Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Mô hình biểu diễn tri thức Mạng Các Đối Tượng Tính Toán Và Ứng dụng giải bài toán hình học trên một số đối tượng hình học cơ bản

36 776 3
Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Mô hình biểu diễn tri thức Mạng Các Đối Tượng Tính Toán Và Ứng dụng giải bài toán hình học trên một số đối tượng hình học cơ bản

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI THU HOẠCH MÔN: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI: Mô hình biểu diễn tri thức Mạng Các Đối Tượng Tính Toán Và Ứng dụng giải bài toán hình học trên một số đối tượng hình học cơ bản Ging viên phụ trách: GS.TSKH. Hoàng Kiếm Học viên thực hiện: LÂM HÀN VŨ Mã học viên: CH1301119 TP. HỒ CHÍ MINH, THÁNG 10/2014 MỤC LỤC Trang 4 LỜI NÓI ĐẦU Để có thể hoàn thành tốt bài báo cáo, trước tiên tôi gởi lời chân thành cảm ơn đến PGS. TSH. Hoàng Kiếm đã tận tình giảng dạy và giúp đỡ trong thời gian thực hiện bài tiểu luận. Xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, cảm ơn các anh chị, bạn bè, những người luôn sát cánh, động viên tôi trên bước đường học tập cũng như trong cuộc sống. Xin chân thành biết ơn sự tận tình dạy dỗ và sự giúp đỡ của tất cả quý thầy cô tại trường Đại học Công Nghệ Thông Tin, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Khoa học Máy tính, cảm ơn các thầy cô thuộc bộ phận quản trị thiết bị đã tạo điều kiện thuận lợi về mặt tinh thần, điều kiện học tập trong quá trình học tập môn học. Tất cả các kiến thức mà nhà trường và quý thầy cô đã truyền đạt là hành trang to lớn để tôi mang theo trên con đường học tập, làm việc và nghiên cứu cũng như trong quá trình hoàn thiện nhân cách của mình. TP. HCM, ngày 10 tháng 10 năm 2014 Học viên Lâm Hàn Vũ GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 5 I. MỞ ĐẦU 1. TỔNG QUAN VỀ BIỂU DIỄN TRI THỨC Ngày nay khoa học máy tính và Công nghệ Thông tin phát triển mạnh mẽ, thâm nhập vào mọi lĩnh vực hoạt động của con người. Trí tuệ Nhân tạo là một lĩnh vực của khoa học máy tính nhằm nghiên cứu phát triển các hệ thống ngày càng thông minh hơn, hỗ trợ tốt hơn cho hoạt động xử lý thông tin và xử lý tri thức, tính toán và điều khiển, Có thể kể đến một số lĩnh vực áp dụng của Trí tuệ Nhân tạo như: − Các trò chơi và lý thuyết tìm kiếm heuristic. − Các hệ chuyên gia. − Mô phỏng các hành vi và hoạt động thông minh của con người. − Robotics. − Máy học, đặc biệt là việc khai khoáng dữ liệu để tìm ra tri thức. − Xử lý song song và phân tán, các hệ lập kế hoạch thông minh. Trong quá trình phân tích và thiết kế các hệ thống Trí tuệ Nhân tạo người ta quan tâm đến 2 vấn đề cơ bản nhất là: − Biểu diễn tri thức. − Phương pháp và kỹ thuật tìm kiếm hay suy diễn. Đối với các hệ giải bài toán dựa trên tri thức (hay một cơ sở tri thức) như các hệ chuyên gia, các hệ giải toán tự động hay bán tự động, thì việc biểu diễn tri thức và chiến lược tìm kiếm đóng vai trò quyết định trong quá trình xây dựng và cài đặt hệ thống. Như vậy, nghiên cứu và phát triển các mô hình biểu diễn tri thức và suy diễn tự động trên tri thức giữ một địa vị rất quan trọng trong khoa học máy tính cũng như trong Trí tuệ Nhân tạo. Các kết quả nghiên cứu về biểu diễn tri thức và suy luận tự động dựa trên tri thức sẽ là cơ sở và là công cụ cho việc xây dựng các hệ chuyên gia, các hệ giải bài toán dựa trên tri thức và các hệ cơ sở tri thức. Cho tới nay đã có nhiều phương pháp biểu diễn tri thức khác nhau được các chuyên gia nghiên cứu và đề xuất. Chúng ta có thể tham khảo GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 6 các phương pháp biểu diễn tri thức này trong các sách về Trí tuệ Nhân tạo như trong [1], [2], [3] và [4]. Người ta có thể phân loại các phương pháp biểu diễn tri thức thành 4 loại như sau: − Loại 1: Biểu diễn logic như phương pháp biểu diễn tri thức theo logic vị từ cấp 1. − Loại 2: Biểu diễn tri thức thủ tục như phương pháp biểu diễn tri thức dạng hệ luật dẫn. − Loại 3: Biểu diễn tri thức dạng mạng như mạng ngữ nghĩa. − Loại 4: Biểu diễn tri thức theo cấu trúc như các frames và các object (đối tượng). Mỗi phương pháp biểu diễn tri thức đều có ưu nhược điểm của nó và có các công cụ lập trình có thể sử dụng cho việc cài đặt các biểu diễn và xử lý. Chẳng hạn như các ngôn ngữ lập trình PROLOG và LISP có thể sử dụng tiện lợi cho việc cài đặt xử lý các biểu diễn tri thức theo logic vị từ. Các biểu diễn cấu trúc có thể sử dụng các ngôn ngữ C, C++ hay Java cho việc cài đặt. Tuy nhiên, mỗi công cụ lập trình cũng có những ưu nhược điểm của nó. Cùng với các phương pháp biểu diễn tri thức, các nhà nghiên cứu cũng đề xuất một số phương pháp suy luận và kỹ thuật suy diễn để làm cơ sở cho việc xây dựng các động cơ suy diễn trong các hệ chuyên gia và các hệ giải bài toán dựa trên tri thức. Một số phương pháp suy diễn chung như suy diễn tiến, suy diễn lùi, suy diễn kết hợp tiến và lùi, suy diễn với các heuristics. 