Cần lưu lại cỏc ghi nhận sau mỗi lần thay đổi hệ thống. Điều này giỳp theo vết tri thức hệ thống. Mỗi lỳc thay đổi hệ thống cỏc thụng tin quan trọng cần được làm tư liệu là:
• Điều gỡ đó thay đổi
• Người thực hiện thay đổi đú • Thời gian thay đổi
CHƯƠNG III: XỬ Lí TRI THỨC TRONG HỆ CHUYấN GIA 3.1. Biểu diễn tri thức
Biểu diễn tri thức là phương phỏp dựng để mó hoỏ tri thức trong cơ sở tri thức của một hệ chuyờn gia.
Cỏc loại tri thức: - Tri thức thủ tục. - Tri thức mụ tả. - Siờu tri thức. - Tri thức heuristic. - Tri thức cấu trỳc.
Cỏc kỹ thuật biểu diễn tri thức:
- Biểu diễn tri thức nhờ bộ ba liờn hợp O_A_V:
Một sự kiện cũng cú thể sử dụng để xỏc định giỏ trị của một số đối tượng. Vớ dụ: “Quả búng màu đỏ” gỏn giỏ trị “đỏ” cho màu của quả búng. Sự kiện loại này gọi là bộ ba O_A_V (đối tượng _ thuộc tớnh _ gớa trị).
O_A_V là một loại phỏt biểu phức tạp. Nú chia một cõu thành 3 phần khỏc nhau: đối tượng, thuộc tớnh và giỏ trị của thuộc tớnh. Vớ dụ: “Cỏi ghế màu nõu”.
Sự kiện Biểu diễn trong mỏy
Biểu diễn qua ngụn ngữ tự nhiờn Hiểu ngụn ngữ
tự nhiờn
Sản sinh tự động văn bản
Ta cú thể biểu diễn cõu này theo cấu trỳc O_A_V như sau: đối tượng là “ghế”, thuộc tớnh là “màu”, giỏ trị là “nõu”.
Đối tượng được biểu diễn trong O_A_V cú thể là vật lý như: ụ tụ, búng … hoặc trừu tượng như: tỡnh yờu … Thuộc tớnh là tớnh chất hoặc đặc điểm của đối tượng. Giỏ trị xỏc định phộp gỏn của thuộc tớnh. Giỏ trị cú thể là boolean, số, chuỗi…
Đối với hầu hết cỏc vấn đề trong hệ chuyờn gia, đối tượng thường cú nhiều đặc điểm quan trọng. Trong trường hợp này, cỏc thuộc tớnh đa trị được định nghió cho đối tượng, tương ứng với cỏc giỏ trị thuộc tớnh.
- Biểu diễn tri thức bằng luật:
Luật là một dạng tri thức thủ tục. Nú liờn kết thụng tin đưa ra với một số sự kiện. Sự kiện này cú thể là sự chấp nhận thụng tin mới hoặc một số thủ tục thực hiện. Trong nhiều trường hợp, luật mụ tả cỏch giải quyết vấn đề.
Cấu trỳc luật liờn kết một hoặc nhiều giả thiết được lưu giữ trong phần IF, với một hoặc nhiều kết quả lưu giữ trong phần THEN.
Vớ dụ: IF Quả búng màu đỏ THEN Tụi rất thớch.
Núi chung, một luật cú thể cú nhiều giả thiết liờn kết bởi cỏc cõu AND, OR hoặc cả hai. Kết luận của luật cũng cú thể là cõu đơn hoặc cõu phức.
Luật cú thể được biểu diễn dưới cỏc dạng khỏc nhau của tri thức như quan hệ, nhắc nhở, điều khiển, chiến lược, heuristic
Luật cũng cú thể được sản xuất theo bản chất của chiến lược giải quyết vấn đề: vấn đề giải thớch, vấn đề chẩn đoỏn, vấn đề thiết kế.
3.2. Xử lý tri thức
Sau khi thu thập và biểu diễn tri thức, cần phải xử lý tri thức bằng cỏch ỏp dụng cỏc kỹ thuật suy diễn và cỏc chiến lược điều khiển. Kỹ thuật suy diễn chỉ ra cỏch thức hệ thống liờn kết tri thức chứa trong cơ sở tri thức với cỏc fact cú trong bộ nhớ làm việc. Cỏc chiến lược điều khiển thiết lập mục đớch của hệ thống và nú cũng đưa ra cỏch suy diễn.
