Luận văn thạc sĩ Khoa học máy tính: Xây dựng hệ giải một số bài tập điện học trong chương trình vật lí lớp 9

Vì vậy, dé có thé tư duy học tốt môn Vật lí cần kết hợp nhiều yếu tó, đặc biệt là kết hợp giữa lýthuyết và thực hành, cần nắm vững những kiến thức nền tảng như đặc điểm củatừng đối tượng

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

kos

PHAN TRONG NGHIA

XAY DUNG HE GIAI MOT SO BAI TAP DIEN HOC TRONG CHUONG TRINH VAT Li LOP 9

LUẬN VAN THAC SĨ, KHOA LUẬN CAO HỌC

CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC MÁY TÍNH

MA SO: 6048.01.01

Tp HCM, thang 02 nam 2016

Trang 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

œx*x<

PHAN TRỌNG NGHĨA

LUẬN VĂN THẠC SĨ, KHÓA LUẬN CAO HỌC

CHUYÊN NGÀNH KHOA HỌC MÁY TÍNH

MÃ SÓ: 60.48.01.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS BO VĂN NHƠN

Tp HCM, tháng 02 năm 2016

Trang 3

CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐÈ CƯƠNG ĐÈ TÀI KHÓA LUẬN THẠC SĨ

BUILDING AN APPLICATION TO SOLVE SOME ELECTRICAL

EXERCISES IN NINTH GRADE PHYSICS SUBJECT

Ngành và mã ngành đào tạo

Ngành: Khoa học máy tính

Mã ngành: 60.48.01

Họ tên học viên thực hiện dé tài

Họ tên: PHAN TRỌNG NGHĨA

MSSV: CHI301042

Khóa: Cao học khóa 8- Dot 1

Giang viên hướng dẫn

Giảng viên: PGS TS DO VĂN NHƠN

Cơ quan công tác: Trường ĐH Công Nghệ Thông Tin

Địa chỉ email: dvnhon@ gmail.com

Điện thoại: 0908.107.799

Trang 4

Đầu tiên, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến PGS.TS Đỗ Văn Nhơn, Thầy

đã nhiệt tâm, tận tình chỉ dạy, hướng dẫn và truyền đạt những kiến thức vô cùng bổích giúp khóa luận này được hoàn thành.

Xin chân thành cảm ơn Th.S Nguyễn Đình Hiển, Thay đã nhiệt tình hướngdẫn, gợi mở, cung cấp nhiêu tài liệu bổ ích giúp khóa luận này được hoàn thành

Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô trường Đại học Công nghệ thông tin, quýthầy cô ở phòng đào tạo Sau đại học đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất trong họctập cũng như công tác đào tạo giúp hoàn thành bài khóa lận này.

Cảm ơn các anh chị học viên cùng khóa và các anh chị học viên những khóatrước đã cung cấp những nguồn tài liệu phong phú góp phần quan trọng trong việchoàn thành bài khóa luận này.

Vé khóa luận, học viên đã có gắng nghiên cứu, tìm kiếm những tài liệu liênquan đê từ đó tổng hợp lại và vận dụng dé đưa ra một mô hình biéu diễn tri thức dégiải các bài tập trong nội dung điện học bộ môn Vật lí lớp 9 Khóa luận đã đạt đượcnhững kết quả nhất định nhưng không tránh khỏi những thiếu sót, kính mong quýThầy cô và các bạn thông cảm và tận tình góp ý giúp khóa luận được hoàn thiện

hơn.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn!

HỌC VIÊN THỰC HIỆN: PHAN TRỌNG NGHĨA

MA SO HỌC VIÊN: CH1301042LÓP: CAO HỌC KHOA 8

Trang 5

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu vàkết quả nghiên cứu nêu trong luận văn là trung thực Vì vậy tôi xin chịu trách nhiệmhoàn toàn về công trình nghiên cứu của mình.

TP Hô Chí Minh, ngày 22 tháng 02 năm 2016

Phan Trọng Nghĩa

Trang 6

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET

2.1 CÁC KHÁI NIỆM VE TRI THỨC

2.1.1 Khái niệm tri thức

2.1.3 Sự phân lớp của tri thức:

2.1.4 Đặc điểm của tri thức:

2.2.6 Mạng các đối tượng tính toán

2.2.7 Mô hình tri thức các đối tượng tính COKB (Computational Objects

Knowledge Base)

CHƯƠNG 3: BIEU DIEN TRI THUC CHO ĐIỆN HỌC MỘT CHIEU

-THUẬT GIẢI

Trang 7

ĐIỆN HỌC MOT CHIEU

3.2.1 Mô hình một đối tượng tính toán

3.2.2 Mô hình tri thức các đối tượng tính toán

3.2.2.1 TậpC ÖÖ41

3.2.2.2 Tap Ops 143 3.2.2.3 Tap Rules 44

3.3 TO CHỨC CƠ SỞ TRI THUC THEO MÔ HÌNH COKB THU HEP

46 3.3.1 Các thành phân trong mô hình COKB thu hep 463.3.2 Cấu trúc các tập tin lưu trữ trong mô hình COKB thu hep 473.3.3 Sơ đồ tô chức cơ sở tri thức "353.4 MÔ HÌNH BÀI TOÁN 2553.5 THUẬT GIẢI SUY LUAN .573.5.1 Một số thuật giải suy luận tìm lời giải cho bài toa: 573.5.2 Một số ví dụ 63CHUONG 4: THIET KE UNG DUNG GIAI MOT SO BAI TOAN DIEN HQCTRONG CHUONG TRÌNH VAT LÍ LỚP 9 .684.1 PHAM VI UNG DỤNG .68

4.1.1 68 4.1.2 68 4.1.3 68

4.1.4 Pham vi ứng dụng .60

Trang 8

4.2.3 Thiết kế bộ suy diễn

4.3 CÀI ĐẶT VÀ THU NGHIỆ

4.3.1 Cài đặt chương trình

4.3.2 Kết quả thử nghiệm

4.3.3 Nhận xét và đánh giá

CHUONG 5 - KET LUẬN

5.1 KET QUA DAT ĐƯỢC

5.2 HAN CHE VA HUONG PHÁT TRIEN

5.2.1 Hạn chế

5.2.2 Hướng phát trién

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 9

DANH MỤC BẢNG

Bang 3.2.2.1: Bảng thé hiện khái niệm điện trở và thiết bị

Bang 3.2.2.2: Bảng toán tử thé hiện mối liên hệ nói tiếp và song song giữa hai đối

tượng điện trở 44

Bảng 3.2.2.3.1: Bang thé hiện luật suy diễn giữa điện trở và điện trở, điện trở và

thiết bị

Bảng 3.2.2.3.2: Bảng sự kiện

Bảng 4.2.1.1: Bang các khái niệm

Bảng 4.2.1.2: Bảng toán tử thể hiện tính liên hệ giữa cá đối tượng

Bảng 4.2.1.4: Bảng các luật

Bang 4.3.2: Bang thể hiện kết quả thử nghiệm trên các dang bai tap

Phan Trọng Nghĩa

Trang 10

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.3.1.1: Giao điện phần mềm “Vật lí quanh em”

