Bài TỔNG QUAN & TÌM KIẾM 1.1 Tổng quan trí tuệ nhân tạo (artificial intelligence) Trí tuệ nhân tạo (TTNT)là ngành khoa học máy tính, chuyên nghiên cứu cácchương trình thiết bị thơng minh, có khả suy luận, khả học, Lĩnh vực nghiên cứu TTNT biểu diễn tri thức suy luận Áp dụng TTNT đa dạng nhưlà xây dựng hệ chuyên gia, hệ điều khiển tự động, robot, om TTNT áp dụng kiến thức nhiều lĩnh vực là: toán học, kinh tế học, thần kinh học, tâm lý ng c hệ dịch ngôn ngữ tự nhiên, hệ nhận dạng, chương trình chơi cờ,… Vào năm 1956, TTNT đưa hội thảo Dartmouth.Các nhà nghiên cứu thảo luận an co học, điều khiển học, triết học,… th đưa hướng nghiên cứu 1956 xem thời điểm đời lĩnh vực nghiên cứu g TTNT du Nhiều vấn đề chuyển thành vấn đề tìm kiếm,có nghĩa tìm kiếm trạng thái thỏa yêu u cầu tập hợp trạng thái Ví dụ 1: cu on 1.2 Vấn đề tìm kiếm Có đồ giao thơng hình 1.1, khách du lịch thành phố A muốn tìm đường tới thành phố B CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt om c Hình 1.1: Tìm đường từ A đến B ng Các thành phố gọi trạng thái.Thành phố A trạng thái ban đầu, B trạng thái kết thúc co Các đường nối thành phố biểu diễn phép biến đổi trạng thái (toán tử) Một phép biến đổi trạng thái biến đổi trạng thái thành trạng thái khác an Vấn đề tìm đường trở thànhvấn đề “tìm chuỗi phép biến đổi trạng thái”để biến đổi th trạng thái ban đầu A tới trạng thái kết thúc B on g Ví dụ 2: du Trong trị chơi cờ vua, cách bố trí quân bàn cờ trạng thái Trạng thái ban đầu xếp quân lúc bắt đầu chơi Trạng thái kết thúc trạng thái cu u “chiếu bí” Mỗi nước hợp lệ phép biến đổi trạng thái, biến đổi trạng thái bàn cờ thành trạng thái khác Vấn đề chơi cờ vua trở thànhvấn đề “tìm chuỗi phép biến đổi trạng thái” để biến đổi trạng thái ban đầu (trạng thái xếp quân bắt đầu chơi) tới trạng thái kết thúc (chiếu bí) 1.3 Khơng gian trạng thái, phép biến đổi trạng thái Không gian trạng thái: tập hợp tất trạng thái đến từ trạng thái ban đầu dãy phép biến đổi trạng thái CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Phép biến đổi trạng thái (toán tử): phép biến đổi trạng thái sang trạng thái khác Biểu diễn Không gian trạng thái: đồ thị có hướng, đó: o đỉnh tướng ứng với trạng thái o cung (a,b) tương ứng với phép biến đổi trạng thái a sang trạng thái b 1.4Giải vấn đề tìm kiếm Muốn giải vấn đề tìm kiếm, ta cần xác định yếu tố sau: Trạng thái vấn đề Không gian trạng thái (tập tất trạng thái có, tập lớn) om Trạng thái ban đầu c Các trạng thái kết thúc (hoặc tính chất trạng thái kết thúc) Khi việc giải vấn đề trở thành: co ng Các phép biến đổi trạng thái Tìm dãy phép biến đổi trạng thái để biến đổi trạng thái ban đầu thành trạng thái th an kết thúc, tìm đường từ trạng thái ban đầu đến trạng thái kết thúc đồ thị có hướng Ví dụ 1: Trị chơi số on g Cho bảng kích thước 3x3 số từ đến xếp vào ô cách ngẫu nhiên, lại ô trống Có thể di chuyển số cạnh trống tới ô trống theo bốn hướng du (lên/xuống/trái/phải) Hãy tìm bước di chuyển để biến đổi trạng thái ban đầu thành trạng thái kết thúc hình 1.2 Kết thúc 8 cu u Ban đầu Hình 1.2: trạng thái ban đầu trạng thái kết thúc trò chơi số Trò chơi sốcó thể chuyển thành tốn tìm kiếm không gian trạng thái sau: Trạng thái: cách xếp số Không gian trạng thái: tập hợp tất cách xếp số Trạng thái ban đầu: trạng thái ban đầu cho CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Trạng thái kết thúc: trạng thái kết thúc mong muốn Phép biến đổi trạng thái: di chuyển có số sang trống Có bốn phép biến đổi dịch trái/phải/ lên/xuống Áp dụng phép biến đổi ta biến đổi trạng thái ban đầu (hình 1.2) thành trạng thái khác hình 1.3 an co ng c om g Ví dụ 2: Triệu phú kẻ cướp th Hình 1.3: áp dụng phép biến đổi trạng thái on Có n nhà triệu phú n tên cướp bờ sơng bên trái , có thuyền chở lần du hai người (không tính người chèo thuyền) Hãy tìm cách đưa người sang Vấn đề triệu phú kẻ cướp chuyển thành tốn tìm kiếm khơng gian trạng thái sau: cu u bờ sông bên phải cho không để lại bên bờ sông kẻ cướp nhiều triệu phú Trạng thái: (T,C) với T C số triệu phú số tên cướp bờ sông bên trái Không gian trạng thái: tập hợp tất cặp (T,C) với T>=C hai bờ Trạng thái ban đầu: (n,n) Trạng thái kết thúc: (0,0) Các phép biến đổi trạng thái: có phép biến đổi tương ứng với việc chở qua sông triệu phú, kẻ cướp, triệu phú, kẻ cướp, triệu phú kẻ cướp Ví dụ 3: Trị chơi “thay chữ số” CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hãy thay chữ phép toán cộng (hình 1.4a) số khác cho thỏa phép tốn cộng (hình 1.4b) FORTY 29786 + TEN + 850 + TEN + 850 (a) (b) - Hình 1.4: Một phép tốn cộng dạng chữ (hình a) cách thay số (hình b) SIXTY 31486 Trị chơi “thay chữ số”có thể chuyển thành tốn tìm kiếm khơng gian trạng thái om sau: Trạng thái: phép tốn cộng với khơng nhiều chữ thay số hợp lệ Trạng thái kết thúc: phép toán cộng tất số ng Trạng thái ban đầu: phép toán cộng tất chữ c Không gian trạng thái: tất trạng thái dẫn xuất từ trạng thái ban đầu co Các phép biến đổi trạng thái: thay chữ số hợp lệ không trùng với an số có g Cây tìm kiếm xây dựng từ không gian trạng thái, đỉnh chứa trạng on thái khơng gian trạng thái, gốc tìm kiếm lưu trạng thái ban đầu u du Đỉnh v u đỉnh chứa trạng thái biến đổi từ trạng thái đỉnh u qua phép biến đổi trạng thái cu th 1.5Cây tìm kiếm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Hình 1.5: Hình (a) đồ thị biểu diễn không gian trạng thái với trạng thái ban đầu A Hình (b) tìm kiếm tương ứng với không gian trạng thái Cấu trúc đỉnh u tìm kiếmcần có thơng tin sau: o Trạng thái mà u biểu diễn o Đỉnh cha đỉnh u o Phép biến đổi để biến đổi đỉnh cha đỉnh u thành u o Chi phí thực để chuyển từ đỉnh ban đầu tới đỉnh u, kí hiệu g(u) o Chi phí dự kiến để chuyển đỉnh u đến đỉnh chứa trạng thái kết thúc, kí hiệu h(u) Lưu ý: hai đỉnh khác biểu diễn trạng thái om 1.6 Thuật tốn tìm kiếm Mỗi thuật tốn tìm kiếm xây dựng tìm kiếm Thuật tốn xây dựng cây có đỉnh đỉnh bắt đầu (đỉnh chứa trạng thái ng c co ban đầu)và đỉnh chưa phát triển, sau phát triển đỉnh đỉnh chưa Bước chọn đỉnh để phát triển, việc chọn đỉnh để phát triển phụ th an phát triển on g thuộc vào thuật tốn tìm kiếm Khi phát triển đỉnh u, tìm kiếm mở rộng cách thêm vào đỉnh đỉnh u Lưu ý: cu ngừng du u Lặp lại việc phát triển tìm đỉnh kết thúc (đỉnh chứa trạng thái kết thúc) o Mỗi đỉnh cần có biến father để lưu lại cha đỉnh đó.Dựa vào father ta tìm đường từ đỉnh đầu đến đỉnh kết thúc o Trong trình tìm kiếm cần tránh phát sinh trạng thái phát triển chờ phát triển cách sử dụng hai danh sách open close - Danh sách open:lưu đỉnh chờ phát triển Ban đầu open có đỉnh đỉnh bắt đầu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt - Danh sách close: lưu đỉnh phát triển Như trạng thái v lần đầu sinh v khơng có close khơng có open 1.7Các nhóm thuật tốn tìm kiếm Nhóm tìm kiếm khơng có thơng tin (tìm kiếm mù): khơng có thơng tin hướng dẫn việc tìm kiếm.Nếu khơng gian trạng thái lớn, nhóm thuật tốn thường chậm chậm đến mức khơng thể sử dụng Nhóm tìm kiếm có thơng tin (tìm kiếm heuristic): dựa vào thơng tin biết dựa vào kinh nghiệm để việc tìm kiếm nhanh Nhóm thuật tốn thường áp dụngcho khơng gian c Các tiêu chuẩn đánh giá thuật tốn tìm kiếm ng Tính đầy đủ (Completeness): ln tìm giải pháp có co Tính tối ưu (Optimality): tìm giải pháp tốt an Tính tiết kiệm thời gian/khơng gian: tìm giải pháp nhanh, sử dụng nhớ Hết - u du on g th - cu om trạng thái lớn CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... (hình 1. 4a) số khác cho thỏa phép tốn cộng (hình 1. 4b) FORTY 29786 + TEN + 850 + TEN + 850 (a) (b) - Hình 1. 4: Một phép tốn cộng dạng chữ (hình a) cách thay số (hình b) SIXTY 314 86 ... phép biến đổi ta biến đổi trạng thái ban đầu (hình 1. 2) thành trạng thái khác hình 1. 3 an co ng c om g Ví dụ 2: Triệu phú kẻ cướp th Hình 1. 3: áp dụng phép biến đổi trạng thái on Có n nhà triệu...om c Hình 1. 1: Tìm đường từ A đến B ng Các thành phố gọi trạng thái.Thành phố A trạng thái ban đầu, B trạng