BIỂU DIỄN TRI THỨC SỬ DỤNG LUẬT DẪN XUẤT (LUẬT SINH)

BIỂU DIỄN TRI THỨC SỬ DỤNG LUẬT DẪN XUẤT (LUẬT SINH) VIII.1 Khái niệm Phương pháp biểu diễn tri thức luật sinh phát minh Newell Simon lúc hai ông cố gắng xây dựng hệ giải toán tổng quát Đây kiểu biểu diễn tri thức có cấu trúc Ý tưởng tri thức cấu trúc cặp điều kiện – hành động : "NẾU điều kiện xảy THÌ hành động thi hành" Chẳng hạn : NẾU đèn giao thơng đỏ THÌ bạn khơng thẳng, NẾU máy tính mở mà khơng khởi động THÌ kiểm tra nguồn điện, … Ngày nay, luật sinh trở nên phổ biến áp dụng rộng rãi nhiều hệ thống trí tuệ nhân tạo khác Luật sinh công cụ mô tả để giải vấn đề thực tế thay cho kiểu phân tích vấn đề truyền thống Trong trường hợp này, luật dùng dẫn (tuy khơng hồn chỉnh) hữu ích để trợ giúp cho định trình tìm kiếm, từ làm giảm khơng gian tìm kiếm Một ví dụ khác luật sinh dùng để bắt chước hành vi chuyên gia Theo cách này, luật sinh không đơn kiểu biểu diễn tri thức máy tính mà kiểu biễu diễn hành vi người Một cách tổng quát luật sinh có dạng sau : P1  P2   Pn  Q Tùy vào vấn đề quan tâm mà luật sinh có ngữ nghĩa hay cấu tạo khác : Trong logic vị từ : P1, P2, , Pn, Q biểu thức logic Trong ngơn ngữ lập trình, luật sinh câu lệnh IF (P1 AND P2 AND AND Pn) THEN Q Trong lý thuyết hiểu ngôn ngữ tự nhiên, luật sinh phép dịch : ONE  TWO  hai JANUARY  tháng Để biễu diễn tập luật sinh, người ta thường phải rõ hai thành phần sau : (1) Tập kiện F(Facts) F = { f1, f2, fn } (2) Tập quy tắc R (Rules) áp dụng kiện dạng sau : f1 ^ f2 ^ ^ fi  q Trong đó, fi , q thuộc F Ví dụ : Cho sở tri thức xác định sau : Các kiện : A, B, C, D, E, F, G, H, K Tập quy tắc hay luật sinh (rule) R1 : A  E R2 : B  D R3 : H  A R4 : E  G  C R5 : E  K  B R6 : D  E  K  C R7 : G  K  F  A VIII.2 Cơ chế suy luận luật sinh Suy diễn tiến : trình suy luận xuất phát từ số kiện ban đầu, xác định kiện "sinh" từ kiện Sự kiện ban đầu : H, K R3 : H  A {A, H K } R1 : A  E { A, E, H, H } R5 : E  K  B { A, B, E, H, K } R2 : B  D { A, B, D, E, H, K } R6 : D  E  K  C { A, B, C, D, E, H, K } Suy diễn lùi : trình suy luận ngược xuất phát từ số kiện ban đầu, ta tìm kiếm kiện "sinh" kiện Một ví dụ thường gặp thực tế xuất phát từ tình trạng máy tính, chẩn đốn xem máy tính bị hỏng hóc đâu Ví dụ : Tập kiện :  Ổ cứng "hỏng" hay "hoạt động bình thường"  Hỏng hình  Lỏng cáp hình  Tình trạng đèn ổ cứng "tắt" "sáng"  Có âm đọc ổ cứng  Tình trạng đèn hình "xanh" "chớp đỏ"  Không sử dụng máy tính  Điện vào máy tính "có" hay "khơng" Tập luật : R1 Nếu ( (ổ cứng "hỏng") (cáp hình "lỏng")) khơng sử dụng máy tính R2 Nếu (điện vào máy "có") ( (âm đọc ổ cứng "khơng") tình trạng đèn ổ cứng "tắt")) (ổ cứng "hỏng") R3 Nếu (điện vào máy "có") (tình trạng đèn hình "chớp đỏ") (cáp hình "lỏng") Để xác định nguyên nhân gây kiện "khơng sử dụng máy tính", ta phải xây dựng cấu trúc đồ thị gọi đồ thị AND/OR sau : Như để xác định nguyên nhân gây hỏng hóc ổ cứng hỏng hay cáp hình lỏng, hệ thống phải vào nhánh để kiểm tra điều kiện điện vào máy "có", âm ổ cứng "không"…Tại bước, giá trị cần xác định suy từ luật nào, hệ thống yêu cầu người dùng trực tiếp nhập vào Chẳng hạn để biết máy tính có điện khơng, hệ thống hình câu hỏi "Bạn kiểm tra xem có điện vào máy tính khơng (kiểm tra đèn nguồn)? (C/K)" Để thực chế suy luận lùi, người ta thường