Hình 1.3.1.2: Giao điện phận mềm “Crocodile Physics”

Hình 2.2.4: Tri thức được biểu diễn bằng mạng ngữ nghĩa

Hình 2.2.5: Quan hệ giữa các đối tượng hình học phẳng

Hình 2.2.6.1: Biểu diễn một đối tượng tính toán

Hình 2.2.6.2: Một ví dụ mạng các đối tượng tính toán

Hình 3.1.3: Một đoạn mạch hỗn hợp đơn giản

Hình 3.3.3: Sơ đồ tổ chức cơ sở tri thức theo mô hình COKB rút gọn

Hình 3.5.1: Lưu đồ thuật toán tổng quát trên mô hình COKB rút gọn

Bookmark not defined.

Phan Trọng Nghĩa

Trang 11

CHƯƠNG 1: TONG QUAN

1.1 GIỚI THIEU

Vật lí là môn khoa học tự nhiên, rất quan trọng trong thực tế, nó có ứng dụng vôcùng quan trọng trong các ngành kinh tế chủ chốt của các quốc gia, là cơ sở của cácngành công nghiệp như: chế tạo máy, điện, hạt nhân Vật lí học có những đónggóp quan trọng qua sự tiễn bộ các công nghệ mới đạt được do những phát kiến lýthuyết trong Vật lí Ví dụ, sự tiến bộ trong hiểu biết về điện từ học hoặc Vật lí hạtnhân đã trực tiếp dẫn đến sự phát minh và phát triển những sản phẩm mới, thay đồiđáng kể bộ mặt xã hội ngày nay, như tỉ vi, máy vi tính, laser, internet, các máy mócdan dụng, hay vũ khí hạt nhân; những tiến bộ trong nhiệt động lực học dẫn tới sựphát triểncách mạng công nghiệp; và sự phát triển của ngành cơ học thúc đây sựphát triển phép tinh vi tích phân

Môn học Vật lí đã được đưa vào chương trình học của học sinh cấp hai, họcsinh cấp ba, sinh viên đại học và là một trong những môn học, ngành học quantrọng nhất Trong Vật lí, các hiện tượng của tự nhiên được nghiên cứu bằng phươngpháp luận chính xác nhất dựa trên nền tang của thực nghiệm và toán học Vì vậy, dé

có thé tư duy học tốt môn Vật lí cần kết hợp nhiều yếu tó, đặc biệt là kết hợp giữa lýthuyết và thực hành, cần nắm vững những kiến thức nền tảng như đặc điểm củatừng đối tượng, các công thức tính toán, mối quan hệ và cách suy luận đối với từngdang bài tap

Hiện nay có rất nhiều chương trình hỗ trợ học sinh học tập môn Vật lí nhưngcác chương trình chỉ mới dừng lại ở việc tra cứu kiến thức hay mô phỏng các hiệntượng Bên cạnh đó cũng có một số vài đề tài ứng dụng mô hình biểu diễn tri thức

để giải một số dạng bài tập Vật lí nhưng chưa nhiều và chưa được day đủ

1⁄2 DONG CƠ NGHIÊN CỨU

Ứng dụng công nghệ thông tin vào giáo dục ngày càng trở nên phổ biến, cácphần mềm hỗ trợ soạn giảng, các phần mềm hỗ trợ học tập, các phần mém tra cứukiến thức, các hệ thống học trực tuyến e-learning ngày càng phát triển

Phan Trọng Nghĩa

Trang 12

Khi nói về phần mềm hỗ trợ học tập, phần lớn các phần mềm chỉ đáp ứng ởmức độ tra cứu kiến thức, giúp học sinh ôn lại các phần lý thuyết đã học trước Gầnnhư chưa có phần mềm hỗ trợ học sinh trong vấn đề tìm ra lời giải các bài toán.Trong chương trình phô thông, đặc biệt khối A, Toán — Lý - Hóa là 3 môn học quantrọng, có số lượng bài tập, bài kiểm tra của các môn này rất nặng về tư duy giảitoán, không phải học sinh nao cũng có thé giải hết các bài tập một các dễ dàng.

Vi vậy học sinh cần một công cụ hỗ trợ gợi ý tìm các công thức dé đưa ra lờigiải của bài toán và từ những phần mềm như vậy sẽ gợi ý giúp học sinh dễ dàngluyện tập nâng cao kĩ năng giải toán trong các kì thi hơn Từ đó đã tạo động cơthực hiện nghiên cứu xây dựng một chương trình hỗ trợ giải một số bài toán Vật líđiện học lớp 9 trong chương trình Trung học Cơ sở.

1.3 MỘT SO CÔNG TRÌNH ĐÃ CÓ

Mặc dù Vật lí là 1 ngành học đã có từ lâu đời nhưng các nghiên cứu về xâydựng hệ thống tri thức cho lĩnh vực này còn khá mới mẻ Kết quả của quá trình tìmtòi trên mang và các tài liệu chính thức, hiện tại chỉ có 1 vài công trình nghiên cứu

đã hoàn thiện và đang được tiếp tục phát triển

1.3.1 Phần mềm hỗ trợ học môn Vật lí “Vật lí quanh em” của các thành viên

Trang 13

Bạn dang a

Hinh 1.3.1.1: Giao dién phan mém “Vật li quanh em”

Kién thức phong phú, da dạng bao trùm hau hết kiến thức bộ môn Vật lí từ

cấp học THCS đến THPT như: Cơ học, nhiệt học, quang học, điện học, hạt nhânnguyên tử, từ Vật lí đến thực tiễn, toán học trong Vật

e _ Bên cạnh đó, phần mềm còn có chức năng giải thích các hiện tượng Vật lí

Xảy ra trong cuộc sống như: hiện tượng nhật thực và nguyệt thực, nguyên tắc hoạtđộng của đèn ống, vô tuyến truyền hình Đây là chức năng rất hữu ích không chỉđối với các em học sinh mà còn cho tất cả chúng ta

= Hạn chế của phần mềm

¢ Hạn chế lớn nhất của phần mềm này là không có chức năng giải một sốbài tập liên quan của từng nội dung Phần mềm chỉ đơn giản như một cuốn sách Vật

If chỉ có lý thuyết mà không có bài tập áp dụng

Phan Trọng Nghĩa

Trang 14

1.3.2 Phần mềm hỗ trợ học môn Vật lí “Crocodile Physics” [22]

= Uudiém của phần mềm

trong chương trình học THCS, THPT.

