KỸ THUẬT BIỂU DIỄN TRI THỨC & ỨNG DỤNG MẠNG NGỮ NGHĨA VÀO ĐIỀU CHẾ HÓA CHẤT

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Bài thu hoạch mơn học CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Đề tài KỸ THUẬT BIỂU DIỄN TRI THỨC & ỨNG DỤNG MẠNG NGỮ NGHĨA VÀO ĐIỀU CHẾ HÓA CHẤT GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: GS HOÀNG VĂN KIẾM HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA LỚP: CAO HỌC CNTTQM KHÓA MÃ SỐ HỌC VIÊN: CH1101016 TPHCM tháng 06/2012 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LỜI NĨI ĐẦU Cơng nghệ tri thức xem nhánh nghiên cứu trí tuệ nhân tạo, phân tích tri thức lĩnh vực chuyển thành mơ hình tính tốn đưa vào máy tính để phục vụ nhu cầu cần thiết Trong công nghệ tri thức, biểu diễn tri thức kỹ thuật quan trọng để thực hóa tri thức đời sống Biểu diễn tri thức phương pháp mã hoá tri thức, nhằm thành lập sở tri thức cho hệ thống dựa tri thức Từ đó, rút nhiều thơng tin, tri thức có lợi từ hệ tri thức Trong khuôn khổ thu hoạch nhỏ này, tơi xin trình cơng nghệ tri thức nói chung, sau tơi triển khai chi tiết kỹ thuật biểu diễn tri thức, đặc biệt, trọng đến kỹ thuật biểu diễn tri thức mạng ngữ nghĩa Cuối cùng, xin trình bày ứng dụng nhỏ, sử dụng mạng ngữ nghĩa để giải vấn đề điều chế hóa chất trường phổ thơng trung học Qua đây, xin gửi lời cảm ơn đến GS - TSKH Hoàng Văn Kiếm, người tận tâm truyền đạt kiến thức tảng môn học “Công nghệ tri thức ứng dụng”, để tơi có sở kiến thức để viết thu hoạch Do kiến thức hạn hẹp, thu hoạch có sai sót định, mong thầy bạn góp ý để thu hoạch ngày hồn thiện Tơi xin tỏ lòng biết ơn sâu xa! Học viên thực đề tài Nguyễn Văn Khoa HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC TÌM HIỂU VỀ CƠ SỞ TRI THỨC Công nghệ tri thức Vai trị cơng nghệ tri thức Quản lý tri thức Các hệ sở tri thức CÁC KỸ THUẬT BIỂU DIỄN TRI THỨC 1.1.Logic mệnh đề & logic vị từ 1.2 Hệ luật dẫn (luật sinh) 11 Đối tượng-thuộc tính-giá trị 16 2.3 Mạng ngữ nghĩa 17 2.4 Frame - khung 20 2.5 Script 27 TÌM HIỂU VỀ MẠNG NGỮ NGHĨA 30 Tìm hiểu mạng ngữ nghĩa 30 Ưu nhược điểm mạng ngữ nghĩa 32 HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Một số ví dụ tiêu biểu .33 ỨNG DỤNG VÀO ĐIỀU CHẾ HÓA CHẤT 37 Mô tả chương trình 37 Mô tả giải thuật 39 KẾT LUẬN 42 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG TÌM HIỂU VỀ CƠ SỞ TRI THỨC Cơng nghệ tri thức Cơng nghệ tri thức (Knowledge Engineering) xem nhánh nghiên cứu trí tuệ nhân tạo, phân tích tri thức lĩnh vực chuyển thành mơ hình tính tốn đưa vào máy tính để phục vụ nhu cầu cần thiết Công nghệ tri thức phương pháp, kỹ thuật kỹ sư tri thức dùng để xây dựng hệ thống thông minh như: hệ chuyên gia, hệ sở tri thức, hệ hổ trợ định Công nghệ tri thức phương pháp, kỹ thuật dùng để: • Tiếp nhận, biểu diễn tri thức • Xây dựng hệ sở tri thức • Khám phá tri thức Vai trị cơng nghệ tri thức Cơng nghệ tri thức đóng vai trị quan trọng phát triển tri thức nhân loại Cùng với phát triển nhanh chóng, vượt bậc ngành cơng nghiệp máy tính, nhu cầu người dùng máy tính ngày cao hơn: không giải công việc lưu trữ, tính tốn bình thường, người dùng cịn mong đợi máy tính có khả thơng minh hơn, giải vấn đề người Và từ trí tuệ nhân tạo nói chung đặc biệt công nghệ tri thức đời phát triển Cơng nghệ tri thức đóng vai trị quan trọng việc phát triển Công nghệ thông tin, nâng cao hữu dụng máy tính, giúp người gần gũi với máy tính Cơng nghệ tri thức