Bài giảng Trí tuệ nhân tạo: Bài 9+10 - Phạm Thị Anh Lê cung cấp cho học viên những kiến thức về biểu diễn tri thức bởi các luật và lập luận, biểu diễn tri thức bằng luật sinh, cơ chế lập luận: lập luận tiến và lập luận lùi,... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết nội dung bài giảng!
Lec 9-10 Biểu diễn tri thức luật lập luận Lec 7–8 TTNT p.1 Nội Dung Biểu diễn tri thức luật sinh ◼ Cơ chế lập luận ◼ – Lập luận tiến – Lập luận lùi Lec p.2 Biểu diễn tri thức luật sinh ◼ Ngơn ngữ bao gồm luật - (if - then), gọi luật sinh (luật sản xuất production rule), ngôn ngữ phổ biến để biểu diễn tri thức Câu Horn có dạng Pi (i = 1, , n) Q câu phân tử Lec p.3 Biểu diễn tri thức luật sinh Ưu điểm luật – thì: ◼ Mỗi luật - mơ tả phần nhỏ tương đối độc lập tri thức ◼ Có thể thêm sở tri thức luật mới, loại bỏ số luật cũ mà không ảnh hưởng nhiều tới luật khác ◼ Các hệ tri thức với sở tri thức gồm luật - có khả đưa lời giải thích cho định hệ Lec p.4 Cơ chế lập luận Khái niệm suy diễn lập luận ◼ Suy diễn (inference) lập luận (reasoning): tiến trình đưa đến kết luận từ giả thiết cho dạng sở tri thức (sự kiện, luật) ◼ Các hệ tri thức mà sở tri thức bao gồm luật gọi hệ dựa luật (rule - based system) ◼ Phương pháp luận lập luận hệ dựa luật: – Lập luận tiến – Lập luận lùi ◼ Cơ sở tri thức phân chia thành hai phận: – Cơ sở luật: bao gồm luật có điều kiện, biểu diễn tri thức chung lĩnh vực áp dụng – Cơ sở kiện: bao gồm câu phân tử (các luật không điều kiện) mô tả kiện mà biết đối tượng lĩnh vực áp dụng Lec p.5 Lập luận tiến Tư tưởng bản: áp dụng luật suy diễn Modus Ponens tổng quát ◼ Trong bước thủ tục lập luận tiến, người ta xét luật sở luật Đối sánh điều kiện luật với kiện sở kiện: ◼ – Nếu tất điều kiện luật thoả mãn kiện phần kết luận luật xem kiện suy – Nếu kiện kiện (khơng có nhớ làm việc), đặt vào nhớ làm việc ◼ Quá trình lặp lại khơng có luật sinh kiện Lec p.6 Lập luận tiến Quá trình lập luận tiến (forward chaining forward reasoning): xem xét luật, từ phần điều kiện tới phần kết luận luật Nếu tất điều kiện luật làm thoả mãn (bởi kiện sở kiện), suy kiện phần kết luận luật ◼ Quá trình lập luận tiến không định hướng tới giải vấn đề cả, khơng định hướng tới tìm câu trả lời cho câu hỏi ◼ Lập luận tiến trình suy kiện từ kiện nhớ làm việc → gọi lập luận điều khiển liệu (data - driven reasioning), lập luận định hướng liệu (data - directed reasioning) ◼ Lec p.7 Thủ tục lập luận tiến Cở sở luật: RB (Rule Base) ◼ Cở sở kiện (bộ nhớ làm việc): FB (Fact Base) ◼ Với luật R: Nếu P1 P2 Pm Q ký hiệu Conds = [P1, P2, , Pm], Conc = Q R = (Conds(R), Conc(R)) ◼ ◼ Áp dụng luật suy diễn sau: Lec p.8 Thủ tục For_Chain Thực trình áp dụng luật suy diễn nêu để giảm bớt số điều kiện luật sở luật Nếu dẫn tới luật có phần điều kiện rỗng tức suy kiện Lec p.9 Thủ tục lập luận tiến Quá trình lập luận tiến trình áp dụng thủ tục cho luật sở luật khơng có kiện xuất hiện: Lec p.10 Thủ tục lập luận tiến Ví dụ: Cho CSTT gồm luật kiện sau: CS luật L1 có_lơng_mao(x)lồi_có_vú(x) L2 có_lơng_vũ(x)lồi_chim(x) L3 biết_bay(x)đẻ_trứng(x)lồi_chim(x) L4 lồi_có_vú(x)ăn_thịt(x)thú_ăn_thịt(x) L5 lồi_có_vú(x)có_răng_nhọn(x)có_móng_vuốt(x)thú_ăn_thịt(x) L6 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_đốm_sẫm(x)báo_Châu_Phi(x) L7 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_vằn_đen(x)hổ(x) L8 lồi_chim(x)biết_bay(x)có_chân_dài(x)có_cổ_dài(x)đà_điểu(x) L9 lồi_chim(x)biết_bay(x)biết_bơi(x)lơng_đen_trắng(x)chim_cánh_cụt(x) CS kiện: có_lơng_mao(Ki) ăn_thịt(Ki) lơng_vàng_hung(Ki) có_đốm_sẫm(Ki) Lec p.11 Thủ tục lập luận tiến Sự kiện có_lơng_mao(Ki) khớp với điều kiện luật 1, rút