3.2.1. Suy diễn
Suy diễn là quỏ trỡnh từ tri thức, fact và chiến lược giải quyết vấn đề để đưa ra kết luận. Hiểu cỏch thức con người suy diễn, cỏch thức con người làm việc với cỏc thụng tin về vấn đề được đưa ra, cỏch thức xử lý cỏc tri thức chung của lĩnh vực, ta cú thể hiểu được cỏch xử lý tri thức của hệ chuyờn gia.
3.2.1.1. Suy diễn suy luận
Con người sử dụng suy diễn suy luận để suy ra thụng tin mới từ cỏc thụng tin cú quan hệ logic đó được biết. Suy diễn suy luận sử dụng cỏc fact vấn đề hay cỏc axiom và cỏc tri thức liờn quan tạo ra cỏc luật hay implication. Quỏ trỡnh bắt đầu bằng cỏch so sỏnh cỏc axiom với tập cỏc implication để rỳt ra cỏc axiom mới.
Luật modus ponens là nền tảng của suy diễn suy luận:
Nếu A đỳng và nếu A suy ra B, thỡ B đỳng.
3.2.1.2 Suy diễn quy nạp
Con người sử dụng suy diễn quy nạp để rỳt ra cỏc kết luận chung từ một tập giới hạn cỏc fact bằng quỏ trỡnh tổng quỏt hoỏ. Qua quỏ trỡnh suy luận, chỳng ta tạo ra một điều khỏi quỏt cho tất cả cỏc trường hợp dựa trờn một số hữu hạn cỏc trường hợp. Quỏ trỡnh quy nạp được mụ tả như sau:
Với tập cỏc đối tượng: X={a,b,c,d…}. Nếu thuộc tớnh P đỳng với a, P đỳng với b, P đỳng với c thỡ P đỳng với mọi phần tử trong tập X.
3.2.1.3 Suy diễn abductive
Suy luận chớnh xỏc trong cỏc trường hợp suy diễn từ cỏc fact đó được xỏc định trước vỏ cỏc implication hợp lờ là đỳng đắn về mặt logic. Abductior là một dạng của suy luận cú tớnh đến cỏc suy diễn “đỏng tin cậy”. Đỏng tin cậy cú nghĩa là kết luận được rỳt ra từ một số thụng tin sẵn cú, nú cú thể sai. Suy luận này thường cú dạng:
Nếu B đỳng, và A suy ra B thỡ A đỳng?
Vớ dụ:
Implication : Đường ướt nếu trời mưa
Axiom : Đường ướt Conclution : Trời mưa ?
Chỉ đưa ra một thụng tin “đường ướt”, suy diễn đỏng tin cậy cú thể đưa ra “trời mưa”. Tuy nhiờn, kết luận này cú thể đỳng, cú thể sai vỡ đường ướt cú thể do một nguyờn nhõn khỏc như cú người rửa xe chẳng hạn.
3.2.1.4 Suy diễn tương tự
Con người tạo cỏc mụ hỡnh của một số khỏi niệm dựa trờn kinh nghiệm của mỡnh. Con người sử dụng mụ hỡnh này qua quỏ trỡnh suy diễn tương tự để giỳp họ hiểu một số tỡnh huống hay một số đối tượng. Con người chỉ ra sự tương tự giữa hai đối tượng, tỡm kiếm sự giống nhau và khỏc biệt để suy luận.
Vớ dụ: xột khung sau: Con hổ: Thuộc loại : động vật Số chõn : 4 Ăn : thịt Sống ở : Ấn Độ và vựng Đụng Á Mầu long : vàng, cú sọc.
