Bài giảng Tri thức và một số phương pháp biểu diễn tri thức - TS. Phạm Hạ Thủy

Bài giảng Tri thức và một số phương pháp biểu diễn tri thức do TS. Phạm Hạ Thủy biên soạn trình bày các nội dung: Tổng quan tri thức, phân loại tri thức và biểu diễn tri thức, một số phương pháp biểu diễn tri thức, xử lý tri thức không chắc chắn. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

TRI THỨC VÀ MỘT SỐ PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TRI THỨC Tổng Một Xử quan số phương pháp biểu diễn tri thức lý tri thức không chắn TS Khoa Phạm Hạ Thủy CNTT- Đại học Nông Nghiệp HN Tổng quan    Khái niệm tri thức Phân loại tri thức Biểu diễn tri thức Khái niệm tri thức   Tri thức định nghĩa Oxford Dictionairies:  facts, information, and skills acquired by a person through experience or education; the theoretical or practical understanding of a subject  awareness or familiarity gained by experience of a fact or situation Định nghĩa Bách khoa toàn thư Việt Nam  Tri thức kết trình nhận thức người đối tượng nhận thức, làm tái tư tưởng người thuộc tính, mối quan hệ, quy luật vận động, phát triển đối tượng diễn đạt ngôn ngữ tự nhiên hay hệ thống kí hiệu khác Khái niệm biểu diễn tri thức   Biểu diễn tri thức( knowledge representation): phương pháp diễn tả tổ chức tri thức máy tính cho hệ thơng tin có tính chất trí tuệ để máy tiến hành phép lập luận tự động Trong trí tuệ nhân tạo, phương pháp BDTT thường sử dụng lôgic vị từ, mạng ngữ nghĩa, biểu diễn khung, luật dẫn Phân loại tri thức (knowledge classification)    procedural knowledge-Descriptive knowledge) Explicit knowledge -Implicit knowledge Certain knowledge – Uncertain knowledge Tri thức thủ tục –Tri thức mô tả     Tri thức thủ tục (producedural knowledge) tri thức mô tả cách giải vấn đề, quy trình xử lý cơng việc, lịch trình tiến hành thao tác … Các dạng tri thức thủ tục thường dùng luật, chiến lược, lịch trình… VD: - Các bước giải phương trình bậc 2; cách làm bánh chưng, Tri thức mô tả (Descriptive knowledge) khẳng địng kiện, tượng hay khái niệm hồn cảng khơng gian thời gian định Ví dụ: khẳng định tượng: ”Mặt trời lặn phương Tây” Khái niệm về: “tam giác đều: tam giác có ba góc nhau”; Hà nội thủ đô Việt Nam; Tùng kỹ sư nhà máy; Nhiệt độ ngày 20/8/2013 33o Tri thức ẩn- tri thức  Tri thức hiện(Explicit knowledge)   tri thức giải thích mã hóa dạng văn bản, tài liệu, âm thanh, phim, ảnh,… thông qua ngôn ngữ Đây tri thức thể dễ dàng chuyển giao, thường tiếp nhận qua hệ thống giáo dục đào tạo quy Tri thức ẩn( implicit knowledge)  tri thức thu từ trải nghiệm thực tế, dạng tri thức thường ẩn cá nhân khó “mã hóa” chuyển giao, thường bao gồm: niềm tin, giá trị, kinh nghiệm, bí quyết, kỹ Tri thức chắn- không chắn   Tri thức chắn (certain knowledge): tri thức chắn VD:-khẳng định:tổng góc tam giác    -Nếu hỏng hệ thống điện xe máy khơng khởi động Tri thức không chắn(uncertain knowledge): khẳng định, luật suy diễn không