Tiểu luận môn biểu diễn tri thức và suy luận TÌM HIỂU NGÔN NGỮ ĐẶC TẢ ONTOLOGY COKB

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH Bài thu hoạch môn học Biểu diễn tri thức và suy luận Đề tài TÌM HIỂU NGÔN NGỮ ĐẶC TẢ ONTOLOGY COKB Giảng viên giảng dạy: PGS.TS. Đỗ Văn Nhơn Họ tên học viên: Lê Hoàng Vân Mã số học viên: CH1301071 Thành phố Hồ Chí Minh – 2014 MỤC LỤC Bài thu hoạch môn BDTT&SL LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay có nhiều mô hình và phương pháp biễu diễn tri thức cho các hệ thống cơ sở tri thức khác nhau đã được đưa ra và có nhiều ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, ontology là một phương pháp hiện đại đã và đang được phát triển do khả năng ứng dụng của nó trong việc biểu diễn tri thức, đặc biệt là việc xây dựng các hệ trí tuệ nhân tạo phân tán. Một trong những ontology đã được hình thành và được xây dựng từ quá trình nghiên cứu những phương pháp cho việc biểu diễn tri thức và thiết kế các hệ cơ sở tri thức ứng dụng thực tế cũng như các hệ giải toán dựa trên tri thức là ontology COKB - Computational Object Knowledge Base Ontology (gọi tắt là COKB-ONT). Nó bao gồm mô hình, ngôn ngữ đặc tả, ngôn ngữ truy vấn và kỹ thuật xử lý hay suy diễn. Trong bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu về ngôn ngữ đặc tả Ontology COKB. Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 2 Ngôn ngữ đặc tả COKB-ONT Object-based system: Thiết kế các thành phần của mô hình Ontology COKB-ONT: Tuân thủ các quy định Các ngôn ngữ: Maple, Descrip!on logic Full Order Logic: Ngữ nghĩa và suy luận Bài thu hoạch môn BDTT&SL 1. Giới thiệu Ngôn ngữ ontology COKB (COKB Ontology Language), viết tắt là COL, là ký pháp đặc tả cho Ontology COKB được mô tả theo ký pháp EBNF. COL bao gồm các thành phần chính của một ngôn ngữ như tập ký tự, từ vựng, các kiểu dữ liệu, cú pháp ngôn ngữ và cú pháp mô tả các thành phần trong mô hình COKB. Cấu trúc được minh họa như sau: 2. Các quy ước mô tả cú pháp COL X::=Y cú pháp của X (non-keyword) được định nghĩa bởi Y X | Y X hoặc Y [X] phần tùy chọn, 0 hoặc 1 X X* 0 hoặc nhiều X X+ 1 hoặc nhiều X <X> nhóm các phần để mô tả phạm vi của phép toán CHỮ IN ĐẬM từ khóa của ngôn ngữ (keyword) Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 3 Bài thu hoạch môn BDTT&SL /* */ ghi chú chữ thường non-keyword 3. Các thành phần của COL (elements language) 3.1. Tập ký tự (characters set) Tập ký tự gồm các ký tự chữ, ký tự số và một số ký tự đặc biệt. lower-letter :: = a | b | c | d | e | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z up per-letter :: = A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z letter :: = lower-letter | upper-letter digit :: = 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 sp ecial- characters :: = ; | : | + | – | * | / | ^ | ! | = | < | > | @ | . | , | ( | ) | [ | ] | { | } | ‘ | ’ | “ | & | _ | % | \ | # | ? | space 3.2. Từ vựng (tokens) Từ vựng gồm các từ khóa, tên, các phép toán, các chuỗi và các con số. 3.2.1. Từ khóa (keyword) Từ khoá Ý nghĩa COBJECT Khai báo đối tượng. ENDCOBJECT Kết thúc khai báo đối tượng ATTRIBUTE Khai báo thuộc tính của đối tượng ENDATTRIBUTE Kết thúc khai báo thuộc tính Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 4 Bài thu