Sử dụng mạng ngữ nghĩa trong bài toán điều chế chất hóa học cân bằng phản ứng hóa học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG LỜI CẢM ƠN TIN ************* Lời em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy giáo PGS. TS. Bùi Thế Hồng trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho em hoàn thành khóa luận này. ĐOÀN TRUNG ĐỨC Em xin chân thành cảm ơn thầy, cô giáo khoa Công nghệ Thông tin, thầy cô giáo trường giảng dạy giúp đỡ em năm học vừa qua. Chính thầy, cô giáo xây dựng cho chúng em kiến thức tảng kiến thức chuyên môn để em hoànSỬ thànhDỤNG khóa luận MẠNG tốt nghiệp vàNGỮ chuẩn bịNGHĨA cho công việc TRONG sau này. BÀI CHẾ CuốiTOÁN em xinĐIỀU bày tỏ lòng biết ơnCHẤT tới gia đìnhHÓA bạn bèHỌC giúp đỡ động viên em nhiều suốt trình học tập để em thực tốt CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HÓA HỌC khóa luận này. Do kiến thức thời gian hạn chế nên khóa luận không tránh khỏi thiếu sót. Kính mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để khóa luận hoànTỐT thiện hơn. KHÓA LUẬN NGHIỆP ĐẠI HỌC Hà Nội, tháng 05 năm 2015 Chuyên ngành: Khoa học máy tính Sinh viên Đoàn Trung Đức HÀ NỘI – 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ************* ĐOÀN TRUNG ĐỨC SỬ DỤNG MẠNG NGỮ NGHĨA TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU CHẾ CHẤT HÓA HỌC CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HÓA HỌC KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Chuyên ngành: Khoa học máy tính Người hướng dẫn khoa học PGS. TS. BÙI THẾ HỒNG HÀ NỘI – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tên em là: ĐOÀN TRUNG ĐỨC Sinh viên lớp: K37 – CNTT, khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2. Em xin cam đoan: 1. Đề tài: “Sử dụng mạng ngữ nghĩa toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học” nghiên cứu riêng em, hướng dẫn thầy giáo PGS. TS. Bùi Thế Hồng. 2. Khóa luận hoàn toàn không chép tác giả khác. Nếu sai em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 05 năm 2014 Người cam đoan Đoàn Trung Đức MỤC LỤC MỞ ĐẦU . CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ BIỂU DIỄN TRI THỨC . 1.1. Khái niệm tri thức 1.2. Cấu trúc hệ giải toán dựa tri thức 1.3. Khái niệm biểu diễn tri thức . 1.4. Một số mô hình biểu diễn tri thức 1.5. Các phương pháp biểu diễn tri thức 17 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TRI THỨC 18 2.1. Phương pháp biểu diễn tri thức Logic mệnh đề 18 2.2. Biểu diễn tri thức luật sản xuất (luật sinh) 21 2.3. Biểu diễn nhờ ba liên hợp OAV 28 2.4. Biểu diễn tri thức FRAME . 29 2.5. Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa 36 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG MẠNG NGỮ NGHĨA TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU CHẾ CHẤT HOÁ HỌC – CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC . 48 3.1. Phát biểu toán . 48 3.2. Xây dựng chương trình 49 3.2.1. Sử dụng mạng ngữ nghĩa để giải toán 49 3.2.2. Mạng ngữ nghĩa sử dụng mảng chiều 50 3.2.3. Mạng ngữ nghĩa sử dụng mảng chiều 52 3.2.4. Thiết kế chương trình . 53 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Cấu trúc hệ giải toán thông minh Hình 2.1. Đồ thị AND/OR 24 Hình 2.2. Mô tả đối tượng ba liên hợp 28 Hình 2.3. Frame mô tả xe . 