Tổng quan về hệ chuyên gia máy suy diễn

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

PGS.TS. PGS.TS. Phan Phan Huy Huy Kh Kh á á nh nh khanhph@vnn.vn khanhph@vnn.vn H H   chuyên gia chuyên gia ( ( Expert System Expert System ) ) Chng 3 Máy suy din 2/ 2/ 70 70 Chng 3 Máy suy din \ Các h thng sn xut Post \ Thut toán Markov và thut toán mng li \ Nguyên lý hot đng ca các máy suy din \ Mt s phng pháp suy din thông dng u Phng pháp suy din tin u Phng pháp suy din lùi u Phng pháp hn hp 3/ 3/ 70 70 Nn tng ca công ngh h chuyên gia hin đi (Foundation of Modern Rule-Based Expert System) H chuyên gia da trên lut H chuyên gia da trên lut Thut toán Markov Thut toán Markov Lut sn xut Post Lut sn xut Post So khp hiu qu So khp hiu qu Suy din bên phi lut Suy din bên phi lut Thut toán mng li Thut toán mng li Lut Lut Máy suy din Máy suy din S kin S kin Hp gii xung đt Hp gii xung đt 4/ 4/ 70 70 Foundations of Expert Systems Rule-Based Expert Systems Rule-Based Expert Systems Knowledge Base Knowledge Base Inference Engine Inference Engine Rules Rules Pattern Matching Pattern Matching Facts Facts Rete Algorithm Rete Algorithm Markov Algorithm Markov Algorithm Post Production Rules Post Production Rules Conflict Resolution Conflict Resolution Action Execution Action Execution 5/ 5/ 70 70 H thng sn xut Post \ H thng sn xut (SX) Post (Post production systems) u SX Post (production rule, also called condition-action, or situation-action rules) u Mi có dng : < xâu tin đ > → < xâu kt qu > u Ý tng c bn ca Post là : ¬ Xut phát t mt xâu tin đ (antecedent) ¬ Sn xut ra mt xâu kt qu mi khác (consequent) u Du mi tên → ch ra rng : xâu vào bên trái đc chuyn (transformation) thành xâu kt qu bên phi 6/ 6/ 70 70 Lch s các h thng SX Post \ First developed by Post (1943), who studied the properties of rule systems based on productions & called his systems canonical systems u Production rules are grammar rules for manipulating strings of symbols, in automata theory, formal grammars, programming language design & used for psychological modeling before they were used for expert systems u Also called rewrite rules (they rewrite one string into another) u He proved any system of mathematics or logic could be written as a type of production rule system u Minsky showed that any formal system can be realized as a canonical system u Các ngôn ng lp trình thng đc đnh ngha t dng chun Backus-Naur Normal Form (BNF) 7/ 7/ 70 70 Example of a Canonical System \ Let the alphabet Σ = {a, b, c} With axioms a, b, c, aa, bb, cc \ Then these production rules will give : u all the possible palindromes (and only palindromes) u based on the alphabet, starting from the above axioms P1: $ -> a$a P2: $ -> b$b P3: $ -> c$c \ To generate the string bacab : u P1 is applied to the axiom c to get aca ( $ = c ) u Then we apply P2 to get bacab Using a different order gives a different result u If P2 is applied to c we get bcb u If P1 is applied after we get abcba 8/ 8/ 70 70 Ví d 2 \ Cho h thng SX Post gm các lut SX nh sau (Chú ý s th t trong du ngoc ch dùng đ trình bày) : \ Nu đa vào xâu Car won’t start , thì các lut 1 và 2 có th đc áp dng đ sinh ra các xâu Check battery và Check gas \ Nu đa vào xâu Battery bad và Check battery thì lut 3 có th đc áp dng đ sinh ra xâu Replace battery 1. Car won’t start → Check battery 2. Car won’t start → Check gas 3. Check battery AND Battery bad → Replace battery 4. Check gas AND No gas → Fill gas tank 1. Car