TÌM HIỂU CÁC MÔ HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ DEMO CHƯƠNG TRÌNH NHẬN DẠNG ĐỘNG TAM GIÁC –TỨ GIÁC

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÀI THU HOẠCH MÔN BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ SUY LUẬN TÌM HIỂU CÁC MÔ HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ DEMO CHƯƠNG TRÌNH NHẬN DẠNG ĐỘNG TAM GI ÁC –T Ứ GIÁC Giảng viên phụ trách: PGS. TS. ĐỖ VĂN NHƠN Học viên thực hiện: LÊ PHÚ QUÍ - CH1301108 TP. Hồ Chí Minh, 03 - 2014 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM LỜI CÁM ƠN Đầu tiên, em xin chân thành cám ơn thầy PGS.TS. Đỗ Văn Nhơn – người đã truyền đạt cho em những kiến thức quý báu trong môn Biểu diễn tri thức và suy luận. Tiếp theo, em xin gửi lời cám ơn đến các thầy cô ở các khoa cũng như tại các phòng ban tại trường ĐH Công Nghệ Thông Tin đã tận tình giúp đỡ em trong thời gian học vừa qua. Do kiến thức có hạn cũng như kinh nghiệm nghiên cứu khoa học trên thực tế không nhiều nên bài làm của em không tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp quí báu của quí thầy cô. TpHCM, ngày 29 tháng 03 năm 2014 Lớp Cao học KHMT khóa 8 Lê Phú Quí HVTH: Lê Phú Quí ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… HVTH: Lê Phú Quí ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM Mục lục I. Tri thức và biểu diễn tri thức 1 1.1. Khái niệm tri thức 1 1.2. Khái niệm về biểu diễn tri thức 1 1.3. Các dạng tri thức 2 II. Các mô biểu diễn tri thức 2 2.1. Biểu diễn tri thức sử dụng luật dẫn xuất (luật sinh) 2 2.1.1. Khái niệm 2 2.1.2 Cơ chế suy luận trên các luật sinh 4 2.1.3 Ưu điểm và nhược điểm của biểu diễn tri thức bằng luật 8 2.2. Mạng suy diễn tính toán 9 2.2.1 Khái niệm 9 2.2.2. Các quan hệ 9 2.2.3 Mạng tính toán và các kí hiệu 10 2.2.4 Bài toán trên mạng suy diễn tính toán 11 2.2.5 Ưu điểm & khuyết điểm của mạng suy diễn tính toán 11 2.3. Biểu diễn tri thức bằng Frame 12 2.3.1 Khái niệm 12 2.3.2 Cấu trúc của frame 13 2.4 Mô hình COKB 15 2.4.1 Định nghĩa về mô hình COKB 15 2.4.2 Tổ chức cơ sở tri thức theo COKB 16 2.4.3 Sơ đồ tổ chức cơ sở tri thức 16 2.4.4 Ngôn ngữ đặc tả theo mô hình COKB 17 2.4.5 Các loại sự kiện trong mô hình COKB 17 2.4.6 Định nghĩa các bước giải cho mô hình COKB 20 2.4.7 Ưu điểm của mô hình COKB 21 III. Demo chương trình nhận dạng tam giác và tứ giác 23 HVTH: Lê Phú Quí ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM 3.1 Giới thiệu 23 3.2 Mô hình suy diễn 23 3.3 Tri thức 25 3.4 Cài đặt trên C# 26 IV. Tài liệu tham khảo 29 HVTH: Lê Phú Quí Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM I. Tri thức và biểu diễn tri thức 1.1. Khái niệm tri thức Tri thức không có định nghĩa chính xác bởi tri thức là một khái niệm trừu tượng. Tuy nhiên vì phải tập hợp và xử lý được “tri thức” bằng máy tính nên ta cố gắng đưa ra định nghĩa về tri thức càng hình thức càng tốt. • Khái niệm: Tri thức là sự hiểu biết về một lĩnh vực của vấn đề. • Lĩnh vực: Miền chủ đề được chú trọng. • Tri thức: Thường bao gồm các khái niệm, các loại sự kiện, các luật. Ví dụ: • Kiến thức về y học và khả năng chuẩn đoán bệnh là tri thức. • Biết một tam giác có các yếu tố nào cùng với các công thức liên quan giữa các yếu tố là tri thức. • Biết các