Khung cung cấp một cỏch thức tự nhiờn để nắm bắt cỏc thụng tin khung. Chỳng ta cú thể dựng chỳng để biểu diễn cỏc đặc điểm điển hỡnh của một tập hợp cỏc đối tượng tương tự nhau. Nếu núi con sư tử giống con hổ thỡ cũng giả định rằng con sư tử cũng cú một số đặc điểm giống như con hổ. Vớ dụ như: chỳng ăn thịt và sống ở Ấn Độ. Tuy nhiờn, chỳng vẫn cú sự khỏc biệt. Vớ dụ chỳng cú mầu lụng khỏc nhau và sống ở những nơi khỏc nhau. Theo kiểu này, chỳng ta cú thể dựng suy diễn tương tự để rỳt ra mụt số hiểu biết về đối tượng mới, tinh chỉnh lại những hiểu biết này bằng cỏch xỏc định cỏc đặc tớnh khỏc biệt.
3.2.1.5 Suy diễn common-sense
Qua kinh nghiệm, con người học được cỏch gỉai quyết vấn đề cú hiệu quả. Họ sử dụng common-sense để nhanh chúng rỳt ra giải phỏp. Suy diễn common- sense dựa trờn cỏc đỏnh giỏ tốt hơn là cỏc logic chớnh xỏc.
Vớ dụ trong lĩnh vực chẩn đoỏn ụ tụ:
Một dõy đai lỏng thường gõy ra tiếng động lạ.
Người thợ mỏy cú thể tạo nờn những mẩu tri thức từ kinh nghiệm làm việc của anh ta với nhiều chiếc ụ tụ. Anh ta cú thể ngay lập tức nghi ngờ dõy đai bị lỏng khi làm việc với một ụ tụ phỏt ra tiếng động lạ. Cỏc tri thức kiểu này thường được goi là cỏc tri thức heuristic.
Khi cỏc tri thức heuristic được dựng để giải quyết vấn đề trong hệ chuyờn gia chỳng được gọi là tỡm kiếm heuristic.Nú khụng bảo đảm rằng giải phỏp sẽ được tỡm ra theo hướng đó đưa mà chỉ chắc chắn rằng hướng đú đưa ra một giải phỏp chấp nhận được. Tỡm kiếm heuristic đặc biệt cú ớch với cỏc ứng dụng yờu cầu đưa ra giải phỏp nhanh chúng.
3.2.1.6 Suy diễn non-monotonic
Trong một số tỡnh huống, suy diễn về một vấn đề sử dụng cỏc thụng tin tĩnh. Trong suốt quỏ trỡnh suy diễn, trạng thỏi của một luật (đỳng hay sai..) khụng đổi. Kiểu suy diễn này được gọi là suy diễn monotonic.
Trong một số tỡnh huống, trạng thỏi của cỏc fact thay đổi. Xem xột vớ dụ sau về một phũng trẻ và biểu diễn nú thành dạng luật:
Khi giú thổi, nụi sẽ đung đưa. IF Giú thổi
THEN Nụi sẽ đung đưa. Tiếp theo, hóy xem xột :
Đú là một cơn giú xoỏy giú thổi nụi đung đưa.
Khi cú cơn giú xoỏy, giả định rằng nụi sẽ đung đưa. Tuy nhiờn sau khi cơn giú xoỏy qua đi, chỳng ta mong rằng nụi sẽ ngừng đung đưa. Một hệ thống sử dụng suy diễn monotonic vẫn tiếp tục cho rằng nụi vẫn đung đưa.
Con người khụng khú khăn để theo vết sự thay đổi. Khi cú thay đổi, con người nhanh chúng điều chỉnh lại cỏc sự kiện cú liờn quan. Kiểu suy diễn này goi là suy diễn non-monotonic.
Một hệ chuyờn gia cú thể thực hiện suy diễn non-monotonic nếu nú cú một hệ thống “duy trỡ đỏng tin cậy”. Hệ thống duy trỡ đỏng tin cậy giữ một bản ghi về nguyờn nhõn gõy ra fact. Do đú, nếu nguyờn nhõn bị loại bỏ, fact cũng bị huỷ bỏ.
Trong vớ dụ trờn, nếu hệ thống sử dụng suy diễn non-monotonic sẽ huỷ bỏ sự kiện nụi đung đưa.
3.2.2. Suy diễn trong hệ chuyờn gia
Hệ chuyờn gia mụ hỡnh hoỏ quỏ trỡnh suy luận sử dụng kỹ thuật gọi là kỹ thuật suy diễn.