31 Hình 2.4. Cấu trúc phân cấp loại hình hình học 32 Hình 2.5. Hình tròn 32 Hình 2.6. Hình chữ nhật . 33 Hình 2.7. Hình thoi . 33 Hình 2.8. Hình vuông k vòng tròn nội tiếp c 34 Hình 2.9. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ trực quan 36 Hình 2.10. Sử dụng mạng ngữ nghĩa xử lý ngôn ngữ tự nhiên 39 Hình 2.11. Đồ thị thể tri thức “sẻ loài chim có cánh biết bay”39 Hình 2.12. Đồ thị thể “chim loài động vật đẻ trứng” “cánh cụt loài chim biết lặn” 40 Hình 3.1. Form hình điều chế chất hóa học . 53 Hình 3.2. Form hình cân phản ứng hóa học (Phản ứng oxi hóa – khử) 54 Hình 3.3. Form điều chế chất FeSO4 54 Hình 3.4. Form cân phản ứng hóa học . 55 Hình 3.5. Form phản ứng có chất hóa học tổ hợp chất khử 55 MỞ ĐẦU 1. Lý chọn đề tài Vai trò của công nghệ thông tin thời buổi công nghiệp hoá, đại hoá đất nước phủ nhận, nhiên việc ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực ứng dụng để khai thác hết mạnh ngành công nghệ thông tin câu hỏi lớn. Việc ứng dụng tri thức nhân loại vào ngành công nghệ thông tin để góp phần đưa lời giải cho nhiều vấn đề khó tri thức xây dựng thành hệ thống hoàn chỉnh để ứng dụng nhiều ngành khác hỗ trợ công nghệ thông tin. Việc chuyển đổi tri thức thành hệ thống thực hiện, tri thức ứng dụng rộng rãi trình phát triển xã hội. Nâng cao chất lượng giảng dạy môn Hóa học nhiệm vụ hàng đầu giáo viên đứng lớp. Kết giảng dạy giáo viên ảnh hưởng đến chất lượng, kết giáo dục nhà trường. Do cần phải có giải pháp để nâng cao chất lượng giảng dạy môn Hóa học. Vì vậy, việc áp dụng công nghệ thông tin vào giảng dạy vô cần thiết. Mạng ngữ nghĩa dạng công cụ dùng để biểu diễn tri thức với tính chất loại công cụ mạng ngữ nghĩa thích hợp cho việc biểu diễn tri thức dạng dự đoán tính toán dựa cở sở thông tin cố định. Chính em chọn đề tài “Sử dụng mạng ngữ nghĩa toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học” để làm khóa luận tốt nghiệp mình. 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng chương trình điều chế chất hóa học, cân phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng chương trình điều chế chất hóa học cân phản ứng hóa học môi trường Visual studio 2010, ngôn ngữ C#. - Ứng dụng mạng ngữ nghĩa vào toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học môn Hóa học trường THPT. 4. Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: - Giải toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa. Phạm vi nghiên cứu: - Nghiên cứu phương pháp biểu diễn tri thức. - Ứng dụng phương pháp biểu diễn tri thức vào giáo dục. 5. Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Ý nghĩa khoa học: - Ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực giáo dục, y tế . không xa lạ với thời đại ngày nay. Việc ứng dụng mạng ngữ nghĩa vào toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học chứng minh thêm tính đắn phương pháp biểu diễn tri thức. Ý nghĩa thực tiễn: - Chương trình thành công ứng dụng góp phần không nhỏ vào cách giảng dạy môn Hóa học trường THPT. - Ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác giảng dạy tạo cho giảng trở nên sáng tạo, mẻ. Người học cảm thấy hứng thú, dễ tiếp thu, đáp ứng yêu cầu lưu trữ liệu, tiết kiệm thời gian chi phí cho công việc. 6. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu lý luận: Nghiên cứu qua việc đọc sách, báo tài liệu liên quan nhằm xây dựng sở lý thuyết khóa luận biện pháp cần thiết để giải vấn đề khóa luận. Phương pháp chuyên gia: Tham khảo ý kiến chuyên gia để thiết kế chương trình phù hợp với yêu cầu thực tiễn. Nội dung xử lý nhanh đáp ứng yêu cầu ngày cao người sử dụng. Phương pháp thực nghiệm: Thông qua quan sát thực tế, yêu cầu sở, lý luận nghiên cứu kết đạt qua phương pháp trên. 7. Cấu trúc khóa luận Cấu trúc khóa luận phần lời cảm ơn, mở đầu, kết luận hướng phát triển, tài liệu tham khảo, khóa luận có nội dung sau: Chương 1: Tổng quan biểu diễn tri thức – Chương trình bày cho bạn biết khái niệm tri thức, biểu diễn tri thức, số mô hình biểu diễn tri thức phương pháp biểu diễn tri thức. Chương 2: Các phương pháp biểu diễn tri thức – Chương khóa luận trình phương pháp biểu diễn tri thức. Nêu rõ ưu điểm, nhược điểm, chế, ứng dụng ví dụ minh họa. Chương 3: Ứng dụng mạng ngữ nghĩa toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học – Chương viết xây dựng ứng dụng mạng ngữ nghĩa toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học ngôn ngữ C#. CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ BIỂU DIỄN TRI THỨC 1.1. Khái niệm tri thức Tri thức hiểu biết lý thuyết hay thực tế chủ đề hay lĩnh vực. Tri thức tổng biết nay, tri thức sức mạnh. Những người có tri thức tốt chuyên gia. Trong ngữ cảnh khoa học máy tính “dữ liệu nguyên liệu thô để xử lý” số, chữ cái, hình ảnh, âm . Thông tin tất người cảm nhận qua giác quan (chính xác, xem khái niệm Entropy độ đo thông tin, độ đo tin tức người đó). Nếu so số lượng (dữ liệu nhiều thông tin; thông tin nhiều tri thức). Có thể mô tả chúng theo dạng hình chóp. Người ta phân loại tri thức thành dạng sau: Tri thức thủ tục: Tri thức thủ tục tri thức mô tả cách giải vấn đề, quy trình xử lý công việc, lịch trình tiến hành thao tác . Các dạng tri thức thủ tục thường dùng luật, chiến lược, lịch trình. Ví dụ: IF xe máy không khởi động THEN kiểm tra bugi Tri thức khai báo: Cho biết vấn đề thấy nào. Loại tri thức bao gồm phát biểu đơn giản, dạng khẳng định logic sai. Tri thức khai báo danh sách khẳng định nhằm mô tả đầy đủ đối tượng hay khái niệm đó. Siêu tri thức mô tả tri thức tri thức: Loại tri thức giúp lựa chọn tri thức thích hợp số tri thức giải vấn đề. Các chuyên gia sử dụng tri thức để điều chỉnh hiệu giải vấn đề cách hướng lập luận miền tri thức có khả cả. Tri thức Heuristic: Mô tả “mẹo” để đẫn dắt tiến trình lập luận. Tri thức Heuristic gọi “tri thức nông cạn” không đảm bảo hoàn toàn xác kết giải vấn đề. Các chuyên gia thường dùng tri thức khoa học kiện, luật, . Sau chuyển chúng thành tri thức Heuristic để thuận tiện việc giải số toán. Tri thức có cấu trúc: Mô tả tri thức theo cấu trúc. Loại tri thức mô tả mô hình tổng quan hệ thống theo quan điểm hệ chuyên gia, bao gồm khái niệm, khái niệm đối tượng diễn tả chức mối liên hệ tri thức dựa theo cấu trúc. 1.2. Cấu trúc hệ giải toán dựa tri thức Hiệu