dạng cấu trúc dữ liệu thường dùng trong lập trình cùng với các thuật toán xử lý cơ bản trên các cấu trúc là tri thức. 1.2. Khái niệm về biểu diễn tri thức Biểu diễn tri thức (Knowledge Representation) là sự diễn đạt và thể hiện của tri thức dưới những dạng thích hợp để có thể tổ chức một hệ cơ sở tri thức của hệ thống. Trong tin học biểu diển tri thức là một phương pháp mã hóa tri thức sao cho máy tính có thể xử lí được chúng. Cũng như dữ liệu có nhiều cách khác nhau để biểu diễn tri thức trong máy tính. Tuy nhiên ta phải chọn một phương pháp nào phù hợp để đưa lên máy tính. Các công cụ cho việc biểu diễn tri thức đơn giản như: • Các cấu trúc dữ liệu cơ bản: Dãy danh sách, tập hợp, mẫu… • Các cấu trúc dữ liệu trừu tượng: ngăn xếp, hàng đợi. • Các mô hình toán học: đồ thị, cây… HVTH: Lê Phú Quí Trang 1 Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM • Các mô hình đối tượng. • Các ngôn ngữ đặc tả tri thức. Ví dụ: Kiến thức về một hình chữ nhật cần thiết cho việc giải bài toán có thể được biểu diễn gồm: • Một tập hợp các biến thực, mỗi biến đại diện cho một yếu tố của hình chữ nhật như chiều dài, chiều rộng. • Một tập hợp các công thức liên quan đến tính toán trên các yếu tố của hình chữ nhật. 1.3. Các dạng tri thức • Tri thức mô tả: Các khái niệm, các đối tượng cơ bản. • Tri thức cấu trúc: Các khái niện cấu trúc, các quan hệ, các đối tương phức hợp,… • Tri thức thủ tục: Các luật dẫn, các thủ tục xử lý, các chiến lược,… • Tri thức meta: tri thức về các dạng tri thức khác và cách sử dụng chúng II. Các mô biểu diễn tri thức 2.1. Biểu diễn tri thức sử dụng luật dẫn xuất (luật sinh) 2.1.1. Khái niệm Phương pháp biểu diễn tri thức bằng luật sinh được phát minh bởi Newell và Simon trong lúc hai ông đang cố gắng xây dựng một hệ giải bài toán tổng quát. Đây là một kiểu biểu diễn tri thức có cấu trúc. Ý tưởng cơ bản là tri thức có thể được cấu trúc bằng một cặp điều kiện – hành động : "NẾU điều kiện xảy ra THÌ hành động sẽ được thi hành". Chẳng hạn : NẾU đèn giao thông là đỏ THÌ bạn không được đi thẳng, NẾU máy tính đã mở mà không khởi động được THÌ kiểm tra nguồn điện, … Ngày nay, các luật sinh đã trở nên phổ biến và được áp dụng rộng rãi trong nhiều hệ thống trí tuệ nhân tạo khác nhau. Luật sinh có thể là một công cụ mô tả để giải quyết các vấn đề thực tế thay cho các kiểu phân tích vấn đề truyền thống. Trong trường hợp này, các luật được dùng như là những chỉ dẫn (tuy có thể không hoàn chỉnh) nhưng rất hữu ích để trợ giúp cho các quyết định trong quá trình tìm kiếm, từ đó làm giảm không gian tìm kiếm. HVTH: Lê Phú Quí Trang 2 Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM Một ví dụ khác là luật sinh có thể được dùng để bắt chước hành vi của những chuyên gia. Theo cách này, luật sinh không chỉ đơn thuần là một kiểu biểu diễn tri thức trong máy tính mà là một kiểu biễu diễn các hành vi của con người. Một cách tổng quát luật sinh có dạng như sau : Tùy vào các vấn đề đang quan tâm mà luật sinh có những ngữ nghĩa hay cấu tạo khác nhau : Trong logic vị từ : P1, P2, , Pn, Q là những biểu thức logic. Trong ngôn ngữ lập trình, mỗi một luật sinh là một câu lệnh. IF (P1 AND P2 AND AND Pn) THEN Q. Trong lý thuyết hiểu ngôn ngữ tự