won 1. Car won ’ ’ t start t start → → Check battery Check battery 2. Car won 2. Car won ’ ’ t start t start → → Check gas Check gas 3. Check battery AND Battery bad 3. Check battery AND Battery bad → → Replace battery Replace battery 4. Check gas AND No gas 4. Check gas AND No gas → → Fill gas tank Fill gas tank 9/ 9/ 70 70 Hat đng ca h h   th th   ng SX Post ng SX Post \ \ H H   th th   ng SX Post : ng SX Post : u u Không c Không c ó ó c ch c ch   á á p d p d   ng đ ng đ   ng th ng th   i c i c   hai xâu v hai xâu v à à o o u u Ch Ch   c c ó ó th th   á á p d p d   ng đ ng đ   c m c m   t lu t lu   t trong hai, ho t trong hai, ho   c không c không u u Không đ Không đ   t ra th t ra th   t t   c c á á c lu c lu   t trong h t trong h   th th   ng ng u u H H   th th   ng gi ng gi   nguyên gi nguyên gi á á tr tr   khi đ khi đ   o th o th   t t   c c á á c lu c lu   t t 1. Car won’t start → Check battery 2. Car won’t start → Check gas 3. Check battery AND Battery bad → Replace battery 4. Check gas AND No gas → Fill gas tank 1. Car won 1. Car won ’ ’ t start t start → → Check battery Check battery 2. Car won 2. Car won ’ ’ t start t start → → Check gas Check gas 3. Check battery AND Battery bad 3. Check battery AND Battery bad → → Replace battery Replace battery 4. Check gas AND No gas 4. Check gas AND No gas → → Fill gas tank Fill gas tank 4. Check gas AND No gas → Fill gas tank 2. Car won’t start → Check gas 1. Car won’t start → Check battery 3. Check battery AND Battery bad → Replace battery 4. Check gas AND No gas 4. Check gas AND No gas → → Fill gas tank Fill gas tank 2. Car won 2. Car won ’ ’ t start t start → → Check gas Check gas 1. Car won 1. Car won ’ ’ t start t start → → Check battery Check battery 3. Check battery AND Battery bad 3. Check battery AND Battery bad → → Replace battery Replace battery 10/ 10/ 70 70 Nhn xét v hn ch ca SX Post \ Mc dù các SX Post đc s dng trong HCG nhng không thun tin cho vic vit các trình ng dng \ Hn ch ch yu ca các sn xut Post : u Không có các chin lc điu khin (control strategy) đ đnh hng s dng lut u Ch áp dng lut cho mt xâu vào theo cách tu ý mà không ch ra c th làm th nào đ lut đc áp dng u S la chn lut mt cách ngu nhiên làm mt nhiu thi gian tìm kim trong các h thng có nhiu lut [...]... OAV vectors 24/70 Nguyên lý ho t ng c a các máy suy di n \ Trong các h th ng dùng lu t, khi máy duy di n (MSD) c kh i ng, c s tri th c ch a thông tin liên quan n phát bi u bài toán c n gi i : c xác nh n và các s ki n s c thi t u Các s ki n ã l p bi u di n bài toán hay ích u Nh ng tri th c th c hành thu c l nh v c t o nên c s lu t \ Ho t ng suy di n c a MSD : u Suy lu n b ng cách quy t nh xem nh ng lu... tiên th p h n \ MA thi u tính hi u qu trong nh ng h chuyên gia có nhi u lu t nh 16/70 Thu t toán m ng l i (Rete Algorithm) \ Do Charles L Forgy xu t n m 1979 t i tr ng H Carnegie, Mellon, Hoa K trong lu n v n ti n s c a ông v OPS (Official Production System) \ Thu t toán m ng l i gi i quy t v n (efficient) c a các h chuyên gia : hi u su t u óng vai trò quan tr ng khi gi i quy t các bài toán th c ti n... lu t (CSL) u FB (Facts Base) là c s s ki n (CSSK) \ Máy suy di n h at ng theo chu k (cycle), m i chu k g m hai giai o n (phase) : u Giai o n ánh giá ( EVALUATION), g m ba b ¬ So kh p (PATTERN MATCHING, hay FILTERING) ¬ u Thu h p (RESTRICTION hay SELECTION) ¬ Gi i quy t xung c (step) : t (CONFLICT-RESOLUTION) Th c hi n (EXECUTION) 26/70 Chu k h at Giai o n 