chỉnh sở tri thức Giao Người sử dụng Bộ suy diễn Cơ sở tri thức diện Hệ thống giải thích Hình 1.1. Cấu trúc hệ giải toán thông minh Các thành phần hệ thống việc giải toán tổng quát miền tri thức: - Bộ suy diễn tri thức (Knowledge Base): Đây trái tim hệ thống, chứa kiến thức cần thiết việc giải toán. - Bộ suy diễn hay mô tả suy diễn: Bộ suy diễn áp dụng kiến thức lưu trữ sở tri thức để giải hay tìm lời giải cho toán đặt ra. Sự tách biệt suy diễn sở tri thức tách biệt quan trọng. Sự tách biệt: tính độc lập tương đối sở tri thức suy diễn. Cần có tách biệt vì: + Việc biểu diễn tri thức thực cách tự nhiên hơn, gần gũi với quan niệm người. + Các nhà thiết kế tập trung vào việc nắm bắt tổ chức sở tri thức phải vào chi tiết cài đặt máy tính. Công thức (5) kích hoạt (vì đỉnh S, c kích hoạt). Từ công thức (5) tính hC. Đỉnh hC kích hoạt. Giá trị hC tính. Thuật toán kết thúc. Về mặt chương trình, cài đặt mạng ngữ nghĩa giải toán tam giác mảng hai chiều A : Cột: ứng với công thức. Mỗi cột ứng với công thức tam giác khác (đỉnh hình chữ nhật). Dòng: ứng với yếu tố tam giác. Mỗi dòng ứng với yếu tố tam giác khác (đỉnh hình tròn). Phần tử A[i, j] = -1 nghĩa công thức ứng với cột j có yếu tố tam giác ứng với cột i. Ngược lại A[i,j] = 0. Để thực thao tác "kích hoạt" đỉnh hình tròn, đặt giá trị toàn dòng ứng với yếu tố tam giác 1. Để kiểm tra xem công thức có đủ n - yếu tố hay chưa (nghĩa kiểm tra điều kiện “đỉnh hình chữ nhật có cung nối với n đỉnh hình tròn mà n – đỉnh hình tròn kích hoạt”), việc lấy hiệu tổng số ô có giá trị tổng số ô có giá trị -1 cột ứng với công thức cần kiểm tra. Nếu kết n, công thức có đủ n – yếu tố. Trở lại mạng ngữ nghĩa cho. Quá trình kích hoạt diễn sau. Mảng biểu diễn mạng ngữ nghĩa ban đầu: 43 Khởi đầu: Đỉnh α, β, a đồ thị kích hoạt. Trên cột (1), hiệu (1+1+1 – (-1)) = nên dòng b kích hoạt. 44 Trên cột (4), hiệu (1+1+1 – (-1)) = nên dòng δ kích hoạt. Trên cột (2), hiệu (1+1+1 – (1)) = nên dòng c kích hoạt. 45 Trên cột (3), hiệu (1+1+1 – (-1)) = nên dòng S kích hoạt. Trên cột (5), hiệu (1+1 – (1)) = nên dòng hC kích hoạt. Khả hệ thống không dừng lại việc tính giá trị yếu tố cần thiết, với chút sửa đổi, chương trình đưa cách giải hình thức toán chí chọn cách giải hình thức tối ưu (tối ưu hiểu theo nghĩa cách giải sử dụng công thức đơn giản nhất). Sở dĩ nói cách suy luận ta toán tìm kiếm theo chiều rộng. Do đó, đạt đến kết quả, có 46 nhiều cách khác nhau. Để chọn giải pháp tối ưu, cần phải định nghĩa độ "phức tạp" công thức. Một tiêu chuẩn thường dùng số lượng phép nhân, chia, cộng, trừ, rút căn, tính sin, cos . áp dụng công thức. Các phép tính sin, cos rút có độ phức tạp cao nhất, nhân chia cuối cộng trừ. Cuối cải tiến lại phương pháp suy luận cách vận dụng thuật toán A với ước lượng h = để chọn “đường đi” tối ưu. Chọn ước lượng h= hai lý sau: + không gian toán nhỏ nên không cần phải giới hạn độ rộng tìm kiếm. + xây dựng ước lượng tương đối khó khăn, đặc biệt để hệ thống không đánh giá cao h. 47 CHƯƠNG 3. ỨNG DỤNG MẠNG NGỮ NGHĨA TRONG BÀI TOÁN ĐIỀU CHẾ CHẤT HOÁ HỌC – CÂN BẰNG PHẢN ỨNG HOÁ HỌC 3.1. Phát biểu toán Mạng ngữ nghĩa phương pháp biểu diễn tri thức phương