sử dụng ngăn xếp (để ghi nhận lại nhánh chưa kiểm tra) VIII.3 Vấn đề tối ưu luật Tập luật sở tri thức có khả thừa, trùng lắp mâu thuẫn Dĩ nhiên hệ thống đổ lỗi cho người dùng việc đưa vào hệ thống tri thức Tuy việc tối ưu sở tri thức mặt tổng qt thao tác khó (vì tri thức thường có quan hệ khơng tường minh), giới hạn sở tri thức dạng luật, ta có số thuật tốn đơn giản để loại bỏ vấn đề VIII.3.1 Rút gọn bên phải Luật sau hiển nhiên : A  B  A (1) Do luật A  B  A  C Là hoàn toàn tương đương với A  B  C Quy tắc rút gọn : Có thể loại bỏ kiện bên vế phải kiện xuất bên vế trái Nếu sau rút gọn mà vế phải trở thành rỗng luật luật hiển nhiên Ta loại bỏ luật hiển nhiên khỏi tri thức VIII.3.2 Rút gọn bên trái Xét luật : (L1) A, B  C (L2) A  X (L3) X  C Rõ ràng luật A, B  C thay luật A  C mà không làm ảnh hưởng đến kết luận trường hợp Ta nói kiện B luật (1) dư thừa loại bỏ khỏi luật dẫn VIII.3.3 Phân rã kết hợp luật Luật A  B  C Tương đương với hai luật A  C B  C Với quy tắc này, ta loại bỏ hồn tồn luật có phép nối HOẶC Các luật có phép nối thường làm cho thao tác xử lý trở nên phức tạp VIII.3.4 Luật thừa Một luật dẫn A  B gọi thừa suy luật từ luật lại Ví dụ : tập luật gồm {A  B, B  C, A  C} luật thứ luật thừa suy từ luật cịn lại VIII.3.5 Thuật tốn tối ưu tập luật dẫn Thuật toán tối ưu hóa tập luật cho cách loại luật có phép nối HOẶC, luật hiển nhiên luật thừa Thuật tốn bao gồm bước B1 : Rút gọn vế phải Với luật r R Với kiện A  VếPhải(r) Nếu A  VếTrái(r) Loại A khỏi vế phải R Nếu VếPhải(r) rỗng loại bỏ r khỏi hệ luật dẫn : R = R – {r} B2 : Phân rã luật Với luật r : X1  X2  …  Xn  Y R Với i từ đến n R := R + { Xi  Y } R := R – {r} B3 : Loại bỏ luật thừa Với luật r thuộc R Nếu VếPhải(r)  BaoĐóng(VếTrái(r), R-{r}) R := R – {r} B4 : Rút gọn vế trái Với luật dẫn r : X : A1  A2, …, An  Y thuộc R Với kiện Ai thuộc r Gọi luật r1 : X – Ai  Y S = ( R – {r} )  {r1} Nếu BaoĐóng( X – Ai , S)  BaoĐóng(X, R) loại kiện A khỏi X VIII.4 Ưu điểm nhược điểm biểu diễn tri thức luật Ưu điểm Biểu diễn tri thức luật đặc biệt hữu hiệu tình hệ thống cần đưa hành động dựa vào kiện quan sát Nó có ưu điểm yếu sau : Các luật dễ hiểu nên dễ dàng dùng để trao đổi với người dùng (vì dạng tự nhiên ngôn ngữ) Có thể dễ dàng xây dựng chế suy luận giải thích từ luật Việc hiệu chỉnh bảo trì hệ thống tương đối dễ dàng Có thể cải tiến dễ dàng để tích hợp luật mờ Các luật thường phụ thuộc vào Nhược điểm Các tri thức phức tạp đơi lúc địi hỏi q nhiều (hàng ngàn) luật sinh Điều làm nảy sinh nhiều vấn đề liên quan đến tốc độ lẫn quản trị hệ thống Thống kê cho thấy, người xây dựng hệ thống trí tuệ nhân tạo thích sử dụng luật sinh tất phương pháp khác (dễ hiểu, dễ cài đặt) nên họ thường tìm cách để biểu diễn tri thức luật sinh cho dù có phương pháp khác thích hợp hơn! Đây nhược điểm mang tính chủ quan người Cơ sở tri thức luật sinh lớn làm giới hạn khả tìm kiếm chương trình điều khiển Nhiều hệ thống gặp khó khăn việc đánh giá hệ dựa luật sinh gặp khó khăn suy luận luật sinh . BIỂU DIỄN TRI THỨC SỬ DỤNG LUẬT DẪN XUẤT (LUẬT SINH) VIII.1. Khái niệm Phương pháp biểu diễn tri thức bằng luật sinh được phát minh. A ra khỏi X VIII.4. Ưu điểm và nhược điểm của biểu diễn tri thức bằng luật Ưu điểm Biểu diễn tri thức bằng luật đặc biệt hữu hiệu trong những tình huống