nhiên, mỗi luật sinh là một phép dịch : ONE → một. TWO → hai. JANUARY → tháng một Để biễu diễn một tập luật sinh, người ta thường phải chỉ rõ hai thành phần chính sau : Ví dụ : Cho 1 cơ sở tri thức được xác định như sau : Các sự kiện : A, B, C, D, E, F, G, H, K Tập các quy tắc hay luật sinh (rule) HVTH: Lê Phú Quí Trang 3 Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM 2.1.2 Cơ chế suy luận trên các luật sinh Suy diễn tiến : là quá trình suy luận xuất phát từ một số sự kiện ban đầu, xác định các sự kiện có thể được "sinh" ra từ sự kiện này. Sự kiện ban đầu : H, K Suy diễn lùi : là quá trình suy luận ngược xuất phát từ một số sự kiện ban đầu, ta tìm kiếm các sự kiện đã "sinh" ra sự kiện này. Một ví dụ thường gặp trong thực tế là xuất phát từ các tình trạng của máy tính, chẩn đoán xem máy tính đã bị hỏng hóc ở đâu. Ví dụ : Tập các sự kiện : • Ổ cứng là "hỏng" hay "hoạt động bình thường" • Hỏng màn hình. • Lỏng cáp màn hình. HVTH: Lê Phú Quí Trang 4 Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM • Tình trạng đèn ổ cứng là "tắt" hoặc "sáng" • Có âm thanh đọc ổ cứng. • Tình trạng đèn màn hình "xanh" hoặc "chớp đỏ" • Không sử dụng được máy tính. • Điện vào máy tính "có" hay "không" Tập các luật : • R1. Nếu ( (ổ cứng "hỏng") hoặc (cáp màn hình "lỏng")) thì không sử dụng được máy tính. • R2. Nếu (điện vào máy là "có") và ( (âm thanh đọc ổ cứng là "không") hoặc tình trạng đèn ổ cứng là "tắt")) thì (ổ cứng "hỏng"). • R3. Nếu (điện vào máy là "có") và (tình trạng đèn màn hình là "chớp đỏ") thì (cáp màn hình "lỏng"). Để xác định được các nguyên nhân gây ra sự kiện "không sử dụng được máy tính", ta phải xây dựng một cấu trúc đồ thị gọi là đồ thị AND/OR như sau : HVTH: Lê Phú Quí Trang 5 [...]... thông tin mặc định và dễ thực hiện các thao tác phát hiện các giá trị bị thiếu sót Bảng liệt kê các ưu khuyết của các phương pháp biễu diễn tri thức Ta nhận thấy mô hình biểu diễn tri thức bằng Frame” là mô hình biểu diễn tri thức tương đối đối hoàn thiện nhất trong tất cả các phương pháp Nhưng khuyết điểm của mô hình đó là khó lập trình và thiếu phần mềm hỗ trợ Trong khi ưu điểm của mô hình COKB là: •... chương trình nhận dạng tam giác và tứ giác 3.1 Giới thiệu Chương trình nhận dạng tam giác và tứ giác trong bài này sử dụng cơ sở tri thức người dùng dựa trên các sự kiện người dùng đưa vào thông qua các phiên hỏi đáp Chương trình này sẽ sử dụng một suy diễn thích hợp để kết hợp các sự kiện người dùng đưa vào đó với các luật đã được xây dựng sẵn để tìm được mục tiêu thích hợp Kiến trúc chương trình Một... nó (Các thuộc tính này được xây dựng sẵn trong phần cơ sở tri thức) • Đối với mỗi thuộc tính, chương trình sẽ ghi nhận giá trị có hay không có thuộc tính đó thông qua câu trả lời của người dùng, và đưa ra kết luận về hình đó dựa trên các đặc tính mà nó có • Chương trình sử dụng suy diễn tiến dựa trên các luật để tìm được đáp án Biểu diễn tri thức: Tri thức của chương trình nhận dạng tam giác và tứ giác. .. thiết kế các mô un truy cập cơ sở tri thức • Thích hợp cho việc thiết kế một cơ sở tri thức với các khái niệm có thể được biểu diễn bởi các đối tượng tính toán • Tiện lợi cho việc thiết kế các mô un 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 