pháp dễ hiểu nhất. Phương pháp biểu diễn tri thức dạng đồ thị, đỉnh đối tượng (khái niệm) cung cho biết mối quan hệ đối tượng (khái niệm) này. Ứng dụng mạng ngữ nghĩa giải toán có ý nghĩa lớn không mang tính trực quan mà biểu mối quan hệ rỏ ràng, qua phát sai lệch trình dẫn chứng cách dễ dàng. Bài toán phát biểu sau: Cho hợp chất hóa học ban đầu A, B, C…, dựa vào chất biết điều chế phương trình phản ứng theo yêu cầu. Bài toán đơn giản số lượng chất tham gia phản ứng số lượng nhỏ (khoảng chất). Nhưng với số lượng chất tham gia phản ứng lớn (nhiều chất) việc điều chế phương trình phản ứng thích hợp cân phương trình khó khăn nhiều thời gian, việc lưu trữ so sánh phức tạp. Ý tưởng giải toán xem chất nút, phương trình cạnh. Để điều chế phương trình phản ứng, từ đỉnh chứa hóa chất đầu vào, “men” theo cạnh hóa chất thích hợp, phản ứng với nhau. Danh sách chất có sẵn sở liệu, mở rộng tùy ý, danh sách hóa chất đầu vào đầu người dùng chọn form. Input: Các chất tham gia phản ứng xây dựng sẵn sở liệu. Output: Là phương trình phản ứng xảy chất phương trình cân phản ứng với nhau. Lưu ý: + Có thể chọn nhiều chất tác dụng với chương trình không thực chất không xảy phản ứng. 48 + Với phương trình không đủ chất để điều chế không phản ứng bôi đỏ kết luận không đủ nhiên liệu để điều chế. Những chất phản ứng phương tình phản ứng cân phương trình phản ứng. 3.2. Xây dựng chương trình 3.2.1. Sử dụng mạng ngữ nghĩa để giải toán Bài toán ví dụ: Từ quặng pyrit sắt (FeS2), nước biển (NaCl), không khí (O2) nước (H2O). Tìm phương trình phản ứng để điều chế chất FeSO4. Giả sử ta có mạng ngữ nghĩa để giải toán điều chế hình sau: FeS2 O2 (2) FeS2 + O2 → Fe2O3 + SO2 SO2 + O2 → SO3 (1) SO2 Fe2O3 SO3 Fe (3) Fe2O3 + H2 → Fe + H2O Fe + H2O + SO3 → FeSO4 + H2 (4) Cl2 H2 NaOH FeSO4 (5) NaCl Chú thích: NaCl + H2O → NaOH + H2 + Cl2 Chất tham gia Chất tạo thành Hình 3.1. Sử dụng mạng ngữ nghĩa để giải toán điều chế chất hóa học Bắt đầu: đỉnh FeS2, NaCl, O2 kích hoạt. Phương trình (1) kích hoạt. Từ (1) ta Fe2O3 SO2, đỉnh Fe2O3 SO2 kích hoạt. 49 Phương trình (2) kích hoạt. Từ (2) ta SO3, đỉnh SO3 kích hoạt. Phương trình (5) kích hoạt. Từ (5) ta H2, đỉnh H2 kích hoạt. Phương trình (4) kích hoạt. Từ (2) ta Fe, đỉnh Fe kích hoạt. Phương trình (3) kích hoạt. Từ (3) ta FeSO4. Chất FeSO4 điều chế, thuật toán kết thúc. 3.2.2. Mạng ngữ nghĩa sử dụng mảng chiều - Cột: ứng với phương trình phản ứng khác (đỉnh hình chữ nhật). - Dòng: ứng với hợp chất hóa học (gồm chất tham) (đỉnh hình eclipse). Phần tử M[i,j] = -1 nghĩa ứng với phương trình phản ứng cột j có hợp chất ứng với dòng i (hợp chất vế trái – chất tham gia). Và ngược lại M[i, j] = 0. Mảng biểu diễn mạng ngữ nghĩa ban đầu: (1) (2) (3) (4) (5) FeS2 -1 O2 -1 -1 SO2 -1 Fe2O3 -1 Fe -1 SO3 -1 H2O -1 -1 NaCl -1 H2 -1 Khởi đầu: chất FeS2, NaCl, O2, H2O kích hoạt. 50 (1) (2) (3) (4) (5) FeS2 O2 SO2 -1 Fe2O3 -1 Fe -1 SO3 -1 H2O NaCl H2 -1 Cột (1), tất dòng M[i, 1] > 0, nên chất Fe2O3, SO2 kích hoạt. Tương tự, cột (5), tất dòng M[i, 5] > 0, nên chất NaOH, H2, Cl2 kích hoạt. (1) (2) (3) (4) (5) FeS2 O2 SO2 Fe2O3 Fe -1 SO3 -1 H2O NaCl H2 Lặp lại bước tìm FeSO4. Ngược lại, trình lặp lại