cịn góp phần thúc đẩy nhiều ngành khoa học khác phát triển, khả phát triển khoa học dựa tri thức liên ngành Điển hình có kết hợp tri thức y tế với khoa học tâm linh HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Quản lý tri thức Tiếp nhận tri thức Có thể chia thành cách để tiếp nhận tri thức sau: Thụ động, bao gồm: • Gián tiếp: tri thức kinh điển • Trực tiếp: tri thức kinh nghiệm (không kinh điển) “chuyên gia lĩnh vực” đưa Chủ động: Đối với tri thức tiềm ẩn, khơng rõ ràng hệ thống phải tự phân tích, suy diễn, khám phá để có thêm tri thức Biểu diễn tri thức Biểu diễn tri thức phương pháp mã hoá tri thức, nhằm thành lập sở tri thức cho hệ thống dựa tri thức Các phương pháp biểu diễn tri thức bao gồm: • Logic mệnh đề & logic vị từ • Hệ luật dẫn • Đối tượng-thuộc tính-giá trị • Mạng ngữ nghĩa • Frame • Script Chúng ta tìm hiểu phương pháp mục sau Các hệ sở tri thức Hệ đóng, mở, kết hợp • Hệ sở tri thức đóng: hệ sở tri thức xây dựng với số “tri thức lĩnh vực” ban đầu, tri thức mà thơi suốt q trình hoạt động hay suốt thời gian sống Ví dụ: hệ sở tri thức kinh dịch, hệ giải toán, thường hệ sở tri thức giải vấn đề • Hệ sở tri thức mở: hệ sở tri thức tiên tiến hơn, có khả bổ sung tri thức q trình hoạt động, khám phá Ví dụ: Những hệ giải toán cho HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG phép bổ sung tri thức trình suy luận (tri thức ban đầu tiên đề số định lý, tri thức bổ sung định lý mới, tri thức heurictis, …); hệ sở tri thức chẩn đoán, dự báo chẳng hạn: hệ chẩn đoán y khoa MYCIN EMYCIN, hệ dự báo thời tiết, khí hậu, động đất …vv… • Hệ sở tri thức kết hợp: bao gồm kết hợp hệ đóng hệ mở, hệ kết hợp CSTT CSDL, hệ kết hợp hệ CSTT với hệ CSTT khác Những hệ sở tri thức kết hợp thường phát triển mạnh dựa tri thức liên ngành Ví dụ: hệ hỗ trợ định đời sống, kinh tế khoa học; (kinh dịch, tử vi áp dụng với đời sống; kinh dịch, tử vi áp dụng với y học; …); hệ chẩn đốn, dự báo dịi hỏi tri thức liên ngành Phân loại hệ tri thức theo phương pháp biểu diễn tri thức Tùy thuộc vào phương pháp biểu diễn tri thức mà phân loại hệ sở tri thức • Hệ sở tri thức dựa logic mệnh đề logic vị từ • Hệ sở tri thức dựa luật dẫn • Hệ sở tri thức dựa đối tượng • Hệ sở tri thức dựa Frame • Hệ sở tri thức dựa mạng ngữ nghĩa • Hệ CSTT kết hợp số phương pháp biểu diễn nêu Phân loại theo ứng dụng Theo ứng dụng hệ tri thức, hệ tri thức chia theo dạng sau: • Hệ giải vấn đề: thường hệ có tính chất đóng, đơi có hệ mang tính mở Ví dụ: Những hệ giải toán, thuật giải Vương Hạo, thuật giải Robinson, … • Hệ hỗ trợ định: thường hệ mang tính kết hợp (CSDL + tri thức ngành + hàm toán học + ), đối tượng sử dụng nhà lãnh đạo Ví dụ: hệ thống đánh giá doanh nghiệp (tình hình tài chính, kết kinh doanh, qui HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC trình nghiệp vụ, qui trình sản xuất, tính chun nghiệp quản lý, …), hệ thống lập kế hoạch (planning), … • Hệ dự báo, chẩn đốn: thường giống hệ hỗ trợ định với tính ngoại suy cao Ví dụ: Bài tốn chẩn đốn hỏng hóc xe, chẩn đốn y khoa, dự báo thị trường chứng khốn, thời tiết … • Hệ điều khiển: hệ điều khiển có gắn với CSTT Những hệ thống thường ứng dụng công nghiệp, điều khiển tự động hóa, thường hệ thống thời gian thực (real-time systems) Một số hệ thống có sử dụng kết hợp lý thuyết mờ để xử lý Ví dụ: Máy giặt, Máy bơm nước với điều khiển mờ, … HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG CÁC KỸ THUẬT BIỂU DIỄN TRI THỨC 1.1 Logic mệnh đề & logic vị từ Dạng biểu diễn tri thức cổ điển máy tính logic, với hai dạng phổ biến logic mệnh đề logic vị từ Cả hai kỹ thuật dùng ký hiệu để thể tri thức toán tử áp lên ký hiệu để suy luận logic Logic cung cấp cho nhà nghiên cứu cơng cụ hình thức để biểu diễn suy luận tri thức Phép tốn Kí hiệu AND ∧,&,∩ OR ∨,∪,+ NOT ¬,∼ Kéo theo ⊃,→ Tương đương ≡ Bảng 2.1 Các phép toán logic ký hiệu sử dụng Logic mệnh đề Logic mệnh đề biểu diễn lập luận với mệnh đề toán học Mệnh đề câu nhận giá trị hoặc sai Giá trị gọi chân trị mệnh đề Logic mệnh đề gán biến ký hiệu vào mệnh đề, ví dụ A = "Xe khởi động" Khi cần kiểm tra trị chân trị câu toán sử dụng logic mệnh đề, người ta kiểm tra giá trị A Nhiều toán sử dụng logic mệnh đề để thể tri thức giải vấn đề Bài toán loại đưa toán xử lý luật, phần giả thiết kết luận luất có nhiều mệnh đề Ví dụ: IF Xe không khởi động  A AND Khoảng cách từ nhà đến chỗ làm xa  B THEN Sẽ trễ làm  C Luật biểu diễn lại sau: A∧ B→ C Các phép toán quen thuộc mệnh đề cho bảng 2.2 A T F T F B T T F F ¬A F T F T A∧ B T F F F A∨ B T T T F A→ B T T F T HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 A≡ B T F F T Page BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Bảng 2.2 Bảng chân trị, với giá trị Đúng (T), Sai (F) Logic vị từ Logic vị từ mở rộng logic mệnh đề nhằm cung cấp cách biểu diễn rõ tri thức Logic vị từ dùng ký hiệu để biểu diễn tri thức Logic vị từ, giống logic mệnh đề, dùng ký hiệu để thể tri thức Những ký hiệu gồm số, vị từ, biến hàm Hằng số: Các số dùng để đặt tên đối tượng đặc biệt hay thuộc tính Nhìn chung, số ký hiệu chữ viết thường, chẳng hạn an, bình, nhiệt độ Hằng số an dùng để thể đối tượng An, người xét Vị từ: Một mệnh đề hay kiện logic vị từ chia thành phần vị từ tham số Tham số thể hay nhiều đối tượng mệnh đề; mệnh đề dùng để khẳng định đối tượng Chẳng hạn mệnh đề "Nam thích Mai" viết theo vị từ có dạng: thích(nam, mai) Với cách thể này, người ta dùng từ đầu tiên, tức "thích", làm vị từ Vị từ cho biết quan hệ đối số đặt ngoặc Đối số ký hiệu thay cho đối tượng toán Theo quy ước chuẩn, người ta dùng chữ thường để thể đối số Biến: Các biến dùng để thể lớp tổng quát đối tượng hay thuộc tính Biến viết ký hiệu bắt đầu chữ in hoa Như vậy, dùng vị từ có biến để thể nhiều vị từ tương tự Ví dụ: Có hai mệnh đề tương tự "Nam thích Mai" "Bắc thích Cúc" Hai biến X, Y dùng mệnh đề thích(X, Y) Các biến nhận giá trị thể qua X=Nam, Bắc; Y=Mai, Cúc Trong phép toán vị từ người ta dùng biến đối số biểu thức vị từ hay hàm Hàm: Logic vị từ cho phép dùng ký hiệu để biểu diễn hàm Hàm mô tả ánh xạ từ thực thể hay tập hợp đến phần tử tập HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 10 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Chỗ ngồi Khay đựng thức ăn Thức ăn Tiền Các loại gia vị muối, tương, ớt, tiêu, Điều kiện vào : Khách hàng đói Khách hàng có đủ tiền để trả Tình : Vào nhà hàng Khách hàng đậu xe vào bãi đậu xe Khách hàng bước vào nhà hàng Khách hàng xếp hàng trước bàn phục vụ Khách hàng đọc thực đơn tường định kêu ăn Tình 2: Kêu ăn Khách hàng kêu ăn với người phục vụ (đang đứng quầy phục vụ) Người phục vụ đặt thức ăn lên khay đưa hóa đơn tính tiền cho khách Khách hàng trả tiền cho người phục vụ Tình 3: Khách hàng dùng ăn Khách hàng lấy thêm gia vị Khách hàng cầm khay đến bàn cịn trống 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 HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 29 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Khách hàng tiền ban đầu Khách hàng vui vẻ * Khách hàng bực * Khách hàng no 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 không 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" TÌM HIỂU VỀ MẠNG NGỮ NGHĨA Tìm hiểu 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) Mạng ngữ nghĩa công cụ trực quan giúp biểu diễn mối liên hệ tri thức tổng quát, khái niệm, việc mà HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 30 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG quan tâm Mạng ngữ nghĩa phương pháp biểu diễn tri thức phương pháp dễ hiểu Để biểu diễn mạng ngữ nghĩa người ta dùng phương pháp đồ thị Trong đỉnh đối tượng (khái niệm, tri thức, việc) đó, cịn cung đỉnh thể mối liên hệ đối tượng (khái niệm, tri thức, việc) 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 Chim sống tổ Các mối quan hệ biểu diễn trực quan đồ thị sau : Hình 3.1: Biễu diễn mối quan hệ đồ thị 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, đồ thị thông thường có thêm trọng số 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 HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 31 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC 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 tốn "loang" hay "tìm liên thơng" đồ thị!) Chính đặc tính kế thừa mạng ngữ nghĩa cho phép ta thực nhiều phép suy diễn từ thông 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 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 HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 32 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG • Mạng ngữ nghĩa cho phép đỉnh thừa kế tính chất từ đỉnh khác thông qua cung loại "là", từ đó, tạo liên kết "ngầm" đỉnh khơng có 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! Hầu biển diễn tri thức dạng thủ tục mạng ngữ nghĩa khái niệm thời gian trình tự khơng thể tường minh mạng ngữ nghĩa Một số ví dụ tiêu biểu Dù phương pháp tương đối cũ có yếu điểm mạng ngữ nghĩa có ứng dụng vô độc đáo Hai loại ứng dụng tiêu biểu mạng ngữ nghĩa ứng dụng xử lý ngôn ngữ tự nhiên ứng dụng giải toán tự động HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 33 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Ví dụ 1: Ứng dụng xử lý ngôn ngữ tự nhiên Trong ứng dụng xử lý ngôn ngữ tự nhiên, mạng ngữ nghĩa giúp máy tính phân tích cấu trúc câu để từ phần "hiểu" ý nghĩa câu Chẳng hạn, câu "Châu đọc sách dày cười khoái trá" biểu diễn mạng ngữ nghĩa sau : Hình 3.2: Ứng dụng xử lý ngơn ngữ tự nhiên Ví dụ : Giải tốn tam giác tổng qt Chúng ta khơng sâu vào ví dụ vấn đề q phức tạp để trình bày thu hoạch Trong ví dụ này, khảo sát vấn đề đơn giản không phần độc đáo Khi học lập trình, bạn thường giáo viên cho tập nhập môn "Cho cạnh tam giác, tính chiều dài đường cao", "Cho góc a, b cạnh AC Tính chiều dài trung tuyến", Với tập này, việc bạn cần làm lấy giấy bút tìm cách tính, sau xác định bước tính tốn, bạn chuyển thành chương trình Nếu có 10 bài, bạn phải làm lại việc tính tốn lập trình 10 lần Nếu có 100 bài, bạn phải làm 100 lần Và tin buồn cho bạn số lượng toán thuộc loại nhiều! Bởi tam giác có tất 22 yếu tố khác nhau! Không lẽ lần gặp tốn mới, bạn phải lập trình lại? Liệu có chương trình tổng qt tự động giải tất (vài ngàn!) tốn tam giác thuộc loại khơng? Câu trả lời CĨ ! Và ngạc nhiên