hoạch môn BDTT&SL HIERARCHY Khai báo sự phân cấp ENDHIERARCHY Kết thúc khai báo phân cấp ARGUMENT Khai báo đối số ENDARGUMENT Kết thúc khai báo đối số CONSTRAINT Khai báo ràng buộc ENDCONSTRAINT Kết thúc khai báo ràng buộc CONSTRUCT Khai báo thuộc tính điều kiện ENDCONSTRUCT Kết thúc khai báo thuộc tính điều kiện PROPERTY Khai báo thuộc tính ENDPROPERTY Kết thúc khai báo thuộc tính CRELATION Khai báo quan hệ tính toán ENDCRELATION Kết thúc khai báo quan hệ tính toán FACT Khai báo sự kiện ENDFACT Kết thúc khai báo sự kiện RULE Khai báo một luật ENDRULE Kết thúc khai báo một luật RULES Khai báo luật ENDRULES Kết thúc khai báo luật RELATION Khai báo quan hệ. ENDRELATION Kết thúc khai báo quan hệ OPERATOR Khai báo toán tử. ENDOPERATOR Kết thúc khai báo toán tử Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 5 Bài thu hoạch môn BDTT&SL FUNCTION Khai báo hàm ENDFUNCTION Kết thúc khai báo hàm PROC Khai báo thủ tục tính toán. ENDPROC Kết thúc khai báo thủ tục tính toán DEFINE Định nghĩa ENDDEFINE Kết thúc khai báo định nghĩa RETURN Giá trị trả về của hàm KINDRULE Khai báo loại luật NAMERULE Tên luật HYPOTHESIS Giả thiết của luật ENDHYPOTHESIS Kết thúc khai báo giả thiết GOAL Kết luận của luật ENDGOAL Kết thúc khai báo luật AND Phép “and” trong logic OR Phép “or” trong logic XOR Phép “XOR” trong logic NOT Phép “not” trong logic IMPLIES Phép “suy ra” trong logic EQUIVALENT Phép “tương đương” trong logic 3.2.2. Tên (name) Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 6 Bài thu hoạch môn BDTT&SL Tên là một chuỗi gồm một hoặc nhiều ký tự. Tên dùng để chỉ một loại khái niệm (đối tượng, quan hệ, thuộc tính, toán tử, hàm, thủ tục, luật…). Các tên không được trùng nhau. Có hai loại tên: name (symbols) và indexed names. Dạng tên đơn giản nhất là một chuỗi ký tự, số và dấu gạch dưới. name :: = letter<letter>*<digit>*<under- score>* under-score :: = _ index-name :: = name [ sequence ] constant :: = TRUE | FALSE | PI | NULL TRUE :: = 1 FALSE :: = 0 PI :: = 3.1416… NULL :: = <giá trị rỗng> Ví dụ: my_name_1 MA_TRAN, CHUYEN_VI, MA_TRAN_KHA_NGHICH A[1, 2] 3.2.3. Phép toán arith-operator :: = + | – | * | /| ^ | ^-1 | ^T assign-operator :: = := range-operator :: = rel-operator :: = < | <= | > | >= | <> | = set-operator :: = UNION | MINUS | INTERSECT | SUBSET Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 7 Bài thu hoạch môn BDTT&SL logical-operator :: = NOT | AND | OR | XOR | IMPLIES | EQUIVALENT 3.2.4. Chuỗi (string) Chuỗi gồm dãy các ký tự đặt giữa hai dấu nháy kép “ ”. string :: = “<letter>*” 3.2.5. Số number :: = integer | real integer :: = digit-sequence real :: = digit-sequence.digit- sequence digit-sequence :: = digit<digit>* 3.3. Kiểu dữ liệu Ngoài các C-Object, COL còn sử dụng các dữ liệu kiểu cơ bản và kiểu có cấu trúc, tương tự các kiểu dữ liệu của Maple. 3.3.1. Kiểu cơ bản base- type : : = NATURAL | INTEGER | REAL | BOOLEAN | RATIONAL | STRING Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 8 Bài thu hoạch môn BDTT&SL 3.3.2. Kiểu dữ liệu có cấu trúc 3.3.2.1. Dãy (sequence) Kiểu dãy gồm các biểu thức phân cách bởi dấu phẩy (,). Đây là thành phần cơ bản tạo nên kiểu tập hợp, danh sách và lời gọi hàm (function calls). expr<, expr>* Ví dụ: 1, 2, “hi world”, abc, Pi, 2 3.3.2.2. Danh sách (list) Danh sách là dãy biểu thức có thứ tự, được đặt giữa 2 dấu ngoặc vuông []. Các phần tử của danh sách có thể là một danh sách khác. LIST ::= [ expr <, expr>* ]|[list <,list>*] Ví dụ: [1, 2, “hi world”, abc, Pi, 2] [[1, 2, 3], [4, 5, 6]] Lưu ý: danh sách rỗng được biểu diễn là []. 3.3.2.3. Tập hợp (set) Kiểu tập hợp biểu diễn tập hợp trong toán học, gồm một dãy biểu thức đặt giữa hai dấu ngoặc nhọn {}. Không quan tâm đến thứ tự các phần tử và không có phần tử trùng lắp. SET ::= { expr <, expr>* } Ví dụ: {1, 2, “hi world”, abc, Pi} Lưu ý: tập rỗng được biểu diễn là {}. 3.3.2.4. Mảng (array) Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 9 Bài thu hoạch môn BDTT&SL Mảng là mở rộng của danh sách, dùng để biểu diễn dãy dữ liệu theo một hoặc nhiều chiều. arra y ::= ARRAY ( range <, range>* <, list>* ) rang e ::= INTEGER range-operator INTEGER Ví dụ: ARRAY(1 5) ARRAY(1 3, 1 4) ARRAY(1 3, [1, 4, 5]) 3.3.3. Kiểu đối tượng tính toán cobject-type ::= name Ví dụ: MA_TRAN MA_TRAN_VUONG 4. Cú pháp và ngữ nghĩa Phần này sẽ mô tả cú pháp định nghĩa các thành phần của COKB-ONT (C, H, Relations, Funs, Ops, Rules) theo ký pháp EBNF. 4.1. Biểu thức (expression) Trong mô hình tri thức các đối tượng tính toán COKB, biểu thức là thành phần quan trọng nhất. Biểu thức thường xuất hiện trong các luật, các ràng buộc, sự kiện và các câu truy vấn. Có các dạng biểu thức sau: biểu thức tính toán, biểu thức quan hệ, biểu thức hàm cơ bản, biểu thức logic, biểu thức vị từ. Trong biểu thức có thể chứa các hàm cơ bản (như sin, cos…), hàm được định nghĩa (hàm cấp n). Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 10 [...]... thu hoạch môn BDTT&SL KẾT LUẬN Do khả năng và thời gian không nhiều nên trong bài thu hoạch này chỉ dừng lại ở việc giởi thiệu lại lý thuyết về ngôn ngữ đặc tả Ontology COKB, đã được trình bày trong luận văn thạc sĩ của Trần Nguyên Thanh Ngân [1] Hướng tìm hiểu tiếp theo là ngôn ngữ truy vấn và viết được một ứng dụng với ngôn ngữ đó trên Maple Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 28 Bài thu hoạch môn BDTT&SL... hoạch môn BDTT&SL Ví dụ: khai báo hằng số PI: CONSTANT: PI:3.14; 5 Tổ chức cơ sở tri thức theo COL Cơ sở tri thức K gồm các thành phần (C, H, R, Func, Ops, Rules), mỗi thành phần được biểu diễn thành một file văn bản có cấu trúc và được lưu trữ trong một folder với cấu trúc sau: File x.txt là file lưu trữ tập các khái niệm thuộc thành phần x, với x = { C, H, R, Func, Ops, Rules } và được mô tả theo ngôn. .. TRUE | FALSE 4.1.3 Biểu thức quan hệ (relation expression) Biểu thức quan hệ được tạo bởi các phép toán quan hệ, có giá trị là hằng TRUE hoặc FALSE rel-expr ::= element rel-operator element element ::= ( expr )|name|number|attribute Ví dụ: Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 11 Bài thu hoạch môn BDTT&SL AT = BT; x < y; p 0; 4.1.4 Biểu thức hàm cơ bản (basic function expression) Biểu thức hàm cơ bản được... TRUE định thức của ma trận A là 0 //TRUE là hằng 1, FALSE là hằng 0 9 Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng với một biểu thức hàm cơ bản: B = MT_NGHICH_DAO(A): ma trận B là ma trận nghịch đảo của A Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 18 Bài thu hoạch môn BDTT&SL 10 