mà ô kích hoạt thuật toán dừng, không tìm lời giải. 51 3.2.3. Mạng ngữ nghĩa sử dụng mảng chiều Cũng tương tự cách cài đặt trên, sử dụng mảng chiều để lưu thông tin mạng ngữ nghĩa. Và danh sách L chứa chất vế trái (chất tham gia) tất phương trình phản ứng. L = {(1), (2), (3), (4), (5)} Mảng biểu diễn mạng ngữ nghĩa ban đầu: FeS2 O2 SO2 Fe2O3 Fe SO3 H2O NaCl H2 Khởi đầu: chất FeS2, NaCl, O2, H2O kích hoạt FeS2 O2 SO2 Fe2O3 Fe SO3 H2O NaCl H2 Lặp phương trình phản ứng (1) tới (5), ứng với phương trình, kiểm tra chất vế trái phương trình đó. Nếu tất giá trị lớn chất vế phải ứng với phương trình kích hoạt. Ở phương trình (1), vế trái FeS2 = 1, O2 = nên chất vế phải Fe2O3, SO2 kích hoạt. Loại bỏ phương trình (1) khỏi danh sách L. L = {(2), (3), (4), (5)} FeS2 O2 SO2 Fe2O3 Fe SO3 H2O NaCl H2 Tiếp đến kiểm tra phương trình (2), vế trái SO2 = 1, O2 = nên chất vế phải SO3 kích hoạt. Loại bỏ phương trình (2) khỏi danh sách L. L = {(3), (4), (5)} FeS2 O2 SO2 Fe2O3 Fe SO3 H2O NaCl H2 Kiểm tra phương trình (3), vế trái Fe = 0, H2O = 1, SO3= nên chất vế phải chưa kích hoạt. 52 L = {(3), (4), (5)} FeS2 O2 SO2 Fe2O3 Fe SO3 H2O NaCl H2 Lặp lại bước tìm FeSO4. Ngược lại, trình lặp lại mà phương trình bị loại duyệt hết danh sách L thuật toán dừng, không tìm lời giải. Sử dụng mảng chiều tiết kiệm không gian lưu trữ so với mảng chiều. Do đó, em sử dụng cài đặt mảng chiều cho chương trình demo Điều chế này. 3.2.4. Thiết kế chương trình - Giao diện chương trình Hình 3.1. Form hình điều chế chất hóa học 53 Hình 3.2. Form hình cân phản ứng hóa học (Phản ứng oxi hóa – khử) - Cách sử dụng chương trình * Chức điều chế chất hóa học: - Chọn chất tham gia có kiện toán vào ô Chất ban đầu. - Tiếp theo, chọn chất cần điều chế combox Chất cần điều chế. - Cuối cùng, nhấn nút Điều chế, kết trình điều chế thông qua phương trình phản ứng xuất listbox Quá trình điều chế. Hình 3.3. Form điều chế chất FeSO4 * Chức cân phản ứng hóa học (Phản ứng oxi – hóa khử): - Nhập phương trình phản ứng cần cân vào textbox. 54 Ví dụ: Fe + H2SO4 = Fe2(SO)4 + SO2 + H2O - Nhấn nút Cân kết xuất (nếu cân bằng). Trong chương trình demo này, thực cân phản ứng hóa học theo phương pháp cân electron. - Muốn thêm phương trình phản ứng vào sở liệu sử dụng cho chức Điều chế. Nhập phản ứng vào ô textbox (chọn nút cân cân bằng) nhấn nút thêm vào liệu. Hình 3.4. Form cân phản ứng hóa học Hình 3.5. Form phản ứng có chất hóa học tổ hợp chất khử 55 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1. Kết luận Việc ứng dụng công nghệ thông tin vào công tác giảng dạy nhằm nâng cao chất lượng giáo dục, đáp ứng yêu cầu lưu trữ liệu, tiết kiệm thời gian chi phí cho công việc cần thiết. Khóa luận có nhìn khái quát phương pháp biểu diễn tri thức xây dựng chương trình sử dụng mạng ngữ nghĩa toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học đạt kết sau: - Tìm hiểu tri thức, biểu diễn tri thức mô hình biểu diễn tri thức. - Các phương pháp biểu diễn tri thức. - Xây dựng chương trình sử dụng mạng ngữ nghĩa toán điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học. Khóa luận nghiên cứu lý thuyết mạng ngữ nghĩa dạng công cụ dùng để biểu diễn tri