lồi_có_vú(Ki) Khi CSSK bổ sung thêm : lồi_có_vú(Ki) - Sự kiện khớp với phần điều kiện luật L4, rút thú_ăn_thịt(Ki) Khi CSSK bổ sung thêm : thú_ăn_thịt(Ki) - Sự kiện 3, khớp với phần điều kiện luật L6, rút báo_Châu_phi(Ki) Không luật sử dụng nữa, kết luận Ki báo Châu phi - Lec p.12 Lập luận lùi Tư tưởng: đưa giả thuyết cần đánh giá, giả thuyết đưa chứng minh, bị bác bỏ (bởi kiện nhớ làm việc) ◼ Quá trình lập luận lùi: Đối sánh giả thuyết đưa với kiện nhớ làm việc: – Nếu có kiện “khớp” với giả thuyết, ta xem giả thuyết – Nếu không cớ kiện khớp với giả thuyết, đối sánh giả thuyết với phần kết luận luật Với luật mà kết luận luật khớp với giả thuyết, ta lùi lại phần điều kiện luật Các điều kiện luật xem giả thuyết Với giả thuyết mới, ta lập lại trình Nếu tất giả thuyết sinh trình phát triển giả thuyết luật chọn thích hợp thoả mãn (đều có nhớ làm việc) giả thuyết đưa xem Ngược lại, giả thuyết đưa xem sai ◼ Lec p.13 Lập luận lùi Procedure Backward_Chaining(Hyp, θ); Begin H ← giả thuyết Hyp; for luật R = (Conds, Q) if H hợp với Q θ1 then loại H khỏi Hyp → Hyp1; thêm điều kiện Conds vào Hyp1; áp dụng θ1 vào giả thuyết Hyp1; θ’ ← θθ1 ; if Hyp1 = [] then return θ’ else Backward_chaining(Hyp1, θ’); end; Lec p.14 Lập luận lùi Ví dụ Ví dụ: Cho CSTT gồm luật kiện sau CS luật L1 có_lơng_mao(x)lồi_có_vú(x) L2 có_lơng_vũ(x)lồi_chim(x) L3 biết_bay(x)đẻ_trứng(x)lồi_chim(x) L4 lồi_có_vú(x)ăn_thịt(x)thú_ăn_thịt(x) L5 lồi_có_vú(x)có_răng_nhọn(x)có_móng_vuốt(x)thú_ăn_thịt(x) L6 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_đốm_sẫm(x)báo_Châu_Phi(x) L7 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_vằn_đen(x)hổ(x) L8 lồi_chim(x)biết_bay(x)có_chân_dài(x)có_cổ_dài(x)đà_điểu(x) L9 lồi_chim(x)biết_bay(x)biết_bơi(x)lơng_đen_trắng(x)chim_cánh_cụt(x) CS kiện: có_lơng_vũ(Bibi) có_chân_dài(Bibi) có_cổ_dài(Bibi) biết_bay(Bibi) Giả thuyết đà_điểu(Bibi) Lec p.15 Lập luận lùi Ví dụ Giả thuyết đà_điểu(Bibi) khớp với kết luận luật L8, rút kiện lồi_chim(Bibi), biết_bay(Bibi), có_chân_dài(Bibi), có_cổ_dài(Bibi) giả thuyết loài_chim(Bibi), khớp với kết luận luật L2, rút kiện có_lơng_vũ(Bibi) Tất kiện rút khớp với kiện CSSK Vậy giả thuyết đà_điểu(Bibi) Lec p.16 So sánh ◼ Suy diễn tiến phương pháp hướng liệu – Có thể có nhiều bước suy diễn khơng định hướng tới đích – Dễ cài đặt ◼ Suy diễn lùi hướng kiện – Khó cài đặt – Thích hợp với tốn chứng minh Lec p.17 Lập luận tiến Ví dụ Luật 1: Luật 2: Luật 3: Luật 4: Luật 5: Luật 6: Luật 7: động vật có lơng mao động vật lồi có vú động vật có lông vũ động vật chim động vật biết bay, động vật đẻ trứng động vật chim động vật lồi có vú, động vật ăn thịt động vật thú ăn thịt động vật lồi có vú, động vật có nhọn, động vật có móng vuốt động vật thú ăn thịt động vật thú ăn thịt, động vật có màu lơng vàng hung, động vật có đốm sẫm động vật báo Châu Phi động vật thú ăn thịt, động vật có màu lơng vàng hung, động vật có vằn đen động vật hổ Lec p.18 ... lồi_có_vú(x)ăn_thịt(x)thú_ăn_thịt(x) L5 lồi_có_vú(x)có_răng_nhọn(x)có_móng_vuốt(x)thú_ăn_thịt(x) L6 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_đốm_sẫm(x)báo_Châu_Phi(x) L7 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_vằn_đen(x)hổ(x)... lồi_có_vú(x)ăn_thịt(x)thú_ăn_thịt(x) L5 lồi_có_vú(x)có_răng_nhọn(x)có_móng_vuốt(x)thú_ăn_thịt(x) L6 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_đốm_sẫm(x)báo_Châu_Phi(x) L7 thú_ăn_thịt(x)lơng_vàng_hung(x)có_vằn_đen(x)hổ(x)... L4, rút thú_ăn_thịt(Ki) Khi CSSK bổ sung thêm : thú_ăn_thịt(Ki) - Sự kiện 3, khớp với phần điều kiện luật L6, rút báo_Châu_phi(Ki) Không luật sử dụng nữa, kết luận Ki báo Châu phi - Lec p.12 Lập