1.2 CÁC PHƢƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TRI THỨC
1.2.4.2 Hệ chuyên gia dựa trên frame
a Định nghĩa
Hệ chuyên gia dựa trên frame (Frame-Based Expert System) là chương trình máy tính xử lý bài toán thông tin cụ thể trong bộ nhớ làm việc với tập các frame trong cơ sở tri thức, sử dụng bộ suy luận để thu được thông tin mới [7,407].
Định nghĩa này tương tự như định nghĩa hệ chuyên gia dựa trên luật, nhưng một khác biệt quan trọng đó là frame được sử dụng để biểu diễn tri thức mà không phải là luật. Frame cung cấp nhiều cách thức phong phú trong việc nắm bắt tri thức bài toán hơn hẳn với việc sử dụng bộ ba O-A-V hay hệ luật.
Bộ suy luận
Bộ nhớ làm việc
Bộ giải thích Cơ sở tri thức
Chương trình bên ngoài Giao diện phát triển Giao diện người dùng
b Lịch sử phát triển
Động cơ để phát triển hệ chuyên gia dựa trên frame có nguồn gốc từ các nhà tâm lý học nhận thức khi họ nghiên cứu cách thức giải quyết vấn đề của con người. Những nhà tâm lý này đã phát triển lý thuyết dựa trên cách thức con người định dạng bằng trí óc các mô hình, những mô hình mà họ có thể hình dung và vẽ lên được để giúp họ giải quyết bài toán.
Một nghiên cứu của Bartlett (1932) đã cho thấy rằng con người chứa trong bộ chớ vĩnh cửu của mình những mô hình cấu trúc tri thức riêng rẽ có được từ những kinh nghiệm trước đó, những tri thức này có thể được sử dụng để đối phó với tình huống tương tự hiện tại. Bartlett sử dụng thuật ngữ lược đồ (schema) để nói đến một trong những cấu trúc tri thức đó.
Lược đồ là một đơn vị tri thức chứa những thông tin rập khuôn về một số khái niệm. Ví dụ nếu một ai đó đề cập tới từ “xe ôtô” với chúng ta, chúng ta sẽ có thể mường tượng các đặc tính chung của chiếc xe ôtô. Trí tưởng tượng của chúng ta về nó có thể là chiếc xe với một khích cỡ, hình dáng… nào đó. Chúng ta có thể nhận ra rằng những đặc tính là giống khái niệm về những chiếc ôtô mà kinh nghiệm của chúng ta đã có khi quan sát rất nhiều ôtô trong quá khứ.
Tiếp theo ý tưởng về lược đồ của Bartlett, Minsky (1975) đề xuất một cấu trúc dữ liệu để mã hóa thông tin máy tính điển hình dựa trên các khái niệm và được đặt tên là frame. Frame có tên, các slot với nhãn miêu tả về thuộc tính hoặc đặc điểm và có thể chứa giá trị. Thêm nữa, frame có thể được gắn các thủ tục để nắm bắt được các thông tin về hoạt động.
Những hệ chuyên gia dựa trên frame mã hóa tri thức của nó trong những frame. Những khái niệm thông thường được ghi lại trong frame và các thể hiện cụ thể về khái niệm được biểu diễn trong những frame khác với những thuộc tính có giá trị cụ thể.
c Kiến trúc lập trình hướng đối tượng
Những năm trước đây, nhiều đặc tính đã được tham khảo từ mô hình lập trình hướng đối tượng và hỗ trợ các hệ thống dựa trên frame để phát huy khả năng của
chúng. Ngày nay, lĩnh vực thiết kế dựa trên frame và lập trình hướng đối tượng chia sẻ chung rất nhiều đặc tính dẫn đến có một số sự nhầm lẫn khi sử dụng thuật ngữ đối tượng (object) và frame.
Lập trình hướng đối tượng nói đến toàn bộ cấu trúc dữ liệu của nó như là các đối tượng. Mỗi đối tượng bao gồm hai dạng thông tin cơ bản: thông tin miêu tả đối tượng và thông tin chỉ ra đối tượng có thể làm được gì. Trong thuật ngữ của hệ chuyên gia, chúng ta nói rằng mỗi đối tượng có tri thức thủ tục và tri thức khai báo.
Lập trình hướng đối tượng cung cấp cách thức tự nhiên để biểu diễn các đối tượng của thể giới thực. Chúng ta thường xem thế giới như là một tập hợp nhiều đối tượng, ví dụ như ô tô, hoa, bia… Với mỗi loại đối tượng, bạn có thể miêu tả chúng bằng những thuật ngữ về sự hiển diện của nó và theo những kinh nghiệm của bạn khi quan sát nó trước đây. Khi bạn tạo một đối tượng trong ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng, bạn đơn giản đặt cho đối tượng một cái tên, một tập các miêu tả thuộc tính, và một vài thủ tục cho phép nó hoạt động. Trong hình thức này, tạo một đối tượng trở thành một tiến trình trực giác - tạo một đối tượng, miêu tả nó, miêu tả hoạt động của nó.
Trong thiết kế các hệ thống dựa trên frame, người thiết kế hệ chuyên gia nói đến một đối tượng như một frame. Thuật ngữ này xuất hiệu không phải từ nghiên cứu của Minsky và thuật ngữ này là một phần trong những thuật ngữ của lĩnh vực trí tuệ nhân tạo. Những năm vừa qua, những hệ thống dựa trên frame đã sử dụng và phát huy các đặc tính được nghiên cứu từ những hệ thống hướng đối tượng. Ngày nay, hầu hết mọi người sử dụng hai thuật ngữ này có thể hoán đổi cho nhau mà không có nhiều bất lợi khi thực hiện hay nắm bắt vấn đề.
KẾT LUẬN CHƢƠNG MỘT
Chương này trình bày một số kỹ thuật phổ biến nhiều tri thức. Lựa chọn phương pháp biểu diễn tri thức hợp lý sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc cài đặt môtơ suy diễn mà ta sẽ tìm hiểu ở chương sau.
CHƢƠNG 2 - CƠ CHẾ SUY LUẬN TRONG HỆ CHUYÊN GIA
Để giải bài toán trong hệ chuyên gia, việc trước tiên là cần biểu diễn tri thức như là chúng ta đã xét trong chương một. Rồi cần có một hệ thống lập luận, việc lập luận thông qua kỹ thuật suy diễn và các chiến lược điều khiển. Các kỹ thuật suy luận hướng dẫn hệ thống theo cách tổng hợp các tri thức đã có trong cơ sở tri thức và từ các sự kiện ghi lại trong bộ nhớ. Các chiến lược điều khiển thiết lập đích cần đến và hướng dẫn hệ thống lập luận.