Với những ưu điểm trên mô hình COKB là mô hình lý tưởng để biểu diễn tri thức thay... cho các mô hình biểu diễn tri thức thông thường Ngoài ra, HVTH: Lê Phú Quí Trang 22 Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM với sự hỗ trợ của công cụ Maple phần mềm đại số tính toán là ngôn ngữ lập trình chính đã hỗ trợ một phần rất lớn cho mô hình COKB Và dựa vào mô hình COKB được trình bày ở trên sẽ là nền tảng để xây dựng cho đề tài sẽ được trình bày vào chương tiếp theo III Demo chương trình. .. của các phương pháp biểu diễn tri thức: P.Pháp Ưu điểm Nhược điểm Luật sinh Cú pháp đơn giản, dễ hiểu, diễn dịch đơn giản, tính đơn thể cao, linh động (dễ điều chỉnh) Rất khó theo dõi sự phân cấp, không hiệu quả trong những hệ thống lớn, không thể biểu diễn được mọi loại tri thức, rất yếu trong việc biểu diễn các tri thức dạng mô tả, có cấu trúc Mạng ngữ nghĩa Dễ theo dõi sự phân cấp, sẽ dò theo các. .. suy diễn tính toán 2.2.1 Khái niệm Mạng tính toán là một dạng biểu diễn tri thức có thể dùng biểu diễn các tri thức về các vấn đề tính toán và được áp dụng một cách có hiệu quả để giải một số dạng bài toán Mỗi mạng tính toán là một mạng ngữ nghĩa chứa các biến và những quan hệ có thể cài đặt và sử dụng được cho việc tính toán Chúng ta xét một mạng tính toán gồm một tập hợp các biến cùng với một tập các. .. kí tự : chữ, số và các ký tự đặc biệt • Từ vựng : từ khóa và tên • Các kiểu dữ liệu : Các kiểu dữ liệu cơ bản và các loại có cấu trúc • Các biểu thức và câu • Các câu lệnh • Cú pháp quy định cho các thành phần của mô hình COKB 2.4.5 Các loại sự kiện trong mô hình COKB Sự kiện loại 1: Sự kiện thông tin về loại của đối tượng Cấu trúc sự kiện: [, ] Ví dụ: Tam giác cân ABC được... sở tri thức Mối liên hệ về cấu trúc thông tin trong cơ sở tri thức có thể được minh hoạ trên sơ đồ sau đây: HVTH: Lê Phú Quí Trang 16 Lớp Cao học KHMT Khóa 8 ĐH CNTT – ĐHQG TP.HCM Hình 2-: Sơ đồ tổ chức theo mô hình COKB 2.4.4 Ngôn ngữ đặc tả theo mô hình COKB Ngôn ngữ đặc tả theo mô hình COKB được xây dựng để biểu diễn cho các tri thức có dạng COKB Ngôn ngữ này bao gồm các thành phần : • Tập hợp các. .. gồm tập các sự kiện (gồm các đặc điểm của tam giác và tứ giác) , tập luật và các câu hỏi cho người dùng • Các sự kiện được biểu diễn trong file text Events.txt gồm 2 phần Attribute và Value  Ví dụ cho các sự kiện:”7.Có 1 góc bằng 60 độ”; “8.Có 1 góc không bằng 60 độ”; “9.Có 2 cạnh song song ”; “10.Không có 2 cạnh song song”… • Các luật được biểu diễn trong file Rules.txt gồm 2 mệnh đề mỗi luật, dạng luật . TP.HCM Mục lục I. Tri thức và biểu diễn tri thức 1 1.1. Khái niệm tri thức 1 1.2. Khái niệm về biểu diễn tri thức 1 1.3. Các dạng tri thức 2 II. Các mô biểu diễn tri thức 2 2.1. Biểu diễn tri thức sử dụng. NGHỆ THÔNG TIN  BÀI THU HOẠCH MÔN BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ SUY LUẬN TÌM HIỂU CÁC MÔ HÌNH BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ DEMO CHƯƠNG TRÌNH NHẬN DẠNG ĐỘNG TAM GI ÁC –T Ứ GIÁC Giảng viên phụ trách: PGS trúc, các quan hệ, các đối tương phức hợp,… • Tri thức thủ tục: Các luật dẫn, các thủ tục xử lý, các chiến lược,… • Tri thức meta: tri thức về các dạng tri thức khác và cách sử dụng chúng II. Các