tröôøng hôïp khoâng theå xaùc ñònh ñöôïc B, thì caàn cho theâm ñieàu kieän gì ñeå coù theå xaùc ñònh ñöôïc B. 61 62 Ñònh nghóa Vaán ñeà treân maïng tính toaùn • Baøi toaùn A → B ñöôïc goïi laø giaûi ñöôïc khi coù • Baøi toaùn xaùc ñònh B töø A treân maïng tính toaùn theå tính toaùn ñöôïc giaù trò caùc bieán thuoäc B (M,F) ñöôïc vieát döôùi daïng : A B xuaát phaùt töø giaû thieát A Hoaëc A b • Ta noùi raèng moät daõy caùc quan heä {f1, f2, ..., fk} ⊆ F laø moät lôøi giaûi cuûa baøi toaùn A → B neáu nhö ta laàn löôït aùp duïng caùc quan heä fi (i=1,...,k) xuaát phaùt töø giaû thieát A thì seõ tính ñöôïc caùc bieán thuoäc B. 63 64
Ñònh nghóa Ñònh nghóa • Lôøi giaûi toát neáu khoâng theå boû bôùt moät soá • Cho D = {f1, f2, ..., fk} laø moät daõy quan heä böôùc tính toaùn trong quaù trình giaûi cuûa maïng tính toaùn (M,F) • Lôøi giaûi toái öu khi noù coù soá böôùc tính toaùn ít • A laø moät taäp con cuûa M nhaát • D laø aùp duïng ñöôïc treân taäp A khi vaø chæ khi ta coù theå laàn löôït aùp duïng ñöôïc caùc quan heä f1, f2, ..., fk xuaát phaùt töø giaû thieát A 65 66 Thuaät toaùn tính D(A) Ñònh nghóa Nhaäp : Maïng tính toaùn (M,F), • A0 = A, A1 = A0 ∪ M(f1), . . . , A ⊆ M, daõy caùc quan heä D = {f1, f2, ..., fm}. Xuaát : D(A). • Ak = Ak-1 ∪ M(fk) Thuaät toaùn : • kyù hieäu Ak laø D(A) 1. A’ ← A; A → D(A) : coù D laø lôøi giaûi 2. for i=1 to m do if fi aùp duïng ñöôïc treân A’ then D(A) laø söï môû roäng cuûa taäp A nhôø aùp duïng A’ ← A’ ∪ M(fi); daõy quan heä D 3. D(A) ← A’ 67 68
Ñònh nghóa Ñònh nghóa • Bao ñoùng cuûa A laø söï môû roäng toái ña cuûa A treân moâ • baøi toaùn A → B laø giaûi ñöôïc khi vaø chæ khi B ⊆ A hình (M,F). Kyù hieäu: A • Baøi toaùn A → B laø giaûi ñöôïc khi vaø chæ khi caùc baøi toaùn A → b laø giaûi ñöôïc vôùi moïi b ∈ B • Neáu A → B vaø B → C laø caùc baøi toaùn giaûi ñöôïc thì baøi toaùn A → C cuõng giaûi ñöôïc • Neáu baøi toaùn A → B laø giaûi ñöôïc vaø B’ laø moät taäp con cuûa B thì A → B’ cuõng laø moät baøi toaùn giaûi ñöôïc 69 70 Tìm bao ñoùng cuûa taäp A ⊆ M • Nhaäp : Maïng tính toaùn (M,F), A ⊆ M. Tìm moät lôøi giaûi cho baøi toaùn A → B • Xuaát : A 1. B ← A; Nhaäp : Maïng tính toaùn (M,F), 2. Repeat taäp giaû thieát A ⊆ M, B1 ← B; for f ∈ F do taäp bieán caàn tính B ⊆ M. if ( f aùp duïng ñöôïc treân B ) then Xuaát : lôøi giaûi cho baøi toaùn A → B begin B ← B ∪ M(f); F ← F \ {f}; end; Until B = B1; 3. A ← B; 71 72
3. Repeat 1. Solution ← empty; // Solution laø daõy caùc Aold ← A; quan heä seõ aùp duïng Choïn ra moät f ∈ F chöa xem xeùt; while not Solution_found and (choïn ñöôïc f) do 2. if B ⊆ A then begin begin if ( f söû duïng ñöôïc treân A ) then begin Solution_found ← true; A ← A ∪ M(f); goto 4; Solution ← Solution ∪ {f}; end; end if B ⊆ A then Solution_found ← true; else Choïn ra moät f ∈ F chöa xem xeùt; Solution_found ← false; end; { while } Until Solution_found or (A = Aold); 73 74 Tìm moät lôøi giaûi toát töø moät lôøi giaûi ñaõ bieát Nhaäp : Maïng suy dieãn (M,F), 4. if not Solution_found then lôøi giaûi D={f1, f2, ..., fm} cuûa baøi toaùn A→ B. Xuaát : lôøi giaûi toát cho baøi toaùn A → B Baøi toaùn khoâng coù lôøi giaûi; Thuaät toaùn : else 1. D ← {f1, f2, ..., fm}; Solution laø moät lôøi giaûi 2. for i=m downto 1 do if D \ {fi} laø moät lôøi giaûi then D ← D \ {fi}; 3. D laø moät lôøi giaûi toát. 75 76
Thuaät toaùn kieåm tra lôøi giaûi cho baøi toaùn 1. for i=1 to m do Nhaäp : Maïng suy dieãn (M,F), if (fi aùp duïng ñöôïc treân A) then baøi toaùn A→ B, A ← A ∪ M(fi); daõy caùc quan heä {f1, f2, ..., fm}. 2. if A ⊇ B then Xuaát : thoâng tin cho bieát {f1, f2, ..., fm} coù phaûi {f1, f2, ..., fm} laø lôøi giaûi laø lôøi giaûi cuûa baøi toaùn A→ B hay khoâng. else {f1, f2, ..., fm} khoâng laø lôøi giaûi; 77 78 Ví duï Ví duï Maïng suy dieãn cuûa tam giaùc – M = {a, b, c, α, β, γ, ha, hb, hc, S, p, R, r, ...} • Cho tam giaùc ABC coù caïnh a vaø 2 goùc keà laø – Caùc quan heä suy dieãn : β, γ ñöôïc cho tröôùc. • Haõy xaùc ñònh (hay suy ra) S cuûa tam giaùc 79 80