Sự kiện về sự bằng nhau của một biểu thức hàm với một biểu thức hàm khác: HANG(A) = HANG(B) 11 Sự kiện về sự phụ thuộc của một biểu thức hàm... thức hàm cơ bản được tạo bởi lời gọi hàm func-expr ::= name (sequence) Ví dụ: HANG(A); KHA_NGHICH(A); (A = B) AND KHA_NGHICH(A); 4.1.5 Biểu thức vị từ (predicate expression) Biểu thức vị từ được tạo bởi các lượng từ, cho phép ta lượng hóa đủ tổng quát để diễn tả ngôn ngữ tự nhiên ở mức đơn giản pre-expr ::= FORALL(name *), logic-expr | EXISTS(name), logic-expr Ví dụ: EXISTS k, A^k = A 4.2 Câu...Bài thu hoạch môn BDTT&SL expr ::= 4.1.1 com-expr | logic-expr | rel-expr |func-expr | pre-expr Biểu thức tính toán (computation expression) com-expr ::= element arith-operator element element ::= ( expr )|name|number|attribute Ví dụ: cho A, B, C: MA_TRAN_VUONG expr1 = A + B expr2 = expr1 * C expr3 = expr2^2 4.1.2 Biểu thức logic (logic expression) Biểu thức logic được tạo bởi các phép... Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 28 Bài thu hoạch môn BDTT&SL TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Nguyễn Thanh Ngân (2011), Xây dựng ngôn ngữ truy vấn cho Ontology COKB, Luận văn Thạc sĩ Toán học, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM [2] Đỗ Tấn Nhàn (2006), Một mô hình Ontology và ứng dụng, Luận văn Thạc sĩ Tin học, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 29 ... tính vào đối tượng/thuộc tính khác: C.a[i, j] = A.a[i, j] + B.a[i, j] A^T = B^T (A*B)^k= A^k * B^k 6 Sự kiện về quan hệ giữa các đối tượng/thuộc tính: A GIAO_HOAN B : ma trận A giao hoán với ma trận B (quan hệ giao hoán) 7 Sự kiện về biểu thức hàm cơ bản: KHA_NGHICH(A): hàm cho biết tính khả nghịch của ma trận A 8 Sự kiện về sự bằng nhau của một biểu thức hàm cơ bản với một giá trị hoặc biểu thức hằng:... các biểu thức logic Cú pháp biểu thức logic được định nghĩa bên dưới Constraints ::= CONSTRAINT: condition+ condition ::= logic-expr | rel-expr; Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 14 Bài thu hoạch môn BDTT&SL Ví dụ: định nghĩa khái niệm ma trận COBJECT MATRAN DESCRIPTION: “Ma tran tren truong K la bang chu nhat gom m x n phan tu trong K duoc viet thanh m dong va n cot."; ISA: CONSTRUCT: ENDCONSTRUCT ATTRIBUTE:... nguyên, số thực…) hoặc kiểu đối tượng C-Object Khai báo thuộc tính của khái niệm bắt đầu bằng từ khóa ATTRIBUTE và nằm trong phần định nghĩa khái niệm attributes ATTRIBUTE: attribute-def+ attribute-def 4.3.3 ::= ::= name *: type; Thuộc tính thiết lập Thuộc tính thiết lập là tính chất đặc trưng tạo nên một khái niệm mới trên cơ sở kế thừa một khái niệm nào đó, được khai báo sau từ khóa CONSTRUCT . bài tiểu luận này sẽ tìm hiểu về ngôn ngữ đặc tả Ontology COKB. Lê Hoàng Vân – CH1301071 Trang 2 Ngôn ngữ đặc tả COKB- ONT Object-based system: Thiết kế các thành phần của mô hình Ontology COKB- ONT: Tuân. CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH Bài thu hoạch môn học Biểu diễn tri thức và suy luận Đề tài TÌM HIỂU NGÔN NGỮ ĐẶC TẢ ONTOLOGY COKB Giảng viên giảng dạy: PGS.TS. Đỗ Văn Nhơn Họ tên học. dựa trên tri thức là ontology COKB - Computational Object Knowledge Base Ontology (gọi tắt là COKB- ONT). Nó bao gồm mô hình, ngôn ngữ đặc tả, ngôn ngữ truy vấn và kỹ thuật xử lý hay suy diễn. Trong