chắn   VD:-Khẳng định:Nếu bệnh nhân bị sốt cao ho bệnh nhân bị viêm phổi -Nếu xe máy khơng khởi động xe máy bị hỏng điện Các hình thức chia sẻ tri thức      Tri thức chuyển giao chia sẻ Có thể chia hình thức chia sẻ tri thức thành bốn dạng chính: Ẩn - Ẩn: Khi người chia sẻ người tiếp nhận giao tiếp trực tiếp với (ví dụ: học nghề, giao tiêp, giảng ) việc tiếp nhận từ tri thức ẩn thành tri thức ẩn Tri thức từ người không qua trung gian mà chuyển thành tri thức người Ẩn - Hiện: Một người mã hóa tri thức thành văn hay hình thức hữu khác lại trình tri thức từ ẩn (trong đầu người đó) trở thành (văn bản, tài liệu, v.v.) Hiện - Hiện: Tập hợp tri thức có để tạo tri thức khác Q trình thể qua việc lưu, chuyển giao hay tổng hợp liệu Hiện - Ẩn: Tri thức từ dạng trở thành dạng ẩn Điển hình trình việc đọc sách Học sinh đọc sách (tri thức hiện) rút học, tri thức cho (ẩn) Một số phƣơng pháp biểu diễn tri thức     Bằng Bằng Bằng Bằng văn logic vị từ mạng ngữ nghĩa frame (khung) Biểu diễn mạng ngữ nghĩa  Phương pháp sử dụng nút để đối tượng mũi tên để mối quan hệ nút Ví dụ: VD:Mạng ngữ nghĩa dùng để giải tốn:cho góc A,B cạnh a, tìm đƣờng cao hc Biểu diễn khung (Frame)  Mỗi đối tượng tri thức biểu diễn thông qua khung gồm slot (mơ tả thuộc tính đối tượng) facet mô tả giá trị, thủ tục tính giá trị Frame : CIRCLE (hình trịn)        r : radius; s : area; p : perimeter; d : diameter; d = × r; s = pi × r2; p = × pi × r; Frame RECTANGLE (hình chữ nhật) b1 : side; b2 : side; s : area; p : perimeter; s = b1 × b2; p = × (b1+b2); d2 = b12 + b22; Xử lý tri thức không chắn     Tri thức không chắn(uncertain knowledge): khẳng định, luật suy diễn không chắn Ví dụ:- nhiệt độ ngày mai 32o - Nếu xe máy khơng khởi động bugi bị hỏng Tuy không chắn tri thức không chắn quan trọng cần thiết đời sống Cần thiết phải có phương pháp biểu diễn đánh giá Một số phƣơng pháp biểu diễn tri thức không chắn   Biểu diễn xác suất Biểu diễn hệ số chắn Biểu diễn tri thức không chắn xác suất  Xác suất kiện P(A) =    So truong hop thuanloi cho A Tong so truong hop co the xay Ví dụ: gọi A kiện xuất mặt chẵn gieo xúc sắc mặt, Khi P(A)=1/2 Trong thống kê: Xác suất kiện A đo tỉ số số lần xảy tổng số lần quan sát VD: thống kê 1000 người dân thấy có người bị mắc bệnh lao phổi Nếu gọi A kiện người bị mắc bệnh lao phổi Khi P(A) = 1/1000 = 0.001=0.1% Xác suất có điều kiện    P(A/B): XS để kiện A xảy với điều kiện kiện B xảy (Đôi người ta gọi A giả thuyết, B chứng P(A/B) đo mức độ giả thuyết A có chứng B) VD: Xét luật: AB B- bệnh nhân bị sốt A – bệnh nhân bị cúm Khi ta có P(A/B) = 0.45 (Trong 100 trường hợp BN bị sốt có 45% bị cúm)  Xét luật ngược lại : BA Ta có P(B/A) = 0.85 (trong 100 trường hợp BN bị cúm có 85% bị sốt) Cơng thức Bayes  P( B / A) * P( A) P( A / B)  P( B) Trường hợp A,B độc lập P(A/B)=P(A)  Cơng thức tổng qt: P ( Ai / B )  P ( B / Ai ) * P ( Ai ) n  P( B / A ) * P( A ) k 1 k k      Ví dụ: Một bệnh nhân có triệu