thức để thấy điểm mạnh phương pháp biểu diễn tri thức này. Với tính chất loại công cụ này, mạng ngữ nghĩa thích hợp cho việc biểu diễn tri thức dạng dự đoán tính toán dựa cở sở thông tin cố định nhằm khẳng định tính chất phương pháp biểu diễn tri thức vào xây dựng chương trình điều chế chất hóa học – cân phản ứng hóa học. Xây dựng chương trình ứng dụng trên, em dừng lại mức bản. Quá trình suy diễn để tìm phương trình phản ứng cần cho trình điều chế, phương trình chưa tối ưu (phản ứng có nguyên liệu đắt tiền thực tế, chưa nhận chất kết tủa .). 2. Hướng phát triển Hướng phát triển chương trình là: - Tối ưu phương trình phản ứng cần cho trình điều chế. - Kế thừa để phát triển thành toán nhận biết chất hóa học. 56 - Đồng thời, hoàn thiện chức cân phản ứng hóa học. Mặc dù cố gắng, kiến thức thời gian có hạn nên khó tránh khỏi thiếu sót. Vì em mong quý thầy, cô giáo bạn góp ý để em rút kinh nghiệm quý báu sau này. Em xin chân thành cảm ơn PGS. TS. Bùi Thế Hồng tận tình bảo, giúp đỡ em hoàn thành khóa luận này. 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO (1) Wikipedia – Bách khoa toàn thư mở – Lịch sử ngành Trí tuệ nhân tạo http://en.wikipedia.org/wiki/Artificial_intelligence (2) Heuristic search http://www.macs.hw.ac.uk/~alison/ai3notes/subsection2_6_2_3.html (3) Nguyễn Thanh Thuỷ (1996), Trí tuệ nhân tạo: Các phương pháp giải vấn đề kỹ thuật xử lý tri thức, Nxb Giáo dục. (4) Bùi Xuân Toại – Trương Gia Việt (Biên dịch) (2000, Phần II), Trí tuệ nhân tạo – Các cấu trúc chiến lược giải vấn đề – Nxb Thống kê. (5)violet.vn/uploads/resources/240/599635/preview.swf (6)voer.edu.vn/m/cac-phuong-phap-bieu-dien-dien-tri-thuc/a10d150a 58 [...]... bên trong Bản thân các câu chưa chứa đựng một nội dung nào cả, chưa mang một ý nghĩa nào cả Ngữ nghĩa của ngôn ngữ cho phép xác định ý nghĩa của các câu trong một miền nào đó của thế giới hiện thực Chẳng hạn, trong ngôn ngữ các biểu thức số học, dãy ký hiệu (x+y)*z là một câu viết đúng cú pháp Ngữ nghĩa của ngôn ngữ này cho phép hiểu rằng, nếu x, y, z, ứng với các số nguyên, ký hiệu “+” ứng với phép toán. .. thời việc xây dựng lại thuật toán là một việc tương đối khó khăn  phải bảo trì lại toàn bộ hệ thống Đối với các bài toán mà sử dụng nhiều các đối tượng tính toán bài toán trở nên phức tạp, việc giải quyết bài toán bằng mạng tính toán trở nên khó khăn cho người lập trình 1.5 Các phương pháp biểu diễn tri thức - Biểu diễn tri thức bằng Logic mệnh đề - Biểu diễn tri thức bằng luật sản xuất (luật sinh)... cách tổng quát và đáng tin cậy nhất Trong khi máy tính thất bại trong việc hiểu ngôn ngữ tự nhiên, thì con người được biết là gặp rất nhiều khó khăn trong việc học ngôn ngữ hình thức Ví dụ rất nhiều người sử dụng web thất bại trong việc dùng chính xác các toán tử vô cùng đơn giản trong các công cụ tìm kiếm Ngoài ra việc sử dụng các ngôn ngữ logic cũng gặp rất nhiều khó khăn Nhìn chung, kết quả hiển... tính dùng các loại ngôn ngữ hoàn toàn khác biệt đó là một trong những trở ngại lớn nhất trong việc giao tiếp giữa con người với máy tính Máy tính sử dụng các ngôn ngữ hình thức như ngôn ngữ lập trình hay ngôn ngữ logic trong khi con người