Bài giảng Trí tuệ nhân tạo: Chương 4 - Nguyễn Văn Hòa

Bài giảng Trí tuệ nhân tạo: Chương 4 cung cấp cho người học các kiến thức: Giới thiệu về tri thức, biểu diễn và ánh xạ, các cách tiếp cận, các vấn đề trong biểu diễn tri thức, vấn đề khung,...Mời các bạn cùng tham khảo!

Chương 4: Biểu diễn tri thức Nội dung Giới thiệu tri thức Biểu diễn ánh xạ Các cách tiếp cận Các vấn đề biểu diễn tri thức Vấn đề khung … Tri thức gì? Dữ liệu số, ký hiệu mà máy tính lưu trữ, biểu diễn, xử lý Bản thân liệu khơng có ý nghĩa Chỉ người cảm nhận, tư liệu có ý nghĩa định, thơng tin Tri thức kết tinh, cô đọng, chắt lọc thơng tin Tri thức hình thành q trình xử lý thông tin mang lại Phân loại tri thức Các định lý tóan học, định luật vật lý tri thức mang tính khẳng định kiện Các phương pháp điều chế hóa học, thuật tốn tri thức mang tính thủ tục Các nhận định, kết luận kiện, tượng tri thức mô tả Các ước lượng, suy đốn hình thành qua kinh nghiệm tri thức heuristic Nhu cầu xử lý tri thức? Trí tuệ, thơng minh phải dựa tảng tri thức Tuy nhiên, phụ thuộc vào việc vận dụng, xử lý tri thức Biểu diễn tri thức việc đưa tri thức vào máy tính Và có ý nghĩa cơng việc tiếp theo: “xử lý tri thức thực hiện” Ví dụ hệ tri thức Cho bình rỗng X, Y tích Vx, Vy Dùng bình để đong z lít nước Cụ thể với Vx=5, Vy=7 z=4, ta làm sau: Múc đầy bình Đổ qua cho đầy bình Đổ bình Đổ phần lại bình qua bình Múc đầy bình Đổ từ bình qua cho đầy bình Phần lại bình lít Biểu diễn tri thức Là phương pháp mã hoá tri thức, nhằm thành lập sỡ tri thức cho hệ thống dựa tri thức Tri thức thực Của lĩnh vực Gồm: đối tượng quan hệ chúng lĩnh vực Bằng cách ? Bằng cách:: dùng lược đồ biểu diễn (scheme) Chọn dùng lược đồ cho loại tri thức vấn đề quan trọng Tri thức tính tốn Gồm:: Bảng ánh xạ giữa:: Đối tượng thực đối tượng tính tốn Quan hệ thực quan hệ tính tốn Lược đồ biểu diễn tri thức Lược đồ logic Dùng biểu thức logic hình thức, phép toán vị từ, để biểu diễn tri thức Các luật suy diễn áp dụng cho loại lược đồ Ngơn ngữ lập trình thực tốt cho loại lược đồ là: PROLOG Lược đồ thủ tục Biểu diễn tri thức tập thị lệnh để giải vấn đề Các thị lệnh lược đồ thủ tục cách giải vấn đề Lược đồ biểu diễn tri thức… Lược đồ mạng Biểu diễn tri thức đồ thị; đỉnh đối tượng khái niệm, cung quan hệ chúng Các ví dụ loại lược đồ gồm: mạng ngữ nghĩa Lược đồ cấu trúc Là mở rộng lược đồ mạng; cách cho phép nút CTDL phức tạp gồm khe (slot) có tên trị hay thủ tục Kịch (script), khung (frame), đối tượng (object) ví dụ lược đồ Biểu diễn ánh xạ Tri thức lĩnh vực: Là toàn hiểu biết lĩnh vực Gồm: khái niệm, đối tượng, quan hệ chúng, luật tồn chúng, … Hiện tồn số lược đồ ghi nhận tri thức Để giải toán AI cần: Tri thức tốn (có thể nhiều) Phương tiện để xử lý tri thức như: retrieve, update, infer, 10 Các cách tiếp cận … Tri thức có khả thừa kế: Một dạng bổ sung chế suy diễn vào sở tri thức quan hệ nói trên, là: thừa kế thuộc tính Thừa kế thuộc tính: Tổ chức đối tượng thành lớp (class) Các lớp xếp vào hệ thống phân cấp (hierachy) – có lớp cha (tổng quát) lớp (cụ thể) → Các lớp thừa kế thuộc tính từ lớp cha 19 Các cách tiếp cận … Tri thức có khả thừa kế (tt.): Line: Thuộc tính Box: Đối tượng, Trị (Value) thuộc tính đối tượng Arrow: Từ đối tượng sang trị thuộc tính 20 Các cách tiếp cận … Tri thức suy diễn: Thừa kế thuộc tính dạng suy diễn Logic truyền thống: cung cấp dạng suy diễn mạnh Tri thức suy diễn: cần thủ tục suy diễn Thủ tục suy diễn: nhiều dạng Forward (tiến): Đi từ kiện đến kết luận Backward (lùi): Đi từ kết luận đến kiện cho Thủ tục thường dùng: resolution – xem chương 21 Các cách tiếp cận … Tri thức thủ tục: Tri thức ví dụ trước: Tĩnh, dạng khai báo Một dạng tri thức khác: hành động thi hành điều kiện thoả → tri thức thủ tục Cách biểu diễn chương trình Viết NNLT (LISP chẳng hạn) ⇒ Máy thực thi mã để thực công việc Trở ngại Khó viết CT suy diễn hành vi CT khác Cập nhật/debug số lượng lớn mã → khó khăn 22 Các cách tiếp cận … Tri thức thủ tục (tt): (defun fun1 (lis) (cond ((null lis) 0) ((not (listp (car lis))) (cond ((eq (car lis) nil) (fun1 (car lis))) (T (+ (fun1 (cdr lis)))) ) ) (T (+ (fun1 (car lis)) (fun1 (cdr lis)))) ) ) 23 Các cách tiếp cận … Tri thức thủ tục (tt): dùng luật sinh (production rule) Luật sinh cách sử dụng chúng: định hướng hoạt động dạng biểu diễn nói trước Tuy phân biệt đâu tri thức khai báo hay thủ tục công việc khó khăn 24 Các vấn đề biểu diễn tri thức Có thuộc tính đối tượng mà chúng xuất lĩnh vực không? Nếu có: thuộc tính nào? Có chắn chúng xử lý thích hợp chế đề nghị khơng? Có quan hệ quan trọng tồn với thuộc tính khơng? 25 Các vấn đề biểu diễn tri thức Tri thức biểu diễn đến mức chi tiết nào? Có tồn primitive mà qua tất tri thức biểu diễn? Sử dụng primitives có ích không? Tập đối tượng biểu diễn nào? Với số lượng lớn tri thức chứa CSDL, Bằng cách truy xuất thành phần cần thiết? 26 Các vấn đề biểu diễn tri thức Các thuộc tính quan trọng: Instance: Cho biết quan hệ thành viên đối tượng lớp thuộc vào Isa Cho biết lớp lớp khác Cặp thuộc tính cho phép khả thừa kế thuộc tính Chúng gọi biểu diễn khác nhiều hệ thống tri thức 27 Các vấn đề biểu diễn tri thức Các quan hệ với thuộc tính: Thuộc tính: entity | relationship Có tính chất quan trọng: Đảo Tồn hệ thống Isa Các kỹ thuật để suy diễn giá trị Các thuộc tính đơn trị 28 Các vấn đề biểu diễn tri thức Các quan hệ với thuộc tính: 29 Vấn đề khung Khung Mỗi frame mô tả đối tượng (object) Một frame bao gồm thành phần slot facet Một slot thuộc tính đặc tả đối tượng biểu diễn frame Ví dụ : frame mơ tả xe hơi, có hai slot trọng lượng loại máy Mỗi slot chứa nhiều facet Các facet (đôi lúc gọi slot "con") đặc tả số thông tin thủ tục liên quan đến thuộc tính mơ tả slot Facet có nhiều loại khác nhau, sau số facet thường gặp: value, default value, range,… 30 Vấn đề khung… Bằng cách biểu diễn hiệu chuỗi trạng thái cho tốn tìm kiếm? Bài toán robot: on(Plant12, Table34) under(Table34, Window13) in(Table34, Room15) → trạng thái = danh sách facts → bất tiện: danh sách dài từ trạng thái A → B: nhiều facts không thay đổi Vấn đề khung: toán biểu diễn facts thay đổi với facts 31 Vấn đề khung … Sử dụng tiền đề khung: Mô tả tất không thay đổi áp dụng tốn tử cụ thể để chuyển từ trạng thái n → n+1 Ví dụ: “Vật X có màu Y trạng thái S1 có màu Y trạng thái S2 di chuyển X từ S1 → S2’ color(X,Y, S1) ^ move(X,S1,S2) → color(X,Y,S2) Bất tiện: → Số tiền đề nhiều 32 Vấn đề khung … Sử dụng giả định: Những thay đổi: ghi tường minh dẫn cách logic từ thay đổi Hai cách tiếp cận dùng cho backtrack chuổi trạng thái: Không thay đổi mô tả đầu Ghi nhận thay đổi cụ thể node cần thay đổi Thay đổi mô tả đầu Ghi nhận cần làm undo trạng thái 33 ... Bằng cách biểu diễn hiệu chuỗi trạng thái cho tốn tìm kiếm? Bài tốn robot: on(Plant12, Table 34) under(Table 34, Window13) in(Table 34, Room15) → trạng thái = danh sách facts → bất tiện: danh sách... viết dạng ký hiệu để xử lý chương trình 12 Biểu diễn ánh xạ … Ví dụ: Câu tiếng Anh: “Spot is a dog” “Every dog has a tail” Có thể biểu diễn nhiều lược đồ Dạng logic (chương sau): dog(Spot) ∀X(dog(X)... hastail(Spot) Ánh xạ ngược → “Spot has a tail” 13 Biểu diễn ánh xạ … Dạng mạng ngữ nghĩa (chương sau): 14 Biểu diễn ánh xạ … Mơ hình giải vấn đề người máy 15 Các cách tiếp cận Bốn thuộc tính hệ