chứng sốt ho (B) Các giả thuyết A1: bệnh nhân bị viêm phổi; A2: bệnh nhân bị cúm Xác định xem khả lớn Giả sử ta có: P(B/A1) = 0.8 ; P(B/A2) = 0.2 Đồng thời ta có P(A1) = 0.005 P(A2)=0.001 Khi đó: P(A1/B) = 0.8*0.005/(0.8*0.005+0.2*0.001) = 0.95238 P(A2/B) = 0.2*0.001/(0.8*0.005+0.2*0.001) = 0.04762 Như khẳng định 95% bệnh nhân viêm phổi Biểu diễn tri thức không chắn với hệ số chắn        Hệ số chắn(Certainty Factors- CF) CF(Fact) [-1,1] Sự kiện (Fact) gần -1 độ tin tưởng kiện nhỏ Sự kiện (Fact) gần độ tin tưởng kiện lớn Xét luật R: A  B Gọi A điều kiện, B kết luận luật Ta có hệ số chắn ĐK, luật kết luận Qui tắc tính HSCC điều kiện  Tính HSCC điều kiện: CF ( ĐK1 And ĐK2) = Min[CF(ĐK1), CF(ĐK2)]  CF (ĐK1 Or ĐK2) = Max[CF(ĐK1), CF(ĐK2)]  Ví dụ : CF(bệnh nhân bị sốt) = 0.9 CF(bệnh nhân bị hắc hơi) = 0.6 => CF(bệnh nhân bị sốt And bệnh nhân bị hắt hơi) = 0.6 => CF(bệnh nhân bị sốt Or bệnh nhân bị hắt hơi) = 0.9  Qui tắc tính HSCC kết luận  Xét luật R: ĐK  KL Khi đó: CF(KL) = CF(R) * CF(ĐK) Khi có nhiều luật suy kết luận: R1: ĐK1  KL với CF1(KL) R2: ĐK2  KL với CF2(KL) Tính HSCC trường hợp kết luận suy từ nhiều luật Ví dụ :  CF(bệnh nhân bị hắt hơi) = 0.8  CF(bệnh nhân bị sốt) =  CF(If bệnh nhân bị hắt Then bệnh nhân bị cúm) = 0.5  CF(If bệnh nhân bị sốt Then bệnh nhân bị cúm) = 0.6  => CF1(bệnh nhân bị cúm) = 0.4  => CF2(bệnh nhân bị cúm) = 0.6  => CF(bệnh nhân bị cúm) = 0.4 + 0.6(1 – 0.4) = 0.76 Tài liệu tham khảo       Wiig, K (1993) Knowledge management foundations Arlington, TX: Schema Press Malhotra, Y (2000) Knowledge management and virtual organizations London: Idea Group Publishing Wiig, K M (1997) “Roles of knowledge-based systems in support of knowledge management” In J Liebowitz & L C Wilcox, Knowledge management and its integrative elements (pp 69-87) New York: CRC Press Nguyễn Thanh Thuỷ(1999) Trí tuệ nhân tạo: Các phương pháp giải vấn đề xử lý tri thức Nhà xuất Giáo dục Nguyễn Thiện Thành (2006).Bài giảng trí tuệ nhân tạo hệ chuyên gia,Đại học Bách khoa Thành phố HCM https://db69bfee-a-3a390da7-s-sites.googlegroups.com/a /ptvuong.com/cac-he-co-so-tri-thuc/tai-lieu/C3-Bieudientrithuccoban.pdf  http://vi.wikipedia.org/wiki/Tri_th%E1%BB%A9c  http://www.knowledge-management-tools.net/   http://oxforddictionaries.com/definition/english/ http://bachkhoatoanthu.vass.gov.vn/ ... chắn tri thức không chắn quan trọng cần thiết đời sống Cần thiết phải có phương pháp biểu diễn đánh giá Một số phƣơng pháp biểu diễn tri thức không chắn   Biểu diễn xác suất Biểu diễn hệ số chắn... (tri thức hiện) rút học, tri thức cho (ẩn) Một số phƣơng pháp biểu diễn tri thức     Bằng Bằng Bằng Bằng văn logic vị từ mạng ngữ nghĩa frame (khung) Các phƣơng pháp biểu diễn tri thức Biểu. .. tự nhiên hay hệ thống kí hiệu khác Khái niệm biểu diễn tri thức   Biểu diễn tri thức( knowledge representation): phương pháp diễn tả tổ chức tri thức máy tính cho hệ thơng tin có tính chất trí