nữa, chương trình lại đơn giản Bài toán giải mạng ngữ nghĩa HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 34 BÀI THU HOẠCH MƠN HỌC: CƠNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Có 22 yếu tố liên quan đến cạnh góc tam giác Để xác định tam giác hay để xây dựng tam giác ta cần có yếu tố phải có yếu tố cạnh Như có khoảng C322 -1 (khoảng vài ngàn) cách để xây dựng hay xác định tam giác Theo thống kê, có khoảng 200 cơng thức liên quan đến cạnh góc tam giác Để giải tốn công cụ mạng ngữ nghĩa, ta phải sử dụng khoảng 200 đỉnh để chứa công thức khoảng 22 đỉnh để chứa yếu tố tam giác Mạng ngữ nghĩa cho tốn có cấu trúc sau : Đỉnh đồ thị bao gồm hai loại: • Đỉnh chứa cơng thức (ký hiệu hình chữ nhật) • Đỉnh chứa yếu tố tam giác (ký hiệu hình trịn) Cung : nối từ đỉnh hình trịn đến đỉnh hình chữ nhật cho biết yếu tố tam giác xuất công thức (không có trường hợp cung nối hai đỉnh hình trịn cung nối hai đỉnh hình chữ nhật) Lưu ý: công thức liên hệ n yếu tố tam giác, ta giả định biết giá trị n-1 yếu tố tính giá trị yếu tố lại Chẳng hạn cơng thức tổng góc tam giác 180 biết hai góc, ta tính góc cịn lại Cơ chế suy diễn thực theo thuật toán "loang" đơn giản sau : B1: Kích hoạt đỉnh hình trịn cho ban đầu (những yếu tố có giá trị) B2: Lặp lại bước sau kích hoạt tất đỉnh ứng với yếu tố cần tính khơng thể kích hoạt đỉnh Nếu đỉnh hình chữ nhật có cung nối với n đỉnh hình trịn mà n-1 đỉnh hình trịn kích hoạt kích hoạt đỉnh hình trịn cịn lại (và tính giá trị đỉnh cịn lại thơng qua cơng thức đỉnh hình chữ nhật) Giả sử ta có mạng ngữ nghĩa để giải tốn tam giác hình sau HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 35 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Hình 3.3 Bài tốn tam giác HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 36 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG VÀO ĐIỀU CHẾ HĨA CHẤT Mơ tả chương trình Mơ tả Cũng giống tốn xử lý ngơn ngữ tự nhiên hay tốn tam giác, tốn điều chế hóa chất điển hình ứng dụng mạng ngữ nghĩa để biểu diễn trí thức Ý tưởng chương trình xem hóa chất nút, cịn phương trình cạnh Để điều chế hóa chất, ta từ đỉnh chứa hóa chất đầu vào, “men” theo cạnh phương trình thích hợp, gặp hóa chất đầu Danh sách phương trình có sẵn sở liệu, mở rộng tùy ý, danh sách hóa chất đầu vào đầu người dùng chọn form Giao diện Giao diện gồm thành phần chính: • Chọn chất ban đầu: Người dùng chọn nhiều hóa chất danh sách hóa chất bên để làm hóa chất đầu vào cho việc điều chế • Chất cần điều chế: Chất mà bạn muốn điều chế • Danh sách phương trình phản ứng: Chương trình áp dụng tất phương trình phản ứng, cộng với hóa chất đầu vào để điều chế hóa chất mong muốn • Kết q trình điều chế: Mô tả lần điều chế để hóa chất mà bạn mong muốn HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 37 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Hình 4.1: Giao diện chương trình Cấu trúc chương trình Cấu trúc chương trình sau: • Formchinh.cs: Đây class giao diện chương trình, chứa lệnh thực thi nút “Tiến hành điều chế” • Hoachat: Class đơn giản mơ tả hóa chất, có Name (tên) phương thức • Phuongtrinh: Class mơ tả đối tượng phương trình, class chứa list đối tượng Hoachat, bên trái phương trình bên phải phương trình • Program: Class main, dùng để khởi động chạy chương trình • Dieuche: Class xử lý chương trình, chứa thao tác duyệt hóa chất đầu vào, duyệt hóa chất đầu ra, duyệt danh sách phương