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ GIẢI TOÁN VÀ PHẠM VI TIỂU LUẬN Giáo dục đóng một vai trò rất quan trọng trong việc xây dựng và phát triển đất nước. Đầu tư cho lĩnh vực giáo dục luôn được đặt lên hàng đầu. Những năm gần đây, việc tin học hóa cho phương pháp học tập và giảng dạy trong giáo dục đang được đầu tư và đẩy mạnh. Với sự phát triển như vũ bão của tin học thì việc ứng dụng tin học vào các ngành khoa học khác đang phát triển một cách song song. Đặc GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 7 biệt, với toán học là một ngành khoa học được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực khác nhau của cuộc sống như kinh doanh, quản lý, giáo dục… thì việc ứng dụng tin học trong toán học mang lại ý nghĩa vô cùng quan trọng. Hiện nay trên thế giới đã có một số phần mềm dành cho toán học. Một số phần mềm chuyên dụng như: vẽ đồ thị Graph, Geometry, Mathprof …đến các phần mềm toán học được gọi là “siêu mạnh” như Maple, Mathematica…Các phần mềm toán học này đã giúp ích khá nhiều trong việc học toán cũng như giải toán, tuy nhiên chúng cũng còn một số hạn chế sau: − Một số phần mềm chỉ hỗ trợ việc nh toán đơn giản (nh toán số học, nh toán trên các đối tượng cơ bản,…) hay chỉ cung cấp một số công cụ hỗ trợ một yêu cầu cụ thể nào đó (vẽ đồ thị, cung cấp các công thức toán học,…). − Một số phần mềm tốt hơn thì hỗ trợ thao tác trên các đối tượng trừu tượng như ma trận, vector, đạm hàm, ch phân,…nhưng chúng chỉ dừng lại ở việc đưa ra kết quả hoặc nếu có chỉ là một số bước hướng dẫn nhưng phức tạp. Chính vì vậy, việc xây dựng một chương trình hỗ trợ việc học và giải toán thật sự có ý nghĩa. Trong phạm vi của một bài tiểu luận, tôi xin trình bày 2 mô hình biểu diễn tri thức, đó là Mạng Tính Toán và Mạng Các Đối Tượng Tính Toán. Từ đó ứng dụng nó vào việc xây dựng 1 gói phần mềm hỗ trợ giải bài toán hình học trên một số đối tượng hình học cơ bản. Chẳng hạn với bài toán: Cho tam giác ABC cân tại A có góc A=30 0 . Bên dưới cạnh BC của tam giác ABC có hình vuông BEFH và hình chữ nhật ECDF như hình vẽ. Biết hình chữ nhật ECDF có diện tích bằng 30, chiều dài bằng 5. Tính diện tích của tam giác ABC. GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 8 Với yêu cầu bài toán như trên, ta có quy ước nhập dữ liệu đầu vào như sau: Và gói phần mềm sẽ cho kết quả: GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 9 GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 10 II. MÔ HÌNH MẠNG TÍNH TOÁN 1. ĐỊNH NGHĨA Mạng nh toán bao gồm: + Một tập hợp các biến M M = {x 1 , x 2 , , x n } + Một tập hợp các quan hệ (nh toán) F trên các biến. F = {f 1 , f 2 , , f m } Đối với mỗi f ∈ F, ta ký hiệu M(f) là tập các biến có liên hệ trong quan hệ f. Dĩ nhiên M(f) là một tập con của M: M(f) ⊆ M. Nếu viết f dưới dạng: f : u(f) → v(f) thì ta có M(f) = u(f) ∪ v(f). Ví dụ 2.1: Quan hệ f giữa 3 góc A, B, C trong tam giác ABC cho bởi hệ thức: A+B+C = 180 (đơn vị: độ) Ta có M(f) = {A, B, C} Ví dụ 2.2: Quan hệ f giữa nửa chu vi p với các độ dài của 3 cạnh a, b, c: 2*p = a + b + c Ta có M(f) = {a, b, c, p} Ví dụ 2.3: Mạng suy diễn cho một hình chữ nhật. Việc tính toán trên một hình chữ nhật liên quan đến một số yếu tố của hình chữ nhật như sau: b 1 , b 2 : hai cạnh của hình chữ nhật; d : đường chéo của hình chữ nhật; S : diện tích của hình chữ nhật; p : chu vi của hình chữ nhật; GVHD: GS. TSKH. Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ [...]