hình ảnh minh họa đặc sắc Với các đối tượng được định nghĩa sẵn cho phép người

sử dụng tự định nghĩa đối tượng và các tham số đầu vào Ví dụ: Người sử dụng cóthế định nghĩa một mạch điện bằng cách kéo thả các đối tượng được hỗ trợ sẵn như:điện trở, dây dẫn, khóa k

In this kt you will compare pictures of simple electronic components

swith thelr cu symbols

Em

Hình 1.3.1.2: Giao diện phận mém “Crocodile Physics”

e Giải thích các hiện tượng Vật lí bằng hình ảnh sinh động Ví dụ chúng ta

có thể nhập vào tham số chiếc xe chạy với vận tốc bao nhiêu, chương trình sẽ cho.chúng ta thấy được chiếc xe chuyền động như thế nào với vận tốc đó

Phan Trọng Nghĩa

Trang 15

= Hạn chế của phần mềm

e _ Điểm hạn chế lớn nhất của phần mềm này là ngôn ngữ bằng tiếng Anh,

do vậy rất khó để các em học sinh nước ta (đặc biệt là các em ở lứa tuổi THCS) cóthế hiểu được các đối tượng, các ví dụ và giải thích hiện tượng

e Chương trình không có chức năng giải các bài tập.

1.3.3 Việc nghiên cứu biểu diễn tri thức giải các bài tập điện một chiều đã đượchọc viên Hồ Nhật Tiến thực hiện trong luận văn “Nghiên cứu mô hình biễu diễn trithức, ứng dụng xây dựng hệ giải bài toán điện học” — ĐH Công Nghệ Thông Tin

— ĐH Quốc Gia TP.HCM [6]

» _ Vấn dé luận văn đã làm được:

e Xây dựng được mô hình biêu diễn tri thức của điện học một chiều, cảitiến thuật giải suy diễn bằng các giải thuật heuristic trong quá trình suy luận

thuộc của cường độ dòng điện vào hiệu điện thế giữa hai đầu dây dẫn, các dạng bài

tập liên quan đến đoạn mạch song song, đoạn mạch nối tiếp, đoạn mạch hỗn hợp, sự

phụ thuộc của điện trở vào chiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn, biến trở,công suất, công của dòng điện

» _ Vấn dé hạn chế của luận văn:

e _ Căn cứ vào những bài tập đề cập trong luận văn này thì các dạng bài tậptương đối đơn giản, thiếu những bài tập mang tính chất phức tạp, thiếu tính đa dạng

e _ Thiếu các bài tập trên thiết bị như: bóng đèn, von kế, ampe kế, bàn là,bếp điện, ấm đun

e© _ Một trong những dang quan trọng của điện học một chiều là vẽ lại sơ đồđoạn mạch sao cho thoả điều kiện của đề bài, ở dang này luận văn chưa thực hiệnđược mà chỉ mới dừng lại ở việc tìm ra lời giải.

e _ Chưa có chức năng cập nhật tri thức.

10

Phan Trọng Nghĩa

Trang 16

= Hướng cải tiến của dé tài:

Căn cứ và những hạn chế của luận văn trên và bé sung tri thức mới, tác giả

đề xuất hướng cải tiến như sau

e Cai tiến mô hình biểu diễn tri thức các đối tượng tính toán

¢ _ Bồ sung thêm những bài tập có tính chất phức tạp được thu thập từ

những bài tập nâng cao và các bài tập ở những dé thi học sinh giỏi, thi vào trường

chuyên lớp10.

e Bô sung chức năng cập nhật tri thức.

1.3.4 Bài báo khoa học “M6 hình tri thức toán tử và ứng dụng xây dựng hệ hỗ

trợ giải bài toán thông minh” của PGS.TS Đỗ Văn Nhơn và Th.S Nguyễn Dinh

Hiển - ĐH Công Nghệ Thông Tin - ĐH Quốc Gia TP.HCM đăng trên Tạp chí khoahọc và công nghệ số 52 [4]

= Nội dung bài báo:

học một chiều Vật lí lớp 9 và Đại số Vector gọi là mô hình tri thức thức toán tử

“Ops-Model”

e Bài báo đã dua ra giải pháp cho các bài toán điện học một chiều Vật lí

lớp 9 Thông qua các toán tử, bài báo đã thê hiện được mối quan hệ giữa các đối

tượng trên cùng đoạn mạch, xây dựng các luật suy diễn dựa trên các toán tử Từ đó

có thể áp dụng giải một số bài tập liên quan

= Hướng phat triển:

bổ sung thêm sự kiện, bổ sung thêm luật suy diễn trên các đối tượng đó đê tiến hànhgiải thêm một một số dạng bài tập trong điện học một chiều Vật lí lớp 9

lại

Phan Trọng Nghĩa

Trang 17

1.4 MỤC TIÊU

Xây dựng ứng dụng giải một số dạng bài tập trong chương trình Vật lí lớp 9nhằm hỗ trợ các em học sinh lớp 9 trong việc học tập môn học này Các dạng bàitập tập trung ở 6 dang, trong đó dang 1 (Dang bài tập liên quan đến thiết bị hoặctrên đoạn mạch có thiết bi) là một điểm mới của khóa luận so với các luận văntrước Các dạng bài tập cụ thể như sau:

= Dạng 1: Dạng bài tập liên quan đến thiết bị hoặc trên đoạn mạch có thiết bị.Thiết bị có thể là: bóng đèn, von kế, ampe kế, ban là, bếp điện, 4m dun

Input: Các dạng bài toán cho biết mức độ hoạt động của thiết bị như: chobiết độ sáng của bóng đèn, cho biết vôn kế hoạt động thé nào, cho biết ampe kế hoạtđộng thế nào, cho biết bếp điện hoạt động thế nào, cho biết bàn là hoạt động thếnào, cho biết ấm đun hoạt động thế nào; Các bài toán tính hiệu điện thế trên đối

tượng thiết bị, các bài toán tính cường độ dòng điện trên đối tượng thiết bị, các bài

toán tính công suất trên đối tượng thiết bị, các bài toán tính công suất định mức trênđối tượng thiết bị, các bài toán tính hiệu điện thế định mức trên đối tượng thiết bị,

các bài toán tính cường độ dòng điện định mức trên đối tượng thiết bị.

Trên đoạn mạch, thiết bi có thé mắc nói tiếp hoặc song song với các đốitượng: điện trở, biến trở, thiết bị, dây dẫn

Output: Lời giải cho mục tiêu của bài toán phù hợp với suy nghĩ của con

người.

Ví dụ 1: Cho đoạn mạch như hình bên dưới, bóng đèn D ghi 6V-3W Điện trở

R1=3Q, biến trở Rb có thé thay đổi được Hiệu điệu thé U ở hai đầu AB là 12V

Bóng đèn sẽ sáng như thế nào né điện trở Rb=18 Q?