1 : EVALUATION RESTRICTION R1 ch a trong RB... k c b n c a MSD \ Trên th c t , có nhi u cách s p t các giai o n trong m t chu k c b n (hay chu k suy di n) c a MSD \ Khi HCG làm vi c, có th c n hàng ngàn chu k n hàng hàng tr m, th m chí \ M i chu k c b n c a MSD : u Có liên h v i chu k l nh c a máy tính u C n nh ng máy tính có t c l n (hàng tr m chu k c b n trong m t giây) u Ch ng h n d án máy tính th h 5 c a Nh t xu t nh ng ki n trúc c tr ng t... CONFLICT-RESOLUTION tìm c R3 ch a trong R2 Tu theo i u khi n c a máy : d ng hay quay l i ng c b n c a MSD Giai o n 2 : EXECUTION Th c hi n các tiên Các quy t c c a R3 FB và RB có th b thay i Các k t qu khác có th Tu theo i u khi n c a máy : d ng hay quay l i 27/70 Mô hình so kh p lu t trong m t chu k R1 F1 RB FB R3 R2 Ti p t c 28/70 B c thu h p \ Là b c u tiên c a giai o n ánh giá u vào : \ u \ M t s ki n f FB (CSSK)... th ba c a giai o n ánh giá \ u vào : u T p h p các lu t trong t p xung t R2 \ u ra : u T p h p con các lu t R3 R2 c n c th c hi n \ Nguyên lý làm vi c : u N u R3 r ng, không th c hi n giai o n EXECUTION c a chu k u N u R3 , ch n các lu t d a trên nh ng tiêu chu n nh sau : ¬ Ho c ch n theo th t xu t hi n c a lu t v i gi thi t RB ã c s p x p theo m t th t nào ó ¬ Ho c ch n các lu t có m i quan h v i... các s ki n i v i m t ho c nhi u chu k Return 29/70 B c so kh p \ Là b c th hai c a giai o n ánh giá \ u vào : u M t s ki n f FB (CSSK) và/ho c lu t r RB (CSL) \ u ra : u M t t p h p con các lu t R2 R1 t ng thích v i F1, ngh a là nh ng lu t r R2 có i u ki n kh i ng tho mãn các tr ng thái c a F1 \ Nguyên lý làm vi c : u Máy suy di n so sánh ph n kh i ng c a m i quy t c c a R1 v i t p h p các s ki n F1 u... n bi u di n m t c vi t b i các ch cái th ng a, b, c \ Các ch cái Hy l p , , ch các d u c bi t c a xâu 13/70 Ví d s d ng thu t toán Markov u tiên gi m d n nh sau (ký hi u ho t ng nh là m t bi n trung gian) : xy Lu t Thành công (S) ho c th t b i (F) Xâu k t qu 1 F abc 2 \ Cho các SX có F abc 3 S abc y x \ Cho xâu vào abc, c n di chuy n ch cái u tiên a cùng c a xâu n v trí cu i 1 S b ac \ Quá trình di... tiên N u SX có u tiên cao nh t không c áp d ng, thì SX ti p theo s c áp d ng và c th ti p t c Thu t toán Markov d ng n u : ¬ s n xu t cu i cùng không c áp d ng cho xâu, ho c ¬ n u s n xu t ó là cu i m t giai o n c áp d ng \ A Markov algorithm: u u u is a string rewriting system that uses grammar-like rules to operate on strings of symbols Markov algorithms have been shown to have sufficient power to be... , ch n các lu t d a trên nh ng tiêu chu n nh sau : ¬ Ho c ch n theo th t xu t hi n c a lu t v i gi thi t RB ã c s p x p theo m t th t nào ó ¬ Ho c ch n các lu t có m i quan h v i b i c nh áp d ng liên quan n ngh a (meaning/signification) ¬ Ho c ch n ng u nhiên : u tiên lu t ít s d ng, ho c ít i u ki n c n ki m tra, ít bi n c n xác nh tr c khi kh i ng, v.v Return 31/70 Conflict Resolution \ Selection . Phng pháp hn hp 3/ 3/ 70 70 Nn tng ca công ngh h chuyên gia hin đi (Foundation of Modern Rule-Based Expert System) H chuyên gia da trên lut H chuyên gia da trên lut Thut. Kh Kh á á nh nh khanhph@vnn.vn khanhph@vnn.vn H H   chuyên gia chuyên gia ( ( Expert System Expert System ) ) Chng 3 Máy suy din 2/ 2/ 70 70 Chng 3 Máy suy din Các h thng sn xut Post . sut (efficient) ca các h chuyên gia : u óng vai trò quan trng khi gii quyt các bài toán thc tin cha t hàng trm đn hàng ngàn lut u NSD không phi ch đi nhiu thi gian đ nhn đc câu