... O2.a} IV ỨNG DỤNG GIẢI BÀI TOÁN HÌNH HỌC TRÊN MỘT SỐ ĐỐI TƯỢNG HÌNH HỌC CƠ BẢN Sau khi tìm hiểu 2 mô hình Mạng Tính Toán và Mạng Các Đối Tượng Tính Toán, phần này sẽ trình bày việc ứng dụng 2 mô hình này trong việc cài đặt gói phần mềm hỗ trợ Giải bài toán hình học trên một số đối tượng hình học cơ bản 1 MÔ TẢ BÀI TOÁN Gói phần mềm giải bài toán dựa trên một số đối tượng hình học cơ bản (trên các loại... minh, các mô hình biểu diễn tri thức, tổ chức tri thức và các bộ suy diễn dựa trên cơ sở tri thức 2 mô hình biểu diễn tri thức đã được tìm hiểu: 1 Mô hình mạng đối tượng tính toán gồm: + Một tập hợp các biến M M = {x1, x2, , xn} + Một tập hợp các quan hệ (tính toán) F trên các biến GVHD: GS TSKH Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 34 F = {f1, f2, , fm} 2 Mô hình mạng các đối tượng tính toán cơ bản: ... KẾT LUẬN 1 CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Mục tiêu của bài tiểu luận là tiếp cận và xây dựng gói phần mềm (package) hỗ trợ giải bài toán hình học trên một số đối tượng hình học cơ bản (tam giác, hình chữ nhật, hình vuông) giúp các em học sinh (lớp 6) trong việc giải một số bài toán hình học đơn giản Với mục tiêu này, bài tiểu luận đạt được một số kết quả nhất định sau: • Khảo sát và nghiên cứu các hệ giải toán. .. giải toán thông minh trên môi trường lập trình symbolic (lập trình tính toán hình thức) Qua đó thấy được việc biểu diễn và xử lý các đối tượng toán học trên các ngôn ngữ lập trình thông dụng sẽ gặp nhiều khó khăn và mang lại độ chính xác không cao so với việc biểu diễn các đối tượng toán học trên môi trường lập trình symbolic Từ việc tìm hiểu trên kết hợp với mô hình mạng các đối tượng tính toán, bài tiểu. .. (áp dụng f2) bước 3: Xác định S III (áp dụng f9) MÔ HÌNH MẠNG CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN 1 ĐỊNH NGHĨA Mạng các đối tượng tính toán bao gồm: + Một tập hợp các đối tượng tính toán O = {O1, O2, , On} + Một tập hợp các quan hệ giữa các đối tượng F = {f1, f2, , fm} Trong đó, mỗi Oi có một tập biến và các quan hệ tính toán nội tại làm cơ sở cho sự thiết lập các hành vi của đối tượng, hay Oi được biểu diễn. .. bản: + Một tập hợp các đối tượng tính toán O = {O1, O2, , On} + Một tập hợp các quan hệ giữa các đối tượng F = {f1, f2, , fm} Hai mô hình này có thể áp dụng trên các lĩnh vực khác về biểu diễn – xử lý tri thức, xây dựng các hệ giải toán trên máy tính như: biểu diễn tri thức cho bài toán giải tam giác, • bài toán vật lý cho điện một chiều… Tìm hiểu và nghiên cứu về lập trình trí tuệ nhân tạo, các hệ... một số quan hệ hay đối tượng trong lời giải GVHD: GS TSKH Hoàng Kiếm Học viên: Lâm Hàn Vũ Trang 22 Việc tìm lời giải cho bài toán là việc tìm ra một dãy các quan hệ hay các đối tượng để có thể áp dụng tính ra được B từ A Điều này cũng có nghĩa là tìm ra được một quá trình tính toán để giải quyết bài toán  Lời giải cho bài toán A → B trên mạng đối tượng tính toán (M,F) Thuật toán 1: Tìm lời giải cho bài. .. là một mạng tính toán (M, F) với M là một danh sách chứa các thuộc tính của một đối tượng tính toán, F là một danh sách chứa các công thức của từng đối tượng Ví dụ: M và F trong 1 tam giác thường 3 MÔ SỐ QUY ƯỚC TRONG GÓI PHẦN MỀM 3.1 Quy ước cho các đối tượng hình học cơ bản  Tam giác Giả sử ta có tam giác ABC: Ta có các quy ước: + A, B, C: các góc trong tam giác + a, b, c: tương ứng là các cạnh đối. .. là biến cần tính 2 CÁC VẤN ĐỀ Cho một mạng các đối tượng tính toán (O, F), trong đó O là tập hợp các đối tượng tính toán và F là tập hợp các quan hệ giữa các đối tượng Xét một tập hợp biến M trên mạng: M(O) ⊇ M ⊇ M(F) Giả sử có một tập biến A ⊆ M đã xác định và B là một tập biến bất kỳ trong M  Các vấn đề đặt ra 1 Có thể xác định được tập B từ tập A nhờ các quan hệ trong F và các đối tượng thuộc O... nhất khi nó có số bước suy diễn thấp nhất, tức là số quan hệ suy diễn áp dụng trong suy diễn là ít nhất  Lời giải cho bài toán A → B trên mạng tính toán (M,F) Thuật toán 1: Tìm một lời giải cho bài toán A→ B Nhập: + Mạng tính toán (M,F) + Tập giả thiết A ⊆ M + Tập biến cần tính B ⊆ M Xuất: Lời giải cho bài toán A → B Thuật toán: 1 Solution ← empty; // Solution là dãy các quan hệ sẽ áp dụng 2 if B ⊆ . ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÀI THU HOẠCH MÔN: CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI: Mô hình biểu diễn tri thức Mạng Các Đối Tượng Tính Toán Và Ứng. Các kết quả nghiên cứu về biểu diễn tri thức và suy luận tự động dựa trên tri thức sẽ là cơ sở và là công cụ cho việc xây dựng các hệ chuyên gia, các hệ giải bài toán dựa trên tri thức và các. dựng một chương trình hỗ trợ việc học và giải toán thật sự có ý nghĩa. Trong phạm vi của một bài tiểu luận, tôi xin trình bày 2 mô hình biểu diễn tri thức, đó là Mạng Tính Toán và Mạng Các Đối