Hình 1.4.1: Mạch điện có thiết bị

12

Phan Trọng Nghĩa

Trang 18

Input: Doan mach AB, đèn D,Udmp=6V, Pdmp=3W, R1=3Q, UAp=l2V,

Rb=18 Q

Output: Lời giải cho biết bóng đèn sẽ sáng như thé nào

Ví dụ 2: Trên bóng đèn dây tóc D, có ghi 220V — 100W, trên bóng đèn dây tóc

Ð; có ghi 220V — 75W Mắc song song hai bóng này vào hiệu điện thế 220V Tínhcông suất đoạn mạch song song này và cường độ dòng điện mạch chính?

Input: Thiết bị đèn D1, đèn Đ2,Udmp¡=220V, Pdmp,=100W, Udmp¿=220V,

Pdmp;=75W

Output: Lời giải tìm kết quả công suất P của đoạn mach song song và cường độđòng điện mạch chính I.

= Dạng 2: Dạng bài tập vận dụng định luật Ohm, điện trở dây dẫn giải các bài

tập trên đoạn mạch có điện trở.

Input: Các bài toán tính điện trở, các bài toán tính hiệu điện thế, các bài toán

Hình 1.4.2: Mạch điện một điện tro

Cho mạch điện có sơ đổ như hình trên, điện trở R,=10O, hiệu điện thé giữahai đầu đoạn mạch là Uyy=12V Tính cường độ dòng điện I, chạy qua R;?

Input: Doan mach MN, Rị = 10Q, hiệu điện thé Uyw=12V

Output: Lời giải tim kết quả cường độ dòng điện I)

13: Phan Trong Nghia

Trang 19

" Dạng 3: Dạng bài tập liên quan đến đoạn mạch nối tiếp Các đối tượng nốitiếp trên đoạn mạch có thé là: Điện trở nối tiếp với điện trở, điện trở nối tiếp vớibiến trở, điện trở nối tiếp dây dẫn.

Input: Các bài toán tìm điện trở tương đương, các bài toán tìm điện trở, các

bài toán tìm hiệu điện thế, các bài toán tìm cường độ dòng điện, các bài toán tìm

công suất, các bài toán tìm chiều dài dây dẫn, các bài toán tìm tiết diện dây dẫn

Output: Lời giải cho mục tiêu của bài toán phù hợp với suy nghĩ của con người.

Ví dụ: Hai điện trở Rị, R; và ampe kế được mắc nối tiếp với nhau vào 2 điểm

A, B Cho Rị=5 Q, Rạ=10 Q, ampe kế chi 2 A Tính hiệu điện thế đoạn mach AB?

Input: Đoạn mach AB, Rị = 5 Q, R;=10 Q, I,=2 A.

Output: Lời giải tim kết quả hiệu điện thé Uap

" Dạng 4: Dạng bài tập liên quan đến đoạn mạch song song Các đối tượng

song song trên đoạn mạch là: Điện trở song song với điện trở, điện trở song song

với biến trở, điện trở song song với dây dẫn

Input: Các bài toán tìm điện trở tương đương, các bài toán tìm điện trở, các

bài toán tìm hiệu điện thế, các bài toán tìm cường độ dòng điện, các bài toán tìmcông suất, các bài toán tìm chiều dai dây dẫn, các bài toán tìm tiết diện dây dẫn

Ví dụ:

Hình 1.4.3: Mạch điện có 2 điện trở song song

14

Phan Trọng Nghĩa

Trang 20

Cho mạch điện có sơ đồ như hình trên Trong đó R1=15Q, R2=10Q, von ké

chi 12V.

a) Tinh điện trở tương đương của đoạn mach?

b) Số chỉ của các ampe kế là bao nhiêu?

Input: Đoạn mach AB, Rị = 15Q, R;=10 Q, U=12V.

Output: Lời giải tim kết quả điện trở tương đương R và cường độ dong điện

Ib.

= Dang 5: Dạng bài tập liên quan đến đoạn mạch hỗn hợp Các đối tượng trên

đoạn mạch song song hoặc nối tiếp nhau là: Điện trở và điện trở, điện trở và đoạn

mạch, điện trở và dây dẫn, điện trở và biến trở

Input: Các bài toán tính điện trở tương đương, các bài toán tìm điện trở, cácbài toán tính hiệu điện thế, các bài toán tính cường độ dòng điện, các bài toán tínhcông suất, các bài toán tính chiều dài dây dẫn, các bài toán tính tiết diện dây dẫn

Ví dụ:

Hình 1.4.4: Mạch điện hỗn hợpCho mạch điện như hình trên Rị=5©, R;=7O, R3=1Q, Ry=5Q, R;=3Q,

1,=0,5A.

Tính cường độ dong điện qua từng điện trở va Uap?

Input: Đoạn mach AB, R\=5Q, R;=7Ó0, R3=1Q, Ry=5Q, Rs=3Q, Iạ=0,5A.

Output: Lời giải tìm cường độ dòng điện qua từng điện trở va Uap.

15

Phan Trong Nghia

Trang 21

= Dang 6: Dạng bài tập liên quan đến dây dẫn, sự phụ thuộc của điện trở vàochiều dài, tiết diện và vật liệu làm dây dẫn Đối tượng của dạng bài tập này là dâydẫn.

Input: Các bài toán tìm điện trở dây dẫn, các bài toán tìm chiều dài dây dẫn,các bài toán tìm tiết diện dây dẫn, các bài toán tìm số vòng quần dây dẫn

Output: Lời giải cho mục tiêu của bài toán phù hợp với suy nghĩ của con

người.

Vi dụ: Điện trở của một dây dẫn bằng nhôm tiết diện 10m x 10um là 1kQ.Biết rằng điện trở suất của nhôm là p=2,8 1Ø Qm

a) Hỏi độ dài của dây dẫn là bao nhiêu?

b) Một điện trở 1000 được tao bằng cách quấn sợi dây dẫn quanh một lõithủy tinh đường kính 3mm Hỏi số vòng cần quấn?

Input: Dây dẫn D, s=10um x 10um, R=/000Q, p=2,8 10 Qm,

ai thy tinn=3mMOutput: Lời giải tim chiều dai day dan 1, số vòng quan N

1.5 PHAM VINGHIEN CUU

= Pham vi người dùng: Chương trình hỗ trợ cho các em học sinh lớp 9 giải

một số đạng bài tập môn Vật lí

= Pham vi chương trình: Chương trình thực hiện tổ chức lưu trữ, biểu diễn trithức nhằm xây dựng một ứng dụng hỗ trợ trong việc giải một số bài tập liên quanđến môn học Vật lí lớp 9

1.6 TÍNH KHOA HỌC VÀ TÍNH MỚI

Khóa luận vận dụng công trình nghiên cứu “Mô hình tri thức toán tử và ứng

dụng xây dựng hệ hỗ trợ giải bài toán thông minh” của PGS.TS Đỗ Văn Nhơn vàTh.S Nguyễn Đình Hiền [4] dé tiến hành khảo sát và xây dựng mô hình tri thức giải

ố bài tập điện học một chiều Vật lí lớp 9 Khóa luận bé sung và phát triển một

số điểm mới như:

= Bồ sung khái niệm về thiết bị, bổ sung sự kiện và các luật suy diễn dựatrên khái niệm này để giải một số bài toán liên quan

16

Phan Trong Nghia

Trang 22

Đề tài có nghiên cứu, áp dụng những phương pháp và kĩ thuật xử lý như:

= Các phương pháp thiết kế cơ sở tri thức, hệ chuyên gia

= Các phương pháp biểu diễn và xử lý tri thức

Phan Trọng Nghĩa

17

Trang 23

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYET

2.1 CÁC KHÁI NIỆM VE TRI THỨC

2.1.1 Khái niệm tri thức

Tri thức có nhiều ý nghĩa tùy theo văn cảnh, nhưng lúc nào cũng có liên quanvới những khái niệm như hiểu biết, ý nghĩa, thông tin, giảng dạy, giáo duc, giaotiếp, diễn tả, học hỏi, suy luận, nhận thức và kích thích trí óc Tri thức bao gồm ba

tiêu chí là: 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 khácnhau, đạt được bởi một tổ chức hay một cá nhân thông qua các trải nghiệm thực tếhay thông qua sự giáo dục đào tạo; các hiểu biết về lý thuyết hay thực tế về một đốitượng, 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 mộtcách hiệu quả Tri thức là sự hiểu biết của con người trong một phạm vi, lĩnh vựcnào đó, được xem xét theo các mục tiêu hay các van dé nhất định có khả năng giúpcon người làm việc có hiệu quả [3]

Tri thức là một hệ thống phức tạp, đa dạng và trừu tượng bao gồm nhiềuthành 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).

" Cac quan hệ (relations): là một quan hệ 2 ngôi R trên một tập X như phản

xa, đối xứng, phản xứng,bắc cầu; Quan hệ thứ tự; Quan hệ tương đương

" Cac ham (functions)

= Cac luật (rules)

= Su kiện (facts)

2.1.2 Phân loại tri thức

Tri thức sự kiện: Là các khẳng định về một sự kiện, khái niệm nào đó (trongmột phạm vi xác định) Các định luật Vật lí, toán học, thường được xếp vào loại

18 Phan Trọng Nghĩa

Trang 24

này Ví dụ: mặt trời mọc ở phía đông, tam giác đều có 3 góc 600

Tri thức thi tục: Thường dùng dé diễn tả phương pháp, các bước tiến hành,trình tự hay ngắn gọn là cách giải quyết vấn đề Thuật toán, thuật giải là một dạngcủa tri thức thủ tục.

Tri thức mô tả: Cho biết một đối tượng, sự kiện, vấn đề, khái niệm, đượcthấy, cảm nhận, cấu tạo như thế nào Ví dụ: một cái bàn thường có 4 chân; con

người có 2tay, 2mắt,

Tri thức Heuristic: Là một dang tri thức cảm tinh 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: Mô ta tri thức về tri thức Loại tri thức này giúp cho lựa

[3]

oOchọn tri thức thích hợp nhất trong số các tri thức khi giải quyết một van

2.1.3 Sự phân lớp của tri thức:

2.1.4 Đặc điểm của tri thức:

Lam thé nào để phân biệt thông tin vào máy tính là dữ liệu hay tri thức?Giữa tri thức và đữ liệu có một số đặc trưng khác nhau, chúng ta xem xét hai đặc

trưng sau:

" Tu giải thích nội dung: Tri thức có thể tự giải thích nội dung còn dit liệu

Trang 25

không thê tự giải thích được mà chỉ có người lập trình mới hiéu được nội dung ý

Tri thức đưa vào máy cũng cần có khả năng tạo được phân cấp giữa các kháiniệm và quan hệ giữa chúng.

" Tính liên hệ: ngoài các quan hệ về cấu trúc của mỗi tri thức thì giữa cácđơn vị trí thức còn có nhiều mối liên hệ khác

Vidu: các khái niệm: chó, sủa, động vật, bốn chân, đuôi

động vật sủa

đuôi

Hình 2.1.4: Một ví dụ về tính liên hệ của tri thức

= 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 cũng

bị điều khiển bởi tri thức của mình Các tri thức biểu diễn trong máy tính cũng vay,chúng chủ động hướng người dùng biết cách khai thác dữ liệu

2.1.5 Hệ cơ sở tri thức

Cơ sở tri thức là tập hợp các tri thức liên quan đến vấn đề mà chương trìnhquan tâm giải quyết Cấu trúc của một hệ cơ sở tri thức như sau:

Trang 26

( User — E—> Explanation

Hình 2.1.5: Hệ cơ sở tri thức

= Interface (Giao diện chương trình): Dùng dé giao tiếp giữa người sử dụng

và hệ thống Giao diện phải đẹp, tiện dụng, phù hợp với người dùng

= Explanation Component (Bộ giải thích): Phân tích dữ liệu được nhập vào,phân tích yêu cầu bài toán

= Knowledge (Cơ sở tri thức): Chita các kiến thức cần thiết cho việc giải cácbài toán trong một miền tri thức nhất định

"= Inference (Bộ phận suy diễn): Giải quyết các vấn đề liên quan đến tri thức,thực hiện suy diễn tự động dựa trên phạm vi tri thức của hệ thống, nó nhận dạngđược bài toán, áp dụng kiến thức được lưu trữ trong cơ sở tri thức dé tìm kiếm, suydiễn, tìm lời giải hợp lý cho các bài toán được đặt ra

= Working Memory (Vùng nhớ làm việc): Dùng để ghi, đọc các sự kiệntrung gian.

= Knowledge Manager (Quản lý tri thức): Quan lý cơ sở tri thức được nhấtquán.

= Trong một hệ giải toán nhất thiết phải có 2 thành phần cơ bản, thứ nhất là

“co sở tri thức” — là trái tim của toàn hệ thống, và thứ hai là “bồ suy diễn” — là động

cơ suy diễn sẽ hoạt động trong khi giải toán.

21 Phan Trong Nghia

Trang 27

= Qué trình giải toán là một quá trình suy diễn những kiến thức có quan hệvới nhau trong cơ sở tri thức để từ giả thuyết có thể suy ra được kết luận của bàitoán Do đó, hai mối quan tâm nền tảng nhất khi xây dựng một hệ giải toán thongminh là nghiên cứu cách biểu diễn tri thức của con người và xây dựng các chiếnlược tìm kiếm lời giải cho bộ suy diễn dé có thể có được một hệ thống thông minhuyén chuyển trong khi giải toán [1]

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP BIEU DIỄN TRI THỨC

Có 3 phép nồi cơ bản dé tạo ra những mệnh đề mới từ những mệnh dé cơ sở

là phép hội (U ), giao(M) và phủ định (—) Bên cạnh đó ta có các co chế suy diễn

như Ponens, Tollens, và các phép toán suy luận trên mệnh đề logic [2]

Ưu điểm của logic mệnh đề:

Phương pháp biểu diễn tri thức bằng logic mệnh đề là đơn giản và gần gũi vớicon người.

Khuyết điểm của logic mệnh đề:

Logic mệnh đề chỉ có thể biểu diễn được hai trạng thái đúng hoặc sai Nhưngtrong thực tế còn rất nhiều trường hợp mà logic mệnh dé không thể nào biểu diễnđược.

2.2.2 Logic vị từ

Là sự mở rộng của logic mệnh đề bằng cách đưa vào các khái niệm vị từ vàcác lượng từ phổ thông dụng (V,3)

22 Phan Trong Nghia

Trang 28

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 dang:

Vị từ (<đối tượng I>, <déi tượng 2>, <đối tượng n>)

Mô hình: (Predicates, Clauses)

Predicates là tập gồm các vi từ, mỗi vị từ biểu diễn cho phát biểu nói về mộttính chất của đối tượng hay một quan hệ giữa các đối tượng Mỗi vị từ xác định bởitên vị từ và các kiểu tham biến

Clauses là tập gồm các biểu thức vi từ gồm 2 dạng fact và rule

Vi dụ: Trái cam có vị ngọt => được biểu diễn như sau: Vị (cam, ngot)

Trái cam có màu xanh => được biéu diễn như sau: Màu(cam,xanh)

Công cụ vị từ đã được nghiên cứu và phát triển thành một ngôn ngữ lập trìnhđặc trưng cho trí tuệ nhân tạo Đó là ngôn ngữ Prolog [2]

Ưu điểm của logic vị từ:

* Logic vị từ khắc phục được những khuyết điểm của logic mệnh đề

" Cơ chế suy luận chính xác (được chứng minh bởi toán học)

Khuyết điểm của logic vị từ:

Khuyết điêm của logic vị từ:

Đối với logic vị từ chưa thể biểu diễn được các dữ liệu phức tạp

Tach rời việc biéu diễn va xử lý

= Khong hiệu qua với lượng dữ liệu lớn, quá chậm khi cơ sở dữ liệu lớn.

= 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:

= Tinh đơn thé: mỗi luật định nghĩa 1 phần nhỏ và độc lập các tri thức

Trang 29

= Dé thêm: có thé thêm các luật mới vào CSTT độc lập với các qui tắc đã

" Dễ sửa đổi: có thể sửa một qui tắc trong CSTT độc lập với các qui tắc

Ưu điểm của hệ luật dẫn

= Cac luật rất dễ hiéu nên có thé dễ dàng giao tiếp, trao đổi với ngườidùng

(vì nó là một trong những dạng tự nhiên của ngôn ngữ).

= C6 thé dễ dàng xây dựng các cơ chế suy luận và giải thích từ luật

"_ Việc hiệu chỉnh và bảo trì hệ thống là tương đối dé dàng

= C6 thé cải tiến dé dàng để tích hợp các luật mờ

= Cac luật thường ít phụ thuộc vào nhauNhược điểm của hệ luật dẫn

= Các tri thức phức tạp đôi lúc đòi hỏi hàng ngàn luật sinh, dẫn đếnphátsinh nhiều van đề liên quan tới tốc độ xử lý và quản trị hệ thống

= Con người thích sử dụng luật sinh dé biéu diễn vì dé cài đặt và dễ hiều

"Cơ sở luật sinh lớn sẽ giới hạn khả năng tìm kiếm của chương trìnhđiềukhiển

= Nhiều hệ thống gặp khó khăn trong việc đánh giá các hệdựa trên luậtsinh cũng như gặp khó khăn trong việc suy luận trongluật sinh.

2.2.4 Mạng ngữ nghĩa

Mạng ngữ nghĩa là một phương pháp biểu diễn tri thức đầu tiên và cũng làphương pháp dễ hiểu nhất đối với chúng ta Phương pháp này biểu diễn dưới dạng

24 Phan Trong Nghia

Trang 30

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 tat cả các mặtmạnh 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 giảicác bài toán thông minh.

Mô hình tri thức dạng đồ thị: (Ñodes, Arcs)

= Nodes gồm các yếu t6 hay các bộ phận cấu thành tri thức Các node cóthé là khái niệm, đối tượng, sự kiện, cấu trúc trừu tượng,

= Ares gồm các liên kết biểu diễn cho các quan hệ giữa các nodes Cácquan hệ có thé là: IS_A, HAS_A,

Ví dụ: “Sẻ là chim có cánh biétbay” thé hién nhu sau

€ cánh

Hình 2.2.4: Tri thức được biểu diễn bằng mạng ngữ nghĩa

Ưu điểm của mạng ngữ nghĩa

= Mang ngữ nghĩa rất linh động, ta có thé dễ dàng thêm vào mạng các đỉnhhoặc cung mới dé bồ sung các tri thức cần thiết Dễ theo dõi sự phân cấp, sẽ dò theocác mối liên hệ, linh động

= Mạng ngữ nghĩa có tính trực quan cao nên rat dễ hiểu

= Mạng ngữ nghĩa cho phép các đỉnh có thé 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" giữanhững đỉnh không có liên kết trực tiếp với nhau

" Mang ngữ nghĩa hoạt động khá tự nhiên theo cách thức con người ghi

nhận thông tin.

Trang 31

Khuyét điểm của mạng ngữ nghĩa:

" _ Ngữ nghĩa gắn liền với mỗi đỉnh có thể nhập nhằng, khó xử lý các ngoại

Một trong các kỹ thuật biểu diễn tri thức là dùng frame, phát triển từ khá

lược đồ Một lược đồ được coi là khối tri thức điển hình về khái niệm hay đối tượngnao đó, và gồm cả tri thức thủ tục dẫn tri thức mô tả

Theo định nghĩa của Minsky (1975), Frame là một cấu trúc dữ liệu chứa đựngtất cả những tri thức liên quan đến một đối tượng cụ thể nào đó Frames có liên hệchặt chẽ đến khái niệm hướng đối tượng (thực ra frame là nguồn gốc của lập trìnhhướng đối tượng) Ngược lại với các phương pháp biéu diễn tri thức đã được đề cậpđến, frame "đóng gói" toàn bộ một đối tượng, tình huống hoặc cả một vấn đề phứctạp thành một thực thé duy nhất có cấu trúc Một frame bao hàm trong nó một khốilượng tương đối lớn tri thức về một đối tượng, sự kiện, vị trí, tình huỗng hoặcnhững yếu tố khác Do đó, frame có thé giúp ta mô tả khá chỉ tiết một đối tượng

Trang 32

Cấu trúc của một frame

Mỗi một frame mô tả một đối tượng (object) Một frame bao gồm 2 thành

phần cơ bản là slot và facet Một slot là một thuộc tính đặc tả đối tượng được biểu

diễn bởi frame.

Ví dụ: trong frame mô tả xe hơi, có hai slot là trọng lượng và loại máy.

Mỗi slot có thể chứa một hoặc nhiều facet Cac facet (đôi lúc được gọi là slot

"con") đặc tả một số thông tin hoặc thủ tục liên quan đến thuộc tính được mô tả bởislot.Facet có nhiều loại khác nhau, sau đây là một số facet thường gặp

= Value (giá tri): Cho biét giá tri của thuộc tính đó (như xanh, đỏ, tím vàngnếu slot là màu xe)

= Default (gid trị mặc định): Hệ thông sẽ tự động sử dung giá trị trong facetnày nếu slot là rỗng (nghĩa là chăng có đặc tả nào!) Chang hạn trong frame về xe,xét slot về số lượng bánh Slot này sẽ có giá trị 4 Nghĩa là, mặc định một chiếc xehơi sẽ có 4 bánh!

= Range (mién giá trị): (tương tự như kiêu biến), cho biết giá tri slot có thể

nhận những loại giá trị gì (như số nguyên, số thực, chữ cái, )

= If added: Mô tả một hành động sẽ được thi hành khi một giá trị trong slot

được thêm vào (hoặc được hiệu chỉnh) Thủ tục thường được viết dưới dạng một

script.

= If needed: Được sử dung khi slot không có giá trị nào Facet mô tả mộthàm để tính ra giá trị của slot

Tinh kế thừa của Frame

Frame là tính phân cấp, cho phép kế thừa các tính chất giữa các frame Cácframe cha sẽ cung cấp những mô ta tổng quát về thực thể Frame có cấp càng caothì mức độ tổng quát càng cao Thông thường frame cha sẽ bao gồm các định nghĩacủa các thuộc tính, còn các frame con sẽ chứa đựng giá trị thực sự của các thuộc

tính này.

27 Phan Trong Nghia

Trang 33

Đối trựng hình hee

Tam giác Tứ giác Hinh

tron

Can Xuông Thang Bink hành

Đều 'Vuông- Thoi Che

Cân nhật

Vuéng

Hình 2.2.5: Quan hệ giữa các đối tượng hình học phẳng

Ưu điểm của Frame:

= C6 sức mạnh diễn đạt tốt, dễ cài đặt các thuộc tính cho các slot cũng nhưcác mi liên hệ, dé dàng tạo ra các thủ tục chuyên biệt hóa, dễ đưa vào các thông tinmặc định và dễ thực hiện các thao tác phát hiện các giá trị bị thiếu sót

Khuyết điểm của Frame:

= Khó lập trình, khó suy diễn, thiếu phần mềm hỗ trợ

2.2.6 Mạng các đối tượng tính toán

Mô hình này đề cập đến một số các đối tượng tính toán mà thành phần thuộctính của nó là một hàm số phụ thuộc vào các biến số như các đối tượng trong Vật líthường phụ thuộc vào thời gian.

Đối với mỗi đối tượng tính toán O, có một tập biến và tập các quan hệ

tương ứng Tập các biến và tập các quan hệ của đối tượng O lần lượt được ký hiệu

là M(O), F(O) Từ đó ta có thể viết :

O=(M (0), F (O)).

Hình vẽ dưới đây biểu diễn cho một đối tượng O, trong đó tập {x), ,x,}¢ M(O) là một tập biến đang được quan tâm xem xét của đối tượng O

Trang 34

Hình 2.2.6.1: Biểu diễn một đối tượng tính toánNgoài ra đối tượng tính toán, giả sử là O, còn có khả năng đáp ứng lại một sốthông điệp yêu cầu từ bên ngoài Trong các khả năng đó của đối tượng tính toán ta

có thể kể đến những điểm sau đây:

= Xác định bao đóng (trong đối tượng O) của một tap A c M (O)

= Xác định tính giải được của một bài toán A > B, trong đó A c M(O), B cM(O).

" Tìm một lời giải tốt cho bài toán A —> B trên mạng (M(O), F(O)), trong

Ta gọi một quan hệ f giữa các biến của các đối tượng tính toán là một quan

hệ giữa các đối tượng đó Quan hệ này cho phép ta tính được một hay nhiều biếncủa các đối tượng từ một số biến khác [1]

Ví dụ: Cho tam giác cân ABC, cân tại A, và cho biết trước góc đỉnh œ, cạnh

day a Bên ngoài tam giác có hai hình vuông ABDE và ACFG Tính độ dài EG?

Trang 35

QO»: tam giác AEG,

O;: hình vuông ABDE,

O¿: hình vuông ACFG,Trong đó mỗi tam giác có các biến: a, b, c, a, B, y, hy hy, hạ, S, p, R, r, „mỗi hình vuông có các biến: a (cạnh), c (đường chéo), S (diện tích),

"Cac quan hệ giữa các đối tượng:

f¡: Oi.c = Oa.a // cạnh c của tam giác ABC = cạnh của hình vuông ABDE

†;: O¡.b = O¿.a// cạnh b của tam giác ABC = cạnh của hình vuông ACFG f;: O;.b = O¿.a// cạnh b của tam giác AEG = cạnh của hình vuông ACFG f,:02.c = O3.a// cạnh c của tam giác AEG = cạnh của hình vuông ABDE

f5: Oi.œ+ O¿.œ= 180 Trong ví dụ này ta có :

M(fi) = { Oi.c, O3.a }, Mđ,) = { O.b, O¿a }, M(fs) = { O;.b, O¿.a }, MŒ,) = { Öz.c, O3.a },

M(fs) = { Oi.œ, O;.0},

M = { O¡.b, O¡.c, Oi.ơ, O2.b, O›.c, Or.04, O3.a, Oy.a, O2.a}.

Lưu ý rằng O›.a (cạnh EG của tam giác AEG) là biến cần tính

Trang 36

2.2.7 Mô hình tri thức các đối tượng tính COKB (Computational Objects

¢ H 1a tập hợp các quan hệ phâncấp giữa các loại đối tượng

e Ra tập hợp các khái nệm về các loại quan hệ trên C_ Object

= Tập hợp C (các khái niệm về các C_Object):

Mô hình đối tượng tính toán (C-Object) gồm 4 thành phan:

(Attrs, F, Facts, Rules)

e Attrs là tập hợp các thuộc tính của đối tượng và được phân cấp theo sự

thiết lập của cấu trúc đối tượng:

¢ Fla tập hợp các quan hệ suy diễn tính toán

e Facts là tập hợp các tính chất hay các sự kiện vốn có của đối tượng

Các khái niệm được xây dựng dựa trên các đối tượng, mỗi khái niệm là mộtlớp các đối tượng tính toán có cấu trúc nhất định và được phân cấp theo sự thiếtlập của cấu trúc đối tượng, bao gồm:

Trang 37

được mặc nhiên thừa nhận.Ví dụ: một số đối tượng kiểu boolean (logic), sé tựnhiên (natural), số nguyên (integer), số thực (real), tập hgp(set), danh sách (list)hay một số kiểu tự định nghĩa.

© Các đối tượng cơ bản (hay khái niệm) cơ bản cấp 0: Có câu trúc rỗnghoặc có cấu trúc thiết lập trên một số thuộc tính kiểu khái niệm nền: Các đối tượng(hay khái niệm) này làm nền cho các đối tượng (hay các khái niệm) cấp cao hơn

thuộc tính kiểu khái niệm nền và có thé được thiết lập trên một danh sách nền cácđối tượng cơ bản

© Cac đối tượng (hay khái niệm) cấp n>0: Các đối tượng này có cácthuộc tính kiểu khái niệm nền và các thuộc tính loại đối tượng cấp thấp hơn, có thểđược thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cấp thấp hon

" Một tập H các quan hệ phân cấp giữa các loại đối tượng

Trong tập C, ta có các quan hệ mà theo đó có thê có những khái niệm là sự đặcbiệt hoá của những khái niệm khác Có thé nói, H là một biéu đồ Hasse trên C khixem quan hệ phân cấp là một quan hệ thứ tự trên C Cấu trúc của một quan hệ phâncắp:[<tên lớp đối tượng cấp cao>, <tên lớp đối tượng cấp thap> ]

= Một tập hợp R các khái niệm về các loại quan hệ trên các C-Object

Mỗi quan hệ được xác định bởi <fên quan hé> và các đối tượng của quan hệ, và

quan hệ có thể có một số tính chất trong các tính chất sau đây: tính chất phản xạ,tính chất đối xứng, tính chất phản xứng và tính chất bắc cầu

" Một tập hợp Ops các toán tir

Các toán tử thể hiện các qui tắc tính toán nhất định trên các biến thực cũng nhưtrên các đối tượng Chẳng hạn như các phép toán số học, các phép tính toán trên cácđối tượng đoạn, góc tương tự như đối với các biến thực hay các phép tính toánvectơ, tính toán ma trận, Trong trường hợp các phép toán 2 ngôi thì phép toán có

Trang 38

thể có các tính chất như tính giao hoán, tính kết hợp, tính nghịch đảo, tính trung

hòa.

= Một tập hợp Funcs gồm các hàm

Mỗi hàm được xác định bởi <tén hàm> và các loại đối tượng của hàm Hàm cómột số tính chất sau đây như: tính chất phản xạ, tính chất đối xứng, tính chất phảnxứng và tính chất bắc cầu Ví dụ: Hàm giao điểm của đường thẳng và mặt phẳng cótính chât đôi xứng.

= Một tập hop Rules gồm các luật được phân lớp

Mỗi luật cho ta một quy tắc suy luận để đi đến các sự kiện mới từ các sự kiệnnào đó và về mặt cấu trúc nó gồm hai thành phần chính là: phần giả thiết và phần

kết luận đều là các tập hợp sự kiện trên các đối tượng nhất định:

[1] Sự kiện thông tin về loại của đối tượng Sự kiện này có dang:

[<object>, <loại object>]

[2l Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính Sự kiện

này có dạng:

[3] Sự kiện về tính xác định của một thuộc tính hay một đối tượng thông qua

một biểu thức hằng Sự kiện này có dạng:

{4l Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng hay một thuộc tính với một

đối tượng hay một thuộc tính khác Sự kiện này có dạng:

33 Phan Trong Nghia

Trang 39

[5] Sự kiện về sự phụ thuộc của một đối tượng hay một thuộc tính theo những

đối tượng hay thuộc tính khác thông qua một công thức tính toán Sự kiệnnày có dạng:

[6] Sự kiện về một quan hệ trên các đối tượng hay trên các thuộc tính của các

đối tượng Sự kiện này có dạng: [<tén quan hé>,<object>,<object2>, ][7] Sự kiện về tính xác định của một hàm Sự kiện này có dạng: <ham>

[8] Sự kiện về tính xác định của một hàm thông qua một biêu thức hằng Sự

kiện này có dạng: <hàm> = <biéu thức hằng>

[9] Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng với một hàm Sự kiện này viết

dưới dạng: <đối tượng> = <hàm>

[10] Sự kiện về sự bằng nhau của một hàm với một hàm khác Sự kiện này có

dang: <hàm> = <hàm>

[11] Sự kiện về sự phụ thuộc của một hàm theo các hàm hay các đối tượng khác

thông qua một công thức tính toán Sự kiện này có dạng:

<hàm> = <biéu thức theo các ham hay các đối tượng>

[12] Sự kiện về một quan hệ trên các hàm hay giữa các đối tượng và hàm Sự

kiện có dạng:

[<tén quan hệ>,<objectl>,<hàm>] hay [ <tên quan hé>,<ham>,<ham>]

Ưu điểm của mô hình COKB:

"Cấu trúc tường minh giúp dễ dàng thiết kế các môđun truy cập cơ sở trithức.

"Thích hợp cho việc thiết kế một cơ sở tri thức với các khái niệm có thểđược biểu diễn bởi các đối tượng tính toán

"Tiện lợi cho việc thiết kế các môđun giải bài toán tự động

" Thích hợp cho việc định dạng ra một ngôn ngữ khai báo bài toán và đặc

tả bài toán một cách tự nhiên.

Trang 40

" Với những ưu điểm trên mô hình COKB là mô hình lý tưởng để biểudiễn tri thức thay thế cho các mô hình biểu diễn tri thức thông thường Ngoài ra, với

sự hỗ trợ của công cụ Maple phần mềm đại số tính toán là ngôn ngữ lập trình chính

đã hỗ trợ một phan rất lớn cho mô hình COKB

Khuyết điểm của mô hình COKB:

" Thành phan đối tượng tính toán Com-Object có phạm trù quá rộng

* Cac thành phan có thé dư thừa đối với một số lớp bài toán

" Thành phan tri thức ham vẫn chưa hoàn thiện về cấu trúc lẫn động cơsuy diễn

= Cac phương pháp suy luận

Tiêu đề	Xây Dựng Hệ Giải Một Số Bài Tập Điện Học Trong Chương Trình Vật Lí Lớp 9
Tác giả	Phan Trọng Nghĩa
Người hướng dẫn	PGS. TS Đỗ Văn Nhơn
Trường học	Đại học Quốc gia TP.HCM
Chuyên ngành	Khoa học máy tính
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2016
Thành phố	TP. HCM

Định dạng
Số trang	110
Dung lượng	40,76 MB