Suy diễn là quỏ trỡnh được sử dụng trong hệ chuyờn gia để rỳt ra thụng tin mới từ cỏc thụng tin đó biết.
Một hệ chuyờn gia thực hiện suy diễn sử dụng một module gọi là mụ tơ suy diễn. Nú kết hợp cỏc fact chứa trong bộ nhớ làm việc với cỏc tri thức chứa trong cơ sở tri thức. Từ quỏ trỡnh này, cú thể suy ra cỏc tri thức mới. Những tri thức mới này lại được thờm vào trong bộ nhớ làm việc.
3.2.2.1 Modus Ponens
Luật logic xỏc định rằng: nếu A đỳng và A suy ra B cũng đỳng thỡ chỳng ta cú thể giả định rằng B đỳng.
Modus ponens làm việc với cỏc axiom để suy ra cỏc fact mới. Vớ dụ nếu cú axiom dạng E1E2 và cú axiom E1 thỡ E2 được suy ra là đỳng một cỏch logic. Cỏc axiom này cú thể được viết ra dưới dạng danh sỏch như sau với axiom 3 được suy ra từ axiom 1 và axiom 2.
1. E1
2. E1E2
3. E2
Nếu cú một axiom khỏc tồn tại, vớ dụ như E2E3 thỡ E3 cũng được thờm vào danh sỏch này. Để minh hoạ rừ hơn về modus ponens, hóy xem xột hai implication sau:
1. E1E2
IF thõn nhiệt >370 THEN bệnh nhõn bị sốt 2. E2E3
IF Bệnh nhõn bị sốt THEN cho bệnh nhõn uống aspirin.
Hai implication được mụ tả bằng danh sỏch cỏc axiom ban đầu trong STATE như sau:
1. E1E2 2. E2E3
Tiếp theo giả sử rằng thõn nhiệt lớn hơn 370. Thờm axiom mới này vào tạo thành STATE 1 như sau:
STATE 1
1. E1E2 2. E2E3
3. E1- “Thõn nhiệt lớn hơn 370”
Từ axiom mới này suy ra axiom E2. Axiom E2 được thờm vào danh sỏch tạo thành STATE 2 như sau:
STATE 2
1. E1E2 2. E2E3
3. E1- “Thõn nhiệt lớn hơn 370” 4. E2-“Bệnh nhõn bị sốt”
Cuối cựng thụng tin mới này làm cho axiom 2 suy ra E3 STATE 3
1. E1E2 2. E2E3
3. E1- “Thõn nhiệt lớn hơn 370” 4. E2-“Bệnh nhõn bị sốt”
5. E3- Cho bệnh nhõn uống aspirin
Làm việc với tập hợp cỏc luật và cỏc dữ liệu khởi đầu, modus ponens tạo ra một dóy cỏc điều khẳng định logic. Đõy là quỏ trỡnh suy diễn hướng dữ liệu.
3.2.2.2 Sự giải
Moduns ponens tỡm ra cỏc thụng tin mới từ cỏc dữ liệu ban đầu. Quỏ trỡnh suy diễn này phự hợp với cỏc ứng dụng yờu cầu tỡm ra càng nhiều thụng tin càng tốt. Tuy nhiờn, trong một số ứng dụng khỏc, chỳng ta cần thu thập một số thụng tin để chứng minh một số kết luận. Vớ dụ một bỏc sĩ cố gắng chứng minh rằng bệnh nhõn bị đau họng sẽ thực hiện cỏc xột nghiệm để thu được cỏc triệu chứng
của bệnh này. Kiểu suy diễn này là nền tảng của sự giải và là giải thuật cơ bản sử dụng trong ngụn ngữ Prolog.
Sự giải là một chiến lược suy diễn sử dụng hệ thống logic để quyết định sự thật của một điều cần xỏc minh.
Phương phỏp giải cố gắng chứng minh một số định lý hay đớch (goal) được diễn tả bằng định đề P đỳng, đưa ra một tập cỏc axiom về vấn đề. Phương phỏp này cố gắng chứng minh rằng phủ định của P khụng thể đỳng (kỹ thuật phản chứng). Phương phỏp giải bao gồm quỏ trỡnh tạo ra cỏc biểu thức mới được gọi là cỏc resolvent từ cỏc axiom đó tồn tại và cỏc định đề phủ định.
Để minh hoạ sự giải, hóy giả định rằng cú hai axiom dạng AVB (A đỳng hoặc B đỳng) và ơBVC (B khụng đỳng hoặc C đỳng). Phương phỏp giải sẽ tạo
ra resolvent của hai axiom trờn bằng cỏch kết hợp chỳng bằng toỏn tử logic AND. C A C) B ( B) (A∨ ∧ ơ ∨ = ∨
Ta thu được kết quả trờn do sử dụng phộp logic:
C A C B B A ∨ ∨ ơ ∨
vỡ B và ơB triệt tiờu nhau
Những resolvent này được thờm vào danh sỏch cỏc axiom và cỏc resolvent mới lại được tạo ra. Quỏ trỡnh này được tiếp diễn đến khi một mõu thuẫn được tạo ra vớ dụ như P và ơP. Từ đú suy ra giả thuyết P sai là khụng chấp nhận được
nghĩa là P đỳng.
Giải thuật phản chứng cú thể được túm tắt theo cỏc bước sau: 1. Giả định rằng ơP đỳng
2. Chỉ ra cỏc axiom và ơP dẫn đến mõu thuẫn
3. Kết luận ơP là sai vỡ dẫn đến mõu thuẫn
4. Kết luận P đỳng vỡ ơP sai
Vớ dụ:
1. ơE1∨E2 IF Thõn nhiệt lớn hơn 370
THEN Bệnh nhõn bị sốt 2. ơE2∨E3 IF Bệnh nhõn bị sốt
3. E1 Thõn nhiệt lớn hơn 370
Cần chứng minh E3 (Cho bệnh nhõn uống 2 viờn aspirin) là đỳng. Theo giải thuật giải, trước tiờn giả sử rằng phủ định của định đề này là sai (E3). Thờm định đề này vào danh sỏch cỏc axiom như trong STATE 0
STATE 0 1. ơ E1 ∨ E2
2. ơ E2 ∨ E3
3. E1 4. ơ E3
Hợp giải axiom 1 và 2 được
ơE1 ∨ E2 ơE2 ∨ E3 ơ E1 ∨ E3
Thờm resolvent mới này vào danh sỏch thu được STATE 1 STATE 1 1. ơ E1 ∨ E2 2. ơ E2 ∨ E3 3. E1 4.ơ E3 5.ơ E1 ∨ E3
Hợp giải 3 và 5 thu được E1
ơE1 ∨ E3
E3
Thờm kết quả này vào danh sỏch thu được STATE2 STATE 2 1. ơ E1 ∨ E2 2. ơ E2 ∨ E3 3. E1 4. ơ E3 5. ơ E1 ∨ E3
6. E3
Nhận thấy cú mõu thuẫn giữa 4 và 6. Do đú ta kết luận ơ E3 là sai vỡ nú
dẫn đến mõu thuẫn (bước 3 của giải thuật). Từ đú đưa ra kết luận E3 đỳng vỡ ơ
E3 sai (bước 4 của giải thuật). Như vậy định đề “Cho bệnh nhõn uống 2 viờn aspirin” đó được chứng minh.
3.2.2.3 Khụng giải (nonresolution)
Trong phương phỏp giải, khụng cú sự khỏc nhau giữa mục đớch(goal), giả thiết và cỏc luật. Chỳng được thờm vào danh sỏch cỏc axiom và tạo ra cỏc luật giải của suy diễn. Kiếu xử lý này cú thể gõy nhầm lẫn khi chỳng ta mất phương hướng về điều chỳng ta cần chứng minh. Kỹ thuật khụng giải hay cũn gọi là kỹ thuật suy luận tự nhiờn cố gắng vượt qua vấn đề này bằng cỏch chứng minh một số phỏt biểu theo cỏch hướng mục tiờu. Để hoàn thành, kỹ thuật sử dụng luật suy diễn lựi theo kiểu:
Để chứng minh [H∧(AB)C]:
Nếu (BC) thỡ chứng minh HA
Vớ dụ: giả sử cần phải chứng minh “Hựng thớch đội búng Thế Cụng” với giả thiết rằng “Mọi người sống ở Hà Nội đều thớch đội búng đỏ Thể Cụng”. Nếu