Ngày đăng: 20/05/2015, 08:39

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • LỜI NÓI ĐẦU

  • I. MỞ ĐẦU

    • 1. TỔNG QUAN VỀ BIỂU DIỄN TRI THỨC

    • 2. TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ GIẢI TOÁN VÀ PHẠM VI TIỂU LUẬN

  • II. MÔ HÌNH MẠNG TÍNH TOÁN

    • 1. ĐỊNH NGHĨA

    • 2. CÁC VẤN ĐỀ

    • 3. VÍ DỤ

  • III. MÔ HÌNH MẠNG CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN

    • 1. ĐỊNH NGHĨA

    • 2. CÁC VẤN ĐỀ

    • 3. VÍ DỤ

  • IV. ỨNG DỤNG GIẢI BÀI TOÁN HÌNH HỌC TRÊN MỘT SỐ ĐỐI TƯỢNG HÌNH HỌC CƠ BẢN

    • 1. MÔ TẢ BÀI TOÁN

    • 2. TỔ CHỨC CƠ SỞ TRI THỨC

    • 3. MÔ SỐ QUY ƯỚC TRONG GÓI PHẦN MỀM

      • 3.1. Quy ước cho các đối tượng hình học cơ bản

      • 3.2. Quy ước cho tên các đối tượng hình học cơ bản

    • 4. CÀI ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM

  • V. KẾT LUẬN

    • 1. CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

    • 2. HẠN CHẾ & HƯỚNG PHÁT TRIỂN

  • Tài liệu tham khảo

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan