Bài giảng Cơ sở dữ liệu nâng cao - Chương 3: Cơ sở dữ liệu suy diễn

Mời các bạn tham khảo Bài giảng Cơ sở dữ liệu nâng cao - Chương 3: Cơ sở dữ liệu suy diễn sau đây để bổ sung thêm những kiến thức về khái niệm CSDL suy diễn, cách sử dụng logic, hình thức hóa và đánh giá các câu truy vấn đệ quy.

Cơ sở liệu nâng cao Cơ sở liệu suy diễn Đỗ Thanh Nghị, Phạm Nguyên Khang dtnghi@cit.ctu.edu.vn Cần Thơ 11-10-2016 HQTCSDL suy diễn  Mục tiêu     Giới thiệu khái niệm CSDL suy diễn Giới thiệu sử dụng logic Tìm hiểu vấn đề hình thức hóa đánh giá câu truy vấn đệ quy Tìm hiểu tiếp cận cài đặt Tài liệu tham khảo [Ramakrishnan, 1997] Ramakrishnan, R (1997) Database Management Systems Mc Graw Hill chapitre 20 [Bidoit, 1992] Bidoit, N (1992) Bases de données déductives: présentation de Datalog Armand Colin Động lực  Tích hợp chức HQTCSDL hệ chuyên gia     Lưu trữ Tìm kiếm Suy diễn Cung cấp hệ thống hoàn chỉnh hỗ trợ việc phát triển ứng dụng cho phép điều khiển liệu Các chức  Cho phép biểu diễn tri thức     Ngôn ngữ biểu diễn tri thức Tri thức (đối tượng kiện) Mối quan hệ đối tượng Suy diễn thông tin từ:   liệu CSDL luật mơ hình hóa tri thức Các chức  Đảm bảo thực thi hiệu trình suy diễn    Lưu trữ luật Tối ưu hóa chương trình luật Điều khiển thực thi Ví dụ  CSDL mơ tả mối quan hệ huyết thống    Câu hỏi người dùng có dạng:    Quan hệ PARENT (cha, con) Quan hệ ANCETRE (tổ tiên, hậu duệ) Tìm hậu duệ Jean Tìm tổ tiên Paul Cần định nghĩa   làm để có hậu duệ tổ tiên làm suy diễn từ liệu CSDL NẾU PARENT(X,Y) VÀ PARENT(Y,Z) THÌ ANCETRE(X,Z) Vấn đề cần giải  Định nghĩa tri thức      Chiến lược suy diễn     Ngôn ngữ luật (rules) Ngôn ngữ khung (frames) Ngôn ngữ kịch (scripts) Vấn đề biểu diễn tri thức trí tuệ nhân tạo Suy diễn tiến Suy diễn lùi Suy diễn kết hợp tiến lùi Điều khiển thực thi   Phân tầng chương trình Tương hợp luật Tri thức  Định nghĩa tri thức    Thông tin tổng quát Ví dụ : Các loại cấp khác Tri thức riêng lĩnh vực Ví dụ: Ở Bắc Mỹ, bachelor cấp bậc đại học Chiến lược suy luận Ví dụ: Nếu sinh viên học Québec có bachelor có đại học Biểu diễn tri thức  Biểu diễn tri thức     Sử dụng trừu tượng hóa: khái niệm Cơng cụ biểu diễn tri thức Tổ chức tri thức Ngôn ngữ hình thức  Định nghĩa sử dụng ngơn ngữ hình thức để biểu diễn tất loại tri thức logic Ngôn ngữ luật Ngôn ngữ đối tượng 10 Suy diễn tiến Luật : parent(x, y)  father (x, y) parent (x, y)  mother (x, y) Câu truy vấn: parent (x, adrien) Bước : kiện father (jacques, olivier) father (olivier, adrien) mother (suzanne, jacques) mother (brigitte, adrien) mother (colette, olivier) Etape : lọc parent (olivier, adrien) parent (brigitte, adrien) kết (sự kiện mới) parent (jacques, olivier) parent (olivier, adrien) parent (suzanne, jacques) parent (brigitte, adrien) parent (colette, olivier) 36 Suy diễn lùi  Nguyên lý:      câu truy vấn người dùng quay lên giá trị biết vị từ thông qua luật suy diễn lùi việc quay lên dừng lại ta nhận kiện lưu trữ CSDL kiện tìm thấy CSDL, câu trả lời cho câu truy vấn Ưu điểm:  Ta tìm kiện phù hợp với câu truy vấn 37 Suy diễn lùi Câu truy vấn: ancêtre (x, adrien) ? luật 1: parent(x, y)  father (x, y) luật 2: parent (x, y)  mother (x, y) Sự kiện phù hợp : luật : father (x, adrien) ? kết : father (olivier, adrien) luật : mother (x, adrien) ? kết : mother (brigitte, adrien) 38 Đánh giá luật đệ quy  Luật đệ quy:    Trong định nghĩa luật có sử dụng lại khái niệm cần định nghĩa Ví dụ: định nghĩa khái niệm tổ tiên ancetre(x, y)  parent (x, y) ancetre (x, z)  ancetre (x, y)  parent (y, z) Cần thiết     Giảm thời gian thực thi Giảm số lượng (tuples) sinh Đảm bảo việc thực thi phải kết thúc Giảm tương tác với hệ thống lưu trữ 39 Chiến lược  Phương pháp ngây thơ (naïve)   Phương pháp nửa ngây thơ (semi-naïve)   Sinh kiện cách áp dụng tất luật lên tất kiện có khơng thể áp dụng Suy diễn tiến cách áp dụng luật lên kiện sinh ra, ta giảm số lượng kiện Phương pháp tập hợp ma thuật  Trước áp dụng suy diễn tiến đánh dấu quan hệ hữu ích lên vị từ đệ quy vị từ ma thuật (magical predicates) 40 Điều khiển thực thi  Vấn đề liên quan đến thực thi      Chọn luật để kích hoạt Tối ưu hóa việc truy cập CSDL Điều khiển kết thúc Sắp thứ tự luật Giải pháp   Phân tầng Giải thuật tối ưu 41 Phân tầng: ví dụ  Cho quan hệ sau:   LIBRARY (Book) chứa tất sách thư viện LECTURE (Lecteur, Book) mô tả đọc sách 42 Ví dụ  Câu truy vấn SQL:  Tìm độc giả đọc tất sách SELECT DISTINCT Lecteur FROM Lecture L1 WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM LIBRARY B1 WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM Lecture WHERE lecteur=L1.lecteur AND Book=B1.Book)) 43 Ví dụ  Biểu diễn Datalog: Time (x, y)