6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
1.2.5. Hệ chuyên gia dựa trên luật
HCG dựa trên luật là một chương trình máy tính, xử lý các thông tin cụ thể của bài toán được chứa trong bộ nhớ làm việc và tập các luật được chứa trong CSTT, sử dụng động cơ suy luận để suy ra thông tin mới.
HCG dựa trên luật có nền tảng xây dựng là hệ luật sinh (Production System). a) Khái niệm Hệ luật sinh:
Hệ luật sinh (HLS) hay hệ sinh hay hệ thống sản xuất đều có cùng ý nghĩa. HLS là một mô hình tính toán quan trọng trong các bài toán tìm kiếm cũng như mô phỏng cách giải quyết vấn đề của con người trong lĩnh vực ứng dụng trí tuệ nhân tạo. HLS cung cấp cơ chế điều khiển Pattern-directed trong quá trình giải quyết vấn đề. Cấu trúc HLS gồm 3 thành phần: tập luật sản sinh (Production rules), bộ nhớ làm việc (Working memory), bộ điều khiển nhận dạng và hành động (Recognize-action control). Trong đó:
- Tập luật sản sinh được đặc tả dạng: Condition-Action (điều kiện - hành động). Một luật là một mắt xích của kho tri thức giải quyết vấn đề. Kho tri thức là một CSDL của các tập luật sản sinh. Thành phần Condition là một mẫu (pattern) dùng xác định điều kiện áp dụng của luật cho một vấn đề tương ứng. Thành phần Action được xem như là điều hướng (directed) dùng để đưa ra kết
luận của luật hoặc dẫn đến một luật kế tiếp nhằm tìm ra kết luận cuối cùng. Các luật sinh thường được viết dưới dạng IF THEN. Có hai dạng: IF<điều kiện> THEN <hành động> hoặc IF <điều kiện> THEN <kết luận> DO <hành động>.
-Bộ nhớ làm việc chứa những đặc tả trạng thái hiện tại của quá trình suy luận. Chúng được lưu trữ như là tập các mẫu. Những đặc tả này là các mẫu để so trùng với các điều kiện của tập luật sản sinh. Khi một luật trong tập luật sản sinh được so trùng phần điều kiện thì phần hành động của nó có thể được áp dụng và phần hành động này được xây dựng đặc thù để tác động trực tiếp lên bộ nhớ làm việc.
-Bộ điều khiển nhận dạng và hành động là cấu trúc điều khiển dùng trong HLS. Tập các mẫu trong bộ nhớ làm việc lần lượt được đưa vào thành phần nhận dạng (Recognize) để thực hiện so trùng mẫu. Kết quả của quá trình so khớp sẽ tạo thành một tập các luật sản sinh đã so khớp. Tập kết quả này được đưa vào bộ điều khiển quyết định chọn luật phù hợp, trong quá trình điều khiển có thể áp dụng các chiến lược giải quyết xung đột đơn giản hoặc áp dụng các chiến lược lựa chọn heuristic. Với luật được chọn, hệ thống sẽ thực hiện hành động tương ứng. Quy trình hoạt động của bộ điều khiển nhận dạng và hành động là một quy trình khép kín được lặp đi lặp lại nên trong quá trình thực hiện nó sẽ tác động trở lại và làm thay đổi các tập mẫu trong bộ nhớ làm việc. Đây chính là đặc trưng cơ bản của HLS trong quá trình cải thiện các tập mẫu của hệ thống. Quy trình hoạt động được mô tả bởi hình 1.10 [3]:
Hình 1.10. Quy trình hoạt động của Recognize-Action
HLS là khung làm việc tổng quát để thực thi các giải thuật tìm kiếm. Với đặc tính đơn giản, dễ sửa đổi và linh động. HLS được dùng như một công cụ quan trọng để xây dựng các HCG và các ứng dụng trí tuệ nhân tạo khác. Các ưu điểm của HLS:
- Tách bạch giữa tri thức và điều khiển: Điều khiển nằm trong chu trình Recognize-Action; tri thức được chứa đựng trong các luật sinh. Chính vì vậy, HLS có khả năng cập nhật tri thức mà không cần điều chỉnh chương trình và ngược lại.
Tập xung đột Chọn luật
Thực hiện Tập được chọn
Nhận dạng
- Dễ dàng áp dụng trong tìm kiếm trên không gian trạng thái
- Tính độc lập của các luật sinh
- Khả năng áp dụng heuristic cho việc điều khiển quá trình hoạt động
- Theo dõi và giải thích quá trình hoạt động
- Độc lập với ngôn ngữ và có thể dùng như kỹ thuật mô phỏng giải pháp của con người
b) Các đặc trưng và kiến trúc của hệ chuyên gia dựa trên luật
HCG dựa trên luật cũng có những đặc trưng cơ bản của HCG tổng quát, một vài đặc điểm tiêu biểu: Có CSTT chứa các luật, có bộ nhớ làm việc tạm thời, có động cơ suy luận, có giao diện để giao tiếp với người dùng và người phát triển, có tiện ích giải thích và có khả năng giao tiếp với chương trình ngoài như các hệ quản trị CSDL, xử lý bảng tính…
Hệ chuyên gia dựa trên luật có kiến trúc như sau:
Hình 1.11. Kiến trúc HCG dựa trên luật
c) Ưu và nhược điểm của hệ chuyên gia dựa trên luật
- Ưu điểm của HCG dựa trên luật
+Các luật được xây dựng từ cách con người giải quyết vấn đề. Cách biểu diễn luật nhờ IF-THEN đơn giản cho phép giải thích dễ dàng cấu trúc tri thức cần trích lọc
+Phân tách tri thức và điều khiển
+Tri thức là tập các luật có tính độc lập cao nên dễ thay đổi và chỉnh sửa +HCG dựa trên luật dễ mở rộng
+Tận dụng được tri thức heuristic
+Có thể dùng biến trong luật, truy xuất chương trình ngoài
- Nhược điểm của HCG dựa trên luật
+Các sự kiện muốn đồng nhất nhau phải khớp nhau hoàn toàn. Các sự kiện cùng một nghĩa phải giống nhau về cú pháp nhưng ngôn ngữ tự nhiên thì không như vậy
+Khó tìm mối quan hệ giữa các luật trong một chuỗi suy luận vì chúng nằm rải rác trong CSTT
+Có thể hoạt động chậm
+Làm cho nhà phát triển phải hình dung mọi cái ở dạng luật, không phải bài toán nào cũng có thể làm được như vậy