thể hiện họ bằng ngôn ngữ tự nhiên Giải pháp đơn giản nhất cho vấn đề này là viết các chương trình máy tính sao cho chúng có khả năng xử lý ngôn ngữ tự nhiên sao cho... Solution_found then Bài toán không có lời giải; else Solution là một lời giải; Thuật toán: Tìm lời giải tốt nhất từ một lời giải S = [f1, f2, , fk] của bài toán H  G trên mạng tính toán (M, F) 1 D  f1, f2, , fm; 2 for i = m downto 1 do if D \ fi là một lời giải then D  D \ fi; 3 D là một lời giải tốt Trên mạng tính toán K = (M,F) Có nhiều trường hợp bài toán H  G có một lời giải S mà trong đó có... duy nhất A  M sao cho bài toán A  A giải được; tập A được gọi là bao đóng của A c Thuật toán Định lý 1: Cho một mạng tính toán K = (M, F) Các dòng sau đây tương đương nhau (i) Bài toán H  G giải được (ii) H G (iii) Tồn tại một danh sách các quan hệ S sao cho S(H)  G Thuật toán: Tìm một lời giải cho bài toán H  G 1 Solution  empty; // Solution là dãy các quan hệ sẽ áp dụng 2 if G  H then begin... nhiều quan hệ dẫn tới việc tính toán một số 15 biến thừa Do đó, cần xác định các biến thật sự cần thiết trong mỗi bước trong quá trình giải quyết bài toán Định lý sau đây cho thấy làm cách nào để phân tích một lời giải để xác định ra các biến cần thiết để tính toán trong từng bước Định lý 2: Cho một mạng tính toán K = (M, F) Gọi f1, f2, , fn là một lời giải tốt cho bài toán H  G Đặt: A0 = H, Ai = f1,... tương đối cao + Là ngôn ngữ biểu diễn dạng mô tả + Cho phép diễn đạt tường minh các luật suy diễn Tuy vậy, cách biểu diễn này thực chất là một dạng đặc biêt của phương pháp mạng ngữ nghĩa nên nó cũng có các nhược điểm của mạng ngữ nghĩa Ngoài ra khi sử dụng phương pháp này, các quan hệ, liên kết giữa các đối tượng không thể biểu diễn một cách tường minh 2.4 Biểu diễn tri thức bằng FRAME 2.4.1 Khái niệm... ,m Khi đó có một dãy B0, B1, , Bn-1, Bn, thỏa các điều kiện sau đây: (1) Bn = G (2) Bi  Ai , với mọi i=0,1, ,n (3) Với mọi i=1, ,n, [fi] là lời giải của bài toán Bi-1  Bi nhưng không phải là lời giải của bài toán B  Bi, trong đó B là một tập con thật sự tùy ý của Bi-1 Cho một mạng tính toán K = (M, F) Các dòng sau đây tương đương nhau (iv) Bài toán H  G giải được (v) H G (vi) Tồn tại một danh... thức K = (M, F) trong trường hợp vấn đề có thể được giải quyết Ví dụ: Trong tập tri thức K = (M, F) của ví dụ trên giả sử ta có H = {a = 5, b = 4, A = pi/2} tìm giải pháp cho G = {S, R} Định nghĩa: Cho một mạng tính toán K = (M, F) (i) Cho mỗi A  M và f  F, ta ký hiệu f(A) = A  M(f) là tập thu được từ A bằng cách áp dụng f, cho S = [f1, f2, , fk] là một danh sách chứa các quan hệ trong F, ký hiệu . chất hóa học – cân bằng phản ứng hóa học – Chương này viết và xây dựng ứng dụng của mạng ngữ nghĩa trong bài toán điều chế chất hóa học – cân bằng phản ứng hóa học bằng ngôn ngữ C#. . trình điều chế chất hóa học, cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu - Xây dựng chương trình điều chế chất hóa học và cân bằng phản ứng hóa học trên môi trường. Sử dụng mạng ngữ nghĩa trong bài toán điều chế chất hóa học – cân bằng phản ứng hóa học để làm khóa luận tốt nghiệp của mình. 2. Mục đích nghiên cứu - Xây dựng chương trình điều chế chất