trình sẵn có, sau chọn đường từ hóa chất đầu vào đến đầu ra, xuất kết HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 38 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CƠNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Hình 4.2: Cấu trúc chương trình Mơ tả giải thuật Giải thuật nằm class Dieuche, phương thức bao gồm: Hàm Init: Duyệt thông tin form, tạo danh sách hóa chất nguồn đích public void Init(string initChemical,string desChemical) { this.initChemical.Clear(); Reset(); string[] temp = initChemical.Split(' '); foreach (var item in temp) { Hoachat i = new Hoachat(item); { this.initChemical.Add(i); try { chemicals[item] = 1; } catch { MessageBox.Show("a"); } HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 39 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC } } this.desChemical = new Hoachat(desChemical); } Hàm Solve(): Từ danh sách hóa chất nguồn đích, duyệt danh sách phương trình để tìm phương trình thích hợp public void Solve() { bool c; { c = false; process = ""; foreach (var item in equation) { if (CheckCondition(item)) { process += "Từ phương trình : " + item ; foreach (var x in item.right) { chemicals[x.Name] = 1; } transform(process); process = "Ta điều chế : "; process += String.Join(" , ",item.right); c = true; transform(process); HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 40 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG process = ""; transform(process); } if(chemicals[desChemical.Name] != -1) return ; } } while (c); process = "Không đủ nguyên liệu để điều chế "; transform(process); } HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 41 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC KẾT LUẬN Qua lý thuyết sở tri thức, kiến thức kỹ thuật biểu diễn tri thức cuối mạng ngữ nghĩa, ta thấy mạng ngữ nghĩa cũ kỹ việc biểu diễn tri thức, tảng tốt, dễ hiểu mạnh việc biểu diễn tri thức công nghệ thông tin Hiểu thấy tầm quan trọng mạng ngữ nghĩa, ta đào sâu khai thác ứng dụng mạng ngữ nghĩa cách sâu rộng tương lai, không lĩnh vực công nghệ thông tin mà lĩnh vực khác HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 42 BÀI THU HOẠCH MÔN HỌC: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG TÀI LIỆU THAM KHẢO Giáo trình mơn Cơ Sở Tri Thức ứng dụng GS.TSKH Hoàng Kiếm Bạch Hưng Khang, Hồng Kiếm Trí tuệ nhân tạo, phương pháp ứng dụng Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 1989 Đỗ Trung Tuấn Trí tuệ nhân tạo Nhà xuất Giáo dục, 1998 Đỗ Trung Tuấn Hệ chuyên gia Nhà xuất Giáo dục 1999 Đỗ Phúc Các đồ án môn học Cơ sở Tri thức Khoa công nghệ thông tin Đại học Khoa học tự nhiên, 1998 Website www.wikipedia.org Website http://www.jfsowa.com/pubs/semnet.htm HỌC VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHOA – MSHV: CH1101016 Page 43 ... lý thuyết sở tri thức, kiến thức kỹ thuật biểu diễn tri thức cuối mạng ngữ nghĩa, ta thấy mạng ngữ nghĩa cũ kỹ việc biểu diễn tri thức, tảng tốt, dễ hiểu mạnh việc biểu diễn tri thức công nghệ... NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG VÀO ĐIỀU CHẾ HÓA CHẤT Mơ tả chương trình Mơ tả Cũng giống tốn xử lý ngơn ngữ tự nhiên hay tốn tam giác, tốn điều chế hóa chất điển hình ứng dụng mạng ngữ nghĩa. .. biểu diễn tri thức cần dựa vào kỹ thuật, gọi logic mờ (do Zadeh đưa năm 1965) Các thuật ngữ nhập nhằng thể hiện, lượng hoá tập mờ 2.3 Mạng ngữ nghĩa Mạng ngữ nghĩa phương pháp biểu diễn tri thức