Sử Dụng Mô Hình Đối Tượng Thông Minh Trong Biểu Diễn Tri Thức Và Xây Dựng Chiến Lược Suy Diễn

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Đề Tài: Sử Dụng Mơ Hình Đối Tượng Thơng Minh Trong Biểu Diễn Tri Thức Và Xây Dựng Chiến Lược Suy Diễn Học viên thực hiện: Trần Thanh Quốc Thắng MSSV: CH1101131 Nguyễn Anh Nhân MSSV: CH1101114 TP HCM, 2013 MỤC LỤC MỤC LỤC Phần 1: Tổng Quan Về Biểu Diễn Tri Thức I Giới thiệu biểu diễn tri thức II Vai trò biểu diễn tri thức ứng dụng III Một số phương pháp biểu diễn tri thức Biểu diễn tri thức sử dụng luật dẫn xuất (luật sinh) Biểu diễn tri thức sử dụng mạng ngữ nghĩa .6 Biểu diễn tri thức frame Biểu diễn tri thức script 10 Phần 2: Mô Hình Đối Tượng Thơng Minh 13 I Giới thiệu 13 II Mơ hình đối tượng thơng minh .13 Tổng quan mơ hình đối tượng thơng minh 13 Các thành phần đối tượng thông minh .14 III Ngôn ngữ biểu diễn đối tượng thông minh (SOL) 17 IV Ví dụ cách thiết kế đối tượng thông minh 20 Mơ hình hệ thống phân tích tài 20 Các đặc tính đối tượng thơng minh 21 V Kết luận 23 Tài liệu tham khảo 26 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Phần 1: Tổng Quan Về Biểu Diễn Tri Thức I Giới thiệu biểu diễn tri thức Mặc dù biểu diễn tri thức trung tâm số khái niệm quen thuộc trí tuệ nhân tạo, câu hỏi – biểu diễn tri thức gì? Hiếm có câu trả lời trực tiếp Rất nhiều báo hưởng ứng cho một loạt biểu diễn, báo khác lập luận cho thuộc tính khác cần phải có loại biểu diễn, người khác tập trung vào thuộc tính quan trọng khái niệm biểu diễn tri thức Trong tiểu luận này, quay trở lại vấn đề để giải câu hỏi trực tiếp Chúng tin câu trả lời hiểu năm vai trò quan trọng khác biệt rõ rệt biểu diễn tri thức, nơi khác thời điểm nhu cầu mâu thuẫn thuộc tính đại diện cần phải có Chúng tơi khuyến khích việc ghi nhớ năm vai trị cho nhìn hữu ích, làm sáng tỏ số tranh chấp lâu đời tiếp thêm sinh lực cho nghiên cứu thực hành lĩnh vực II Vai trò biểu diễn tri thức ứng dụng Chúng cho khái niệm tốt hiểu thơng qua vai trị khác • Một biểu diễn tri thức (KR) người thay thế, thay cho thân vật, sử dụng phép tổ chức để xác định hệ suy nghĩ hành động, nghĩa là, theo lý luận giới hành động • Nó tập hợp cam kết thể học, nghĩa là, câu trả lời cho câu hỏi: nên suy nghĩ giới theo khía cạnh ? • Đó lý thuyết rời rạc lý luận thông minh, thể ba thành phần: (i) quan niệm biểu diễn lý luận thông minh, (ii) tập hợp suy luận thừa nhận (iii) thiết lập kết luận khuyến cáo • Nó phương tiện để tính tốn thực dụng hiệu quả, tức là, mơi trường tính tốn mà suy nghĩ thực Một đóng góp hiệu thực tế cung cấp hướng dẫn quan đại diện cung cấp cho tổ chức thông tin để tạo điều kiện thuận lợi cho việc đưa kết luận đề nghị MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG • Nó phương tiện biểu người, nghĩa là, ngôn ngữ mà diễn đạt giới Hiểu biết vai trò thừa nhận đa dạng biểu diễn tri thức có kết hữu ích Thứ nhất, vai trị u cầu có khác biểu diễn, vai trò bắt nguồn cho thuộc tính thú vị khác biệt mà biểu diễn tri thức phải có Thứ hai, chúng tơi tin vai trị cung cấp khn khổ hữu ích để mơ tả loạt biểu diễn Chúng đề nghị "tư duy" biểu diễn tri thức nắm bắt hiểu cách đánh giá vai trò, cho thấy điểm tương đồng khác biệt cần thiết Thứ ba, tin số bất đồng trước biểu diễn tri thức hữu ích tất vai trị đưa xem xét thích hợp Chúng chứng minh điều cách xem xét lại mổ xẻ đối số đầu liên quan đến frame logic Cuối cùng, tin xem xét biểu diễn tri thức theo cách có kết cho nghiên cứu thực hành Đối với nghiên cứu, quan điểm cung cấp câu trả lời trực tiếp cho câu hỏi có ý nghĩa lĩnh vực Nó cho thấy việc áp dụng quan điểm rộng rãi quan trọng biểu diễn tri thức, làm cho trường hợp phần đáng kể nỗ lực đại diện thu giữ đại diện cho phong phú giới tự nhiên - nhận quan tâm đầy đủ Chúng tơi tin điểm cải thiện thực hành cách nhắc nhở nhà nghiên cứu nguồn cảm hứng nguồn quan trọng quyền lực cho loạt biểu diễn tri thức III Một số phương pháp biểu diễn tri thức Biểu diễn tri thức sử dụng luật dẫn xuất (luật sinh) Phương pháp biểu diễn tri thức luật sinh phát minh Newell Simon lúc hai ông cố gắng xây dựng hệ giải toán tổng quát Đây kiểu biểu diễn tri thức có cấu trúc Ý tưởng tri thức cấu trúc cặp điều kiện – hành động : "NẾU điều kiện xảy THÌ hành động thi hành" Chẳng hạn : NẾU đèn giao thơng đỏ THÌ bạn khơng thẳng, NẾU máy tính mở mà khơng khởi động THÌ kiểm tra nguồn điện, … MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Ngày nay, luật sinh trở nên phổ biến áp dụng rộng rãi nhiều hệ thống trí tuệ nhân tạo khác Luật sinh công cụ mô tả để giải vấn đề thực tế thay cho kiểu phân tích vấn đề truyền thống Trong trường hợp này, luật dùng dẫn (tuy khơng hồn chỉnh) hữu ích để trợ giúp cho định q trình tìm kiếm, từ làm giảm khơng gian tìm kiếm Một ví dụ khác luật sinh dùng để bắt chước hành vi chuyên gia Theo cách này, luật sinh không đơn kiểu biểu diễn tri thức máy tính mà kiểu biễu diễn hành vi người Một cách tổng quát luật sinh có dạng sau : P1 ∧ P2 ∧ ∧ Pn → Q Tùy vào vấn đề quan tâm mà luật sinh có ngữ nghĩa hay cấu tạo khác : Trong logic vị từ : P1, P2, , Pn, Q biểu thức logic Trong ngơn ngữ lập trình, luật sinh câu lệnh IF (P1 AND P2 AND AND Pn) THEN Q Trong lý thuyết hiểu ngôn ngữ tự nhiên, luật sinh phép dịch : ONE → TWO → hai JANUARY → tháng Để biễu diễn tập luật sinh, người ta thường phải rõ hai thành phần sau : (1) Tập kiện F(Facts) F = { f1, f2, fn } MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG (2) Tập quy tắc R (Rules) áp dụng kiện dạng sau : f1 ∧ f2 ∧ ∧ fi → q Trong đó, fi , q thuộc F Ví dụ : Cho sở tri thức xác định sau : Các kiện : A, B, C, D, E, F, G, H, K Tập quy tắc hay luật sinh (rule) 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 Biểu diễn tri thức sử dụng mạng ngữ nghĩa Mạng ngữ nghĩa phương pháp biểu diễn tri thức phương pháp dễ hiểu Phương pháp biểu diễn tri thức dạng đồ thị, đỉnh đối tượng (khái niệm) cung cho biết mối quan hệ đối tượng (khái niệm) Chẳng hạn : khái niệm chích chịe, chim, hót, cánh, tổ có số mối quan hệ sau : Chích chịe lồi chim Chim biết hót Chim có cánh MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Chim sống tổ Các mối quan hệ biểu diễn trực quan đồ thị sau : Hình 1.1 Các mối quan hệ mạng ngữ nghĩa Do mạng ngữ nghĩa loại đồ thị thừa hưởng tất mặt mạnh công cụ Nghĩa ta dùng thuật tốn đồ thị mạng ngữ nghĩa thuật tốn tìm liên thơng, tìm đường ngắn nhất,… để thực chế suy luận Điểm đặc biệt mạng ngữ nghĩa so với đồ thị thơng thường việc gán ý nghĩa (có, làm, là, biết, ) cho cung Trong đồ thị tiêu chuẩn, việc có cung nối hai đỉnh cho biết có liên hệ hai đỉnh tất cung đồ thị biểu diễn cho loại liên hệ Trong mạng ngữ nghĩa, cung nối hai đỉnh cho biết hai khái niệm tương ứng có liên hệ Việc gán ngữ nghĩa vào cung đồ thị giúp giảm bớt số lượng đồ thị cần phải dùng để biễu diễn mối liên hệ khái niệm Chẳng hạn ví dụ trên, sử dụng đồ thị thông thường, ta phải dùng đến loại đồ thị cho mối liên hệ : đồ thị để biểu diễn mối liên hệ "là", đồ thị cho mối liên hệ "làm", cho "biết" cho "có" Một điểm thú vị mạng ngữ nghĩa tính kế thừa Bởi từ khái niệm, mạng ngữ nghĩa hàm ý phân cấp (như mối liên hệ "là") nên có nhiều đỉnh mạng có thuộc tính đỉnh khác Chẳng hạn theo mạng ngữ nghĩa trên, ta dễ dàng trả lời "có" cho câu hỏi : "Chích chịe có làm tổ khơng?" Ta khẳng định điều đỉnh "chích chịe" có liên kết "là" với đỉnh "chim" đỉnh "chim" lại liên kết "biết" với đỉnh "làm tổ" nên suy đỉnh "chích chịe" có liên kết loại "biết" với đỉnh "làm tổ" (Nếu để ý, bạn nhận kiểu "suy luận" mà ta vừa thực bắt nguồn từ thuật toán "loang" hay "tìm liên thơng" đồ thị!) Chính đặc tính kế thừa mạng ngữ nghĩa cho MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG phép ta thực nhiều phép suy diễn từ thơng tin sẵn có mạng Tuy mạng ngữ nghĩa kiểu biểu diễn trực quan người đưa vào máy tính, đối tượng mối liên hệ chúng thường biểu diễn dạng phát biểu động từ (như vị từ) Hơn nữa, thao tác tìm kiếm mạng ngữ nghĩa thường khó khăn (đặc biệt mạng có kích thước lớn) Do đó, mơ hình mạng ngữ nghĩa dùng chủ yếu để phân tích vấn đề Sau đó, chuyển đổi sang dạng luật frame để thi hành mạng ngữ nghĩa dùng kết hợp với số phương pháp biểu diễn khác Ưu điểm nhược điểm mạng ngữ nghĩa Ưu điểm Mạng ngữ nghĩa linh động, ta dễ dàng thêm vào mạng đỉnh cung để bổ sung tri thức cần thiết Mạng ngữ nghĩa có tính trực quan cao nên dễ hiểu Mạng ngữ nghĩa cho phép đỉnh thừa kế tính chất từ đỉnh khác thơng qua cung loại "là", từ đó, tạo liên kết "ngầm" đỉnh liên kết trực tiếp với Mạng ngữ nghĩa hoạt động tự nhiên theo cách thức người ghi nhận thông tin Nhược điểm: Cho đến nay, chưa có chuẩn quy định giới hạn cho đỉnh cung mạng Nghĩa bạn gán ghép khái niệm cho đỉnh cung! Tính thừa kế (vốn ưu điểm) mạng dẫn đến nguy mâu thuẫn tri thức Chẳng hạn, bổ sung thêm nút "Gà" vào mạng hình sau ta kết luận "Gà" biết "bay"! Sở dĩ có điều có khơng rõ ràng ngữ nghĩa gán cho nút mạng Bạn đọc phản đối quan điểm cho rằng, việc sinh mâu thuẫn ta thiết kế mạng dở khuyết điểm mạng! Tuy nhiên, xin lưu ý rằng, tính thừa kế sinh nhiều mối liên "ngầm" nên khả nảy sinh mối liên hệ không hợp lệ lớn! MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Hầu biển diễn tri thức dạng thủ tục mạng ngữ nghĩa khái niệm thời gian trình tự khơng thể tường minh mạng ngữ nghĩa Biểu diễn tri thức frame Frame cấu trúc liệu chứa đựng tất tri thức liên quan đến đối tượng cụ thể Frames có liên hệ chặt chẽ đến khái niệm hướng đối tượng (thực frame nguồn gốc lập trình hướng đối tượng) Ngược lại với phương pháp biểu diễn tri thức đề cập đến, frame "đóng gói" tồn đối tượng, tình vấn đề phức tạp thành thực thể có cấu trúc Một frame bao hàm khối lượng tương đối lớn tri thức đối tượng, kiện, vị trí, tình yếu tố khác Do đó, frame giúp ta mơ tả chi tiết đối tượng Dưới khía cạnh đó, người ta xem phương pháp biểu diễn tri thức frame nguồn gốc ngơn ngữ lập trình hướng đối tượng Ý tưởng phương pháp "thay bắt người dùng sử dụng công cụ phụ dao mở để đồ hộp, ngày hãng sản xuất đồ hộp thường gắn kèm nắp mở đồ hộp bên vỏ lon Như vậy, người dùng lo lắng đến việc tìm thiết bị để mở đồ hộp nữa!" Cũng vậy, ý tưởng frame (hay phương pháp lập trình hướng đối tượng) biểu diễn tri thức, ta "gắn kèm" thao tác thường gặp tri thức Chẳng hạn mơ tả khái niệm hình chữ nhật, ta gắn kèm cách tính chu vi, diện tích Frame thường dùng để biểu diễn tri thức "chuẩn" tri thức xây dựng dựa kinh nghiệm đặc điểm hiểu biết cặn kẽ Bộ não người "lưu trữ" nhiều tri thức chung mà cần, "lấy ra" để vận dụng vấn đề cần phải giải Frame cơng cụ thích hợp để biểu diễn kiểu tri thức Mỗi frame mô tả đối tượng (object) Một frame bao gồm thành phần slot facet Một slot thuộc tính đặc tả đối tượng biểu diễn frame Ví dụ : frame mơ tả xe hơi, có hai slot trọng lượng loại máy Mỗi slot chứa nhiều facet Các facet (đôi lúc gọi slot "con") đặc tả số thông tin thủ tục liên quan đến thuộc tính mơ tả slot Facet có nhiều loại khác nhau, sau số facet thường gặp MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Value (giá trị) : cho biết giá trị thuộc tính (như xanh, đỏ, tím vàng slot màu xe) Default (giá trị mặc định) : hệ thống tự động sử dụng giá trị facet slot rỗng (nghĩa chẳng có đặc tả nào!) Chẳng hạn frame xe, xét slot số lượng bánh Slot có giá trị Nghĩa là, mặc định xe có bánh! Range (miền giá trị) : (tương tự kiểu biến), cho biết giá trị slot nhận loại giá trị (như số nguyên, số thực, chữ cái, ) If added : mô tả hành động thi hành giá trị slot thêm vào (hoặc hiệu chỉnh) Thủ tục thường viết dạng script If needed : sử dụng slot khơng có giá trị Facet mơ tả hàm để tính giá trị slot Biểu diễn tri thức script Script cách biểu diễn tri thức tương tự frame thay đặc tả đối tượng, mơ tả chuỗi kiện Để mô tả chuỗi kiện, script sử dụng dãy slot chứa thông tin người, đối tượng hành động liên quan đến kiện Tuy cấu trúc script khác tùy theo tốn, nhìn chung script thường bao gồm thành phần sau : Điều kiện vào (entry condition): mơ tả tình điều kiện cần thỏa mãn trước kiện script diễn Role (diễn viên): người có liên quan script Prop (tác tố): tất đối tượng sử dụng chuỗi kiện diễn Scene(Tình huống) : chuỗi kiện thực diễn Result (Kết quả) : trạng thái Role sau script thi hành xong Track (phiên bản) : mô tả biến thể (hoặc trường hợp đặc biệt) xảy đoạn script Sau ví dụ tiêu biểu cho script Ví dụ biến thể ví dụ tiếng nhà hàng bán thức ăn nhanh (các nhà hàng bán gà rán mà ta thường gặp siêu thị!) thường sử dụng để minh họa cách biểu diễn tri thức script cách sách nói trí tuệ nhân tạo Đi ăn nhà hàng tình MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 10 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Khách hàng ăn thức ăn Tình 3A (tùy chọn) : Khách hàng mua thức ăn đem Khách hàng mang thức ăn nhà Tình : Ra Khách hàng thu dọn bàn Khách hàng bỏ rác (thức ăn thừa, xương, mảng vụn, ) vào thùng rác Khách hàng khỏi nhà hàng Khách hàng lái xe Kết : Khách hàng khơng cịn đói Khách hàng cịn tiền ban đầu Khách hàng vui vẻ * Khách hàng bực * Khách hàng no * Tùy chọn Script hữu dụng việc dự đốn điều xảy đến tình xác định Thậm chí tình chưa diễn ra, script cịn cho phép máy tính dự đốn việc xảy xảy vào thời điểm Nếu máy tính kích hoạt script, người dùng đặt câu hỏi hệ thống suy câu trả lời xác mà khơng cần người dùng cung cấp thêm nhiều thông tin (trong số trường hợp khơng cần thêm thơng tin) Do đó, giống frame, script dạng biểu diễn tri thức tương đối hữu dụng cho phép ta mơ tả xác tình "chuẩn" mà người thực ngày nắm bắt xác Để cài đặt script máy tính, bạn phải tìm cách lưu trữ tri thức dạng hình thức LISP ngơn ngữ lập trình phù hợp để làm điều Sau cài đặt xong script, bạn (người dùng) đặt câu hỏi người điều kiện có liên quan script Hệ thống sau tiến hành thao tác tìm kiếm thao tác so mẫu để tìm câu trả lời Chẳng hạn bạn đặt câu hỏi "Khách hàng làm trước tiên?" Hệ thống tìm thấy câu trả lời scene đưa đáp án "Đậu xe bước vào nhà hàng" MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 12 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Phần 2: Mơ Hình Đối Tượng Thơng Minh I Giới thiệu Phần trình bày việc sử dụng mơ hình đối tượng thông minh việc thiết kế hệ thống sở tri thức phức tạp, đồng thời thảo luận tiềm mơ hình khía cạnh chiến lược suy diễn kỹ thuật phát triển cho hệ thống sở tri thức Phần trình bày ngơn ngữ lập trình với tên gọi Smart Object Language (SOL) cho việc biểu diễn mơ hình đưa ví dụ việc sử dụng mơ hình đối tượng thơng minh hệ thống tài Cuối phần kết luận, đồng thời đưa số phương hướng cho việc nghiên cứu, phát triển mở rộng mơ hình đối tượng thơng minh II Mơ hình đối tượng thơng minh Tổng quan mơ hình đối tượng thơng minh Mơ hình đối tượng thơng minh cung cấp chế cho việc biểu diễn tri thức chiến lược đa suy diễn Trọng tâm mơ hình khái niệm đối tượng thông minh Một đối tượng thông minh thành phần thiết kế nhằm kết hợp kiểu đối tượng mức cao với luật dựa ngôn ngữ mức thấp Việc xây dựng khái niệm đối tượng thông minh dựa tiêu chí nhằm hỗ trợ cho việc phát hệ thống sở tri thức lớn, phức tạp Các tiêu chí là: cung cấp khả tái sử dụng tri thức, khả phân mãnh đóng gói khơng gian tri thức, hỗ trợ chiến lược đa suy diễn Mơ hình đối tượng thơng minh hướng tới mục tiêu làm cho hệ thống sở tri thức có khả biểu diễn phong phú xây dựng khái niệm, định nghĩa rõ ràng Các đối tượng thông minh công cụ để xây dựng hệ thống, tiến trình suy diễn phần thiết kế lớn Nội dung trọng tâm mơ hình dựa việc phân chia tri thức thành thành phần: phần miền (domain component) phần ứng dụng (application component)  Phần miền phần tri thức mà có khả sử dụng lại, sử dụng nhiều lần phổ biến cho lớp vấn đề hay lớp mơi trường Một ví dụ, theo định nghĩa trên, phần miền biểu diễn cho hoạt động kiến trúc chung tất nhà máy điện hạt nhân dựa phương MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 13 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG thức chung đưa Ủy Ban Quản Lý Hạt Nhân, hay phần miền dây chuyền lắp ráp sử dụng quy trình làm việc chung  Phần ứng dụng hệ thống sở tri thức phần tri thức riêng, phần tri thức đặc thù cho thực thể lớp, ví dụ phần tri thức đặc trưng trang web Hình 2.1 Phần miền phần ứng dụng hệ thống sở tri thức Việc phân chia môi trường thành phần miền, phần ứng dụng tương tác thành phần minh họa hình 2.1 Đối tượng thơng minh kiến trúc biểu diễn phần, kết nối, khái niệm mà mong muốn nắm bắt suy phần tham khảo liên quan đến chúng Các đối tượng thông minh có cấu trúc nội dùng để phân vùng tri thức chứa bên chúng, xác định tương tác, đặc điểm hành vi hệ thống đối tượng Các thành phần đối tượng thơng minh MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 14 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Hình 2.2 Các thành phần đối tượng thơng minh Một đối tượng thơng minh có bốn thành phần trình bày hình 2.2 Trong thành phần, tri thức cấu trúc hệ thống hành vi hệ thống diễn đạt ngôn ngữ luật sở (rule-based language) suy động suy diễn Bất ngôn ngữ muốn thực mơ hình phải thêm vào câu lệnh cho phép chuyển đổi chiến lược suy diễn hay khai báo để chiến lược suy diễn cụ thể khả thi ứng với đối tượng thông minh cụ thể Miền phương thức (Methods) đối tượng thông minh chứa hai loại tri thức: tri thức phần miền tri thức phần ứng dụng đối tượng Miền phương thức xử lý tạo tri thức cho phần miền phần chi tiết Luật sở phân mãnh (là điều tự nhiên suốt trình giải vấn đề sử dụng đối tượng thông minh) cho hiệu cao khơng tách biệt số tập luật tham khảo thường xuyên mức thấp hệ thống phân cấp Hiệu vận dụng môi trường hệ chuyên gia IBM (IBM’s Expert System Environment) hiệu chứng minh Miền thuộc tính (Attributes) đối tượng thông minh chứa đặc điểm mô tả đối tượng bao gồm ràng buộc toàn vẹn, heuristics, luật thu được, phương thức khởi tạo MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 15 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Miền giao diện (Interface) cách thức để đối tượng thông minh giao tiếp với Tất phương thức giao tiếp từ đối tượng tới đối tượng khác, bao gồm thuộc tính đối tượng khác tham khảo phương thức đối tượng phải định nghĩa Giao diện phương pháp chủ yếu thực thi đóng gói; khơng có phương thức hay thuộc tính tham khảo từ bên ngồi khơng Miền phức tạp đối tượng thông minh miền giám sát (Monitor) Các siêu luật (Meta rules) điều khiển chiến lược suy diễn, biểu diễn theo ngôn ngữ mô tả luật (rule-based language) tương tự cách thức định nghĩa cho miền thuộc tính miền giao diện Miền phương thức chia ngơn ngữ biểu diễn tri thức cải tiến thay cho phù hợp Siêu điều khiển thực cách thay đổi động suy diễn hệ thống cho phù hợp với chu kỳ suy luận truyền thống khép kín Mặc dù chi tiết thực thay đổi tùy vào ngôn ngữ sử dụng để biểu diễn mô hình nội dung tương tự cách thức thực ngắt hệ điều hành: động suy diễn ngắt thể miền phương thức điểm chu kỳ suy diễn chuyển điều khiển cho miền quan sát Miền quan sát sau xem xét kết trung gian, sau kiểm tra tự động thiết lập lại chiến lược suy diễn Để thực kiểu cấu trúc động thay đổi luồng điều khiển, việc cần thiết hệ thống biểu diễn tri thức phức tạp, cấu trúc điều khiển nội dùng để luồng thực thi động suy diễn phải có khả truy cập chỉnh sữa ngôn ngữ luật Trong ngôn ngữ đối tượng thông minh (SOL), ngôn ngữ mô tả luật thể đơn giản mơ hình, cấu trúc ngăn xếp với vài tham số điều khiển SOL mô tả phần Trong hệ thống đối tượng thơng minh module hóa cách đắn, siêu luật linh động Ban đầu hình thành phép luật khác dùng chung đối tượng tự động sinh theo điều kiện ngoại lệ hệ thống, khả miền quan sát mạnh mẽ cho việc biểu diễn thay đổi chủ yếu hành vi hệ thống Nó cho phép quan sát, ghi lại bước thực hành vi hệ thống Các chiến lược suy diễn cách thức suy diễn khởi tạo điều khiển chương trình MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 16 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Việc phân chia nội đối tượng thông minh cố gắng nhằm điều khiển phức tạp tránh môi trường lớn có nhiều hoạt động đa dạng Một đối tượng thơng minh khơng đơn giản nhóm khái niệm yếu tố tri thức, phục vụ cho chức cần thiết đó; cấu trúc cung cấp tri thức tiềm ẩn đồng thời đơn giản hóa việc biểu diễn cung cấp hỗ trợ cho lập trình viện việc lập trình với khai báo nghiêm ngặt ngơn ngữ lập trình truyền thống Sự phức tạp siêu điều khiển chiến lược đa suy diễn điều khiển nhờ vào đặc tính ẩn đối tượng Biểu diễn khái niệm rõ ràng bao bọc kiểu đối tượng việc sử dụng lại xem ưu điểm phụ Cấu trúc hình thức giúp cho việc thực động suy diễn có khả hiệu III Ngơn ngữ biểu diễn đối tượng thông minh (SOL) SOL ngôn ngữ dùng để biểu diễn ngôn ngữ mô tả luật việc thực kiểu liệu đối tượng thông minh Phần sử dụng SOL để trình bày cách thức biểu diễn mơ hình đối tượng thơng minh, nhiên khơng trình bày cách chi tiết, thay vào trình bày tổng quan hệ thống SOL Theo cách định nghĩa kiến trúc đối tượng thông minh, SOL đưa cách thức trình bày cho miền đối tượng thông minh: miền phương thức, miền thuộc tính, miền giao diện miền quan sát hình 2.3 MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 17 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Hình 2.3 Ngơn ngữ mơ tả đối tượng thông minh Miền giao diện quy định cách rõ ràng cụ thể phương thức liên lạc đối tượng thơng minh miền cịn lại hệ thống bao gồm: cách thức nhập/xuất liệu, trạng thái, phương thức Tính đóng gói đầy đủ bắt buộc Chỉ cho phép thao tác lên liệu nhập vào Dữ liệu trạng thái thay đổi phương thức định nghĩa bên đối tượng Dữ liệu trạng thái đối tượng thông minh phải đưa vào bên đối tượng đưa đối tượng Miền thuộc tính cho phép kiểu, liệu trạng thái Những kiểu liệu phức tạp hay kiểu cấu trúc tạo từ kiểu liệu SOL kiểu số nguyên, kiểu số thực, kiểu ký tự, kiểu chuỗi, kiểu Boolean kiểu liệt kê Miền thuộc tính chứa nhiều tri thức hoạt động hệ thống thực điều kiện Miền phương thức đối tượng thông minh chứa tri thức liên quan đến khái niệm cụ thể giới thực Tri thức trình bày dạng: if điều kiện then hành động Một điều kiện biểu thức Boolean tùy ý có liệu liệu định nghĩa đối tượng nhập vào thơng qua phần giao diện Các MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 18 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG hành động bất kỳ: hành động read, add, increment….(được định nghĩa sẵn SOL) tham chiếu tới phương thức định nghĩa đối tượng hay đưa vào bên đối tượng Miền giám sát có hai phần luật: luật cố định (Fixed Rules) luật biến đổi (Variables Rules) Phần luật cố định phần giám sát tập luật kế thừa tất đối tượng xác định luồng suy luận ngẫu nhiên hệ thống Phần luật cố định thiết kế dựa theo luồng xử lý bình thường lĩnh vực mơ hình hóa Thơng thường, luật cố định không thay đổi trình phát triển hệ thống Tuy nhiên hoạt động chúng dễ hiểu ghi đè, chúng cho phép thay đổi kỹ sư phát triển hệ thống Các luật kế thừa thông thường lập trình hướng đối tượng áp dụng hệ thống đối tượng thông minh, phần luật biến đổi lớp cha đối tượng chứa luật đĩnh nghĩa lại luật cố định luật ghi đè kế thừa tất lớp bên lớp cha Các lớp khác lớp cha có luật biến đổi chỉnh sữa tạo thành hệ thống phân cấp kế thừa Cả hai phần luật biến đổi luật cố định thành phần giám sát chứa luật có chung dạng với luật thành phần phương thức Phần luật biến đổi rỗng Có tập hành động đặc biệt (start, resume) từ khóa dùng việc giám sát liên lạc (suspend, method, done) dành riêng cho luật giám sát Cách xây dựng cho phép điều khiển qua lại thành phần đối tượng thông minh đối tượng với nhau, thêm vào việc cho phép thực thi hành động cho phép miền phương thức Cách thức sử dụng từ khóa SOL để thực chiến lược suy diễn minh họa phần MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 19 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG IV Ví dụ cách thiết kế đối tượng thông minh Mơ hình hệ thống phân tích tài Hình 2.4 Kiến trúc sở tri thức tài Hình 2.4 minh họa kiến trúc hệ thống hỗ trợ phân tích tài Thiết kế xây dựng dựa biến thể phương pháp Wirfs-Brock Việc tiếp cận đối tượng thông minh hệ thống sở tri thức minh họa ví dụ Hệ thống đánh giá tình hình tài cơng ty hỗ trợ đưa đề nghị để cải thiện số bất lợi cần thiết Các số công nghiệp trung bình sử dụng tiêu chuẩn cho việc đánh giá suất Hệ thống xây dựng trước tác giả cách sử dụng hệ chuyên gia Kiến trúc hệ thống đối tượng thông minh khác hẳn so với hệ thống trước chỗ tri thức phân thành số hạng mục chính, hạng mục tri thức nhúng vào đối tượng thơng minh, hình 2.4 Mối quan hệ tiềm ẩn rõ ràng định nghĩa phần giao diện đối tượng tạo mạng lưới cấu trúc Về mặt lý thuyết, đối tượng thơng minh, có tính đóng gói, hỗ trợ hầu hết biểu diễn tri thức chế suy diễn Tuy nhiên, để đơn giản ví dụ này, ta tập trung vào việc biểu diễn tri thức luật chiến lược suy diễn tiến lùi Nhìn vào mơ hình phân cấp hệ thống hỗ trợ phân tích tài hình 2.4, mức cao mơ hình đối tượng thơng minh với tên gọi mức phân tích vĩ mơ (Macro level analysis Smart Object), tri thức dùng việc đánh giá tình hình tài cơng ty là: số liệu báo cáo kiểm toán, giá trị cổ MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 20 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG phiếu giá cổ phiếu Bên mức phân tích vĩ mơ bốn module phân tích hữu dụng khác: lợi nhuận (Profitability), tính khoản (Liquidity), doanh thu (Turnover) tỷ số vốn vay (Gearing), trình bày bốn đối tượng thông minh riêng biệt Mỗi đối tượng thông minh đại diện cho khía cạnh quan trọng cơng ty Lợi nhuận cho biết khả sinh lời cơng ty Tính khoản giúp kiểm tra dấu hiệu thiếu hụt tiền mặt việc chi trã khoản nợ Doanh thu cho biết tốc độ gia tăng doanh số công ty điều kiện tài sản cố định, hàng tồn kho khoản thu Tỷ số vốn vay phản ánh mức độ tiền vốn tỷ lệ nợ tình trạng quản lý vấn đề sử dụng tiền vay Bốn khía cạnh tạo nên tranh tồn cục tình hình cơng ty Nằm bên bốn đối tượng đối tượng thông minh với tên gọi khảo sát đề nghị (Investigation and Recommendation) Module chứa tri thức để tìm ngun vấn đề cấp bên Bốn đối tượng phân tích thơng minh cơng ty tình trạng đối tượng khảo sát cố gắng Sau tất phân tích khảo sát thực xong, hệ thống đưa đề nghị cho người dùng dựa kết phân tích thơng tin bổ sung từ phía người dùng Các đặc tính đối tượng thơng minh Tái sử dụng Việc biểu diễn tri thức dạng đối tượng cho phép khả tái sử dụng lại tri thức Việc phát triển hệ thống tri thức có phương thức (prototype) liên quan với cho phép tận dụng lại đối tượng thông minh phát triển trước Ví dụ, hệ thống cho vay ủy quyền ngân hàng tận dụng lại tồn module phân tích Phân vùng tri thức Trong ví dụ này, tri thức phân vào vùng tách biệt với nhau, vùng tương ứng với đối tượng thông minh tạo thành hệ thống phân cấp Mức độ phân chia tối đa mà hệ thống sở tri thức phân chia (thành module) tiếp tục nghiên cứu Các đối tượng thông minh cung cấp khả biểu diễn tri thức thích hợp khả áp dụng kỹ thuật phân tích phát triển theo hướng đối tượng nhằm mỡ rộng thêm đề tài MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 21 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Cấp cao hệ thống ví dụ cung cấp đánh giá tình hình tài mức độ vĩ mô Các liệu mức cao biến trạng thái sử dụng việc đánh giá module mức phân tích vĩ mơ liên kết với từ phần thuộc tính tới phương thức dùng để liệu có đầy đủ chưa Nếu chưa, phương thức gọi bên đối tượng thông minh mức thấp hơn: lợi nhuận, tính khoản, doanh thu tỷ số vốn vay Chuỗi suy luận bên module thực ngữ cảnh khác nhau, hoàn toàn độc lập trạng thái nội dung thông tin Chỉ kết sau trã sử dụng mức phân tích vĩ mơ Ví dụ bên trình bày hai luật phương thức DanhGiaHieuSuat đối tượng thông minh mức phân tích vĩ mơ If ThanhKhoan = KhongTe and LoiNhuan = Tot Then HieuSuat = Tot If ThanhKhoan = Tot and LoiNhuan = Tot and DoanhThu = Tot Then HieuSuat = XuatSac ThanhKhoan, LoiNhuan DoanhThu kiểu liệu bên đối tượng thông minh tương ứng với khoản, lợi nhuận doanh thu định danh phần giao diện mức phân tích vĩ mơ Đa suy luận Cả suy diễn tiến suy diễn lùi thích hợp cho nhiều miền khác ví dụ Suy diễn lùi sử dụng tất phương thức tất đối tượng thông minh Trong phiên ngơn ngữ đối tượng thơng minh SOL, có luật biến luật miền giám sát cho khảo sát đề nghị yêu cầu để dùng chuyển đổi động suy diễn từ suy diễn lùi sang suy diễn tiến vào phần phương thức miêu tả tri thức dạng này, chuyển ngược lại từ suy diễn tiến sang suy diễn lùi kết thúc Siêu điều khiển Cùng với việc cho phép chuyển đổi chiến lược suy diễn đề cập phần trên, hệ thống cho phép sử dụng siêu điều khiển để cắt giảm hợp lý khơng gian tìm kiếm đối tượng mức phân tích vĩ mơ Tri thức tài đối tượng mức cao có đặc tính giảm dần, nghĩa có tham số đánh giá xấu tiêu chuẩn khơng thể đánh giá mức MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 22 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG cao mức xấu tiêu chuẩn khác Điều hiệu dừng việc phân tích điều kiện mức thấp thiết lập Một siêu luật phần tập biến luật miền giám sát đối tượng thơng minh lợi nhuận kiểm tra siêu thông tin chuỗi gọi cấp gọi trực tiếp mức phân tích vĩ mơ q trình suy diễn nên dừng lại trã quyền điều khiển lại cho module kết mà mức phân tích vĩ mơ quan tâm đầy đủ (Điều ngụ ý mức phân tích vĩ mô không quan tâm đến kết trung gian lợi nhuận) V Kết luận Mơ hình đối tượng thơng minh cho thấy tính khả thi việc đáp ứng tiêu chuẩn thiết kế, biểu diễn tri thức hệ thống sở tri thức phức tạp Nó xây dựng, nắm giữ vùng tri thức ứng dụng dạng đối tượng thông minh, tính đóng gói liệu trạng thái cải thiện Các đối tượng thông minh định nghĩa cấu trúc nội nhằm hỗ trợ thiết kế cho hệ thống sở tri thức phức tạp Chiến lược đa suy diễn tác vụ chung tự nhiên cách tiếp cận đối tượng thơng minh Mơ hình chứng tỏ tính linh động việc sử dụng Nó mỡ rộng cho phù hợp với thiết kế hệ chuyên gia thực số lượng lớn hệ thống sở tri thức khác cách hiệu nhiều so với phương pháp truyền thống Dự án đưa số định hướng cho việc mỡ rộng nghiên cứu mơ hình tương lai như:  Hình thức hóa phương pháp thiết kế hệ thống sở tri thức sử dụng mơ hình  Hiện thực ngơn ngữ đối tượng thơng minh SOL, hay nâng cấp lên phiên mới, thư viện đối tượng Điều cho phép ứng dụng phát triển mơi trường dễ dàng thêm vào hệ thống sở tri thức dạng mạng lưới đối tượng thông minh  Cải tiến ngôn ngữ đối tượng thông minh, cung cấp lệnh giám sát cho phép truy cập tới cấu trúc tượng trưng hệ thống MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 23 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  Phát triển phương thức cho phép từ ngôn ngữ đối tượng thơng minh gọi đến ngơn ngữ lập trình phổ biến khác MƠN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 24 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Trong phạm vi ngắn gọn đề tài, nghiên cứu biểu diễn tri thức ứng dụng tin học, thơng qua lý thuyết biểu diễn tri thức việc sử dụng mơ hình đối tượng thơng minh, giúp có cách nhìn rộng khía cạnh việc biểu diễn tri thức Đề tài hoàn thành nhờ nỗ lực thân bạn Nguyễn Anh Nhân, bên cạnh giúp đỡ hướng dẫn Thầy Đỗ Văn Nhơn bạn cao học Khố 06 Tơi chân thành cảm ơn MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 25 ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐẠO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Tài liệu tham khảo Bài giảng môn học “Biểu Diễn Tri Thức Ứng Dụng” Giảng viên : PGS.TS Đỗ Văn Nhơn Chương trình đào tạo thac sĩ CNTT qua mạng William L Kuechler, Jr Nena Lim, Vijay K Vaishnavi " A Smart Object Approach To Hybrid Knowledge Representation and Reasoning Strategies" MÔN HỌC: BIIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 26 ... Quan Về Biểu Diễn Tri Thức I Giới thiệu biểu diễn tri thức II Vai trò biểu diễn tri thức ứng dụng III Một số phương pháp biểu diễn tri thức Biểu diễn tri thức sử dụng. .. thơng minh II Mơ hình đối tượng thơng minh Tổng quan mơ hình đối tượng thơng minh Mơ hình đối tượng thơng minh cung cấp chế cho việc biểu diễn tri thức chiến lược đa suy diễn Trọng tâm mơ hình. .. ngữ biểu diễn đối tượng thông minh (SOL) SOL ngôn ngữ dùng để biểu diễn ngôn ngữ mô tả luật việc thực kiểu liệu đối tượng thông minh Phần sử dụng SOL để trình bày cách thức biểu diễn mơ hình đối