Một số vấn đề về hệ chuyên gia ứng dụng trong y học

chứa các thỏng ỉin, tri thức và các quá trình suy luận vê một lĩnh vực cụ th ể nào đó đ ể giãi quyết các vấn đề khó hoặc hóc búa đòi hỏi sự tỉnh thông đầy đủ của cức chuyên gia con người

1.3.5 Danh mục b ê n h 49

1.4 T h ô n g tin lưu c h u y ể n 49

1.5 P h â n tích th ô n g tin đầu r a 50

1.6 Q u a n h ệ giữa c á c th ô n g t in 51

1.7 Y êu cầu và k h ả n ân g củ a hệ th ố n g « 51

CHƯƠNG II: TỔ CHỨC DỮ LIỆU VÀ s ơ B ổ THIẾT KẾ HỆ THỔNG53 2.1 Phư ơng án tổ chứ c đ ữ liệu 53

2.2 T h iết k ế hệ th ố n g 55

2.2.1 Các khối của hệ Ihốn g 55

2.2 2 Giới thiệu các đầu chương trình và chức n ă n g 57

2 3 T h u ậ t toán ch ẩn đoán b ệ n h 66

K ẾT L U Ậ N 73

PHỤ LỤC 74

Đặt vấn đề, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài

T h ế g iớ i n g à y c à n g p h á i triể n v ớ i c á c h o ạ t đ ô n g n g à y c à n g đ a d ạ n g v à

p h ứ c tạ p đ ò i h ỏ i k h ả n ă n g g iả i q u y ế t n h ữ n g v ấ n đ ề , n h iệ m v ụ ở m ứ c đ ộ t r í tuệ

n g à y c à n g c a o K h o a h ọ c t r í tu ệ n h â n tạ o g ó p p h ầ n tạ o r a c á c m á y c ó đ ư ợ c iih ữ m ’ k h ả n ă n g t r í tu ệ c ủ a c o n n g ư ờ i v à tă n g th ê m k h ả n ă n g t r í tuộ c h o c o n

BỐ cục và nội dung chính của luận văn:

b iể u d iễ n tri th ứ c v à c á c c ấ u tr ú c đ iề u k h iể n tro n g H ệ c h u y ê n g ia

Phần II: G ồ m h a i c h ư ơ n g : P h ầ n n à y tập Iru n g trìn h b à y m ộ t n g h iô n c ứ u ứ n g

d ụ n g C ô n g n g h ê th õ n g tin ir o n g c h ẩ n đ o á n c á c b ện h v ề T i m m ạ c h : “ H ệ th ố n g trự g iú p c á c i h ầ y th u ố c T i m m ạ c h tro n g k h á m , ch ẩ D đ o á n v à đ iề u trị c á c b ệ n h v ề

C á c k ế t q u ả c h í n h c ủ a lu ậ n v ă n :

- Đ i s â u t ìm h iể u , n g h iê n c ứ u các n ộ i d u n g c h ín h của t r í tu ệ n h â n tạ o v à đ ặ c

b iệ t là hộ c h u y ê n g ia P h â n tíc h n h ữ n g th à n h p h ầ n c ơ b ản c ủ a m ộ t hệ

c h u y ê n g ia : cơ s ở t r i th ứ c , m ô tơ s u y d iễ n , b ộ g iả i t h íc h , b ộ th u n ạ p t r i th ứ c

v à g ia o d iệ n n g ư ờ i m á y N h ữ n g n ộ i d u n g c ơ b ản c ủ a c á c d ạ n g b iể u d iễ n tr i thức.

Phần I: MỘT số c ơ sở LÝ THUYẾT VỀ TRÍ TUỆ ♦ •

CHUƠNGI

1.1 Khoa học trí tuệ nhân tạo

1.1.1 Những tiền đề cơ hản của trí tuệ nhân tạo (TT N T )

đ ư ợ c c h ấ p n h ậ n D o c h ịu ả n h h ư ở n g c ủ a c á c c h u y ê n g ia M ỹ , n g ư ờ i ta đ ã tiế n

h à n h c h ế tạ o n h ữ n g m á y tín h đ ầ u tiê n th ự c h iệ n c á c p h é p tín h s ố h ọ c đ ơ n g iả n

n h ư C Ộ N G , T R Ừ v à p h é p s o s á n h L Ớ N H Ơ N D ẫ u v ậ y , m ộ t n h ó m c á c

c h u y ê n g ia T i n h ọ c v ầ n tiế p tụ c n g h iô n c ứ u k h ả n ã n g c ủ a m á y tín h x ử lý c á c d ữ liệ u p h i s ố , c á c k ý h iệ u B ê n c ạ n h đ ó , m ộ t c á c h đ ộ c lậ p , c á c c h u y ê n g ia tâ m l ý

C u ố i n h ữ n g n ă m 7 0 , m ộ t s ố n g h iê n c ứ u c ơ b ả n tro n g c á c lĩn h v ự c n h ư x ử

lý n g ô n n g ữ tự n h iê n , b iể u d iễ n t r i th ứ c , l ý th u y ế t g iả i q u y ế t v ấ n đ ề đ ã đ e m lạ i

d iệ n m ạ o m ớ i c h o T T N T T h ị Irư ờ n g T i n h ọ c đ ã b ắ t đ ầ u đ ó n n h ậ n n h ữ ĩig sả n

T rí tuệ con người:

- C á c p h ư ơ n g p h á p b iể u d iễ n v â n đ ổ , các p h ư ơ n g p h á p b iể u d iễ n tri th ứ c

- C á c p h ư ơ n g p h á p tìm k iế m tro n g k h ỏ n g g ia n b à i to á n , các c h iế n lư ợ c s u y

d iễ n

C á c h ệ th ố n g t r í tu ệ n h â n tạ o c ó th ể c h ia là m 3 l ĩn h v ự c n g h iê n c ứ u đ ộ c lậ p :

k h i c h ú n g h o ạ t đ ộ n g

• L ĩ n h v ự c q u a n lâ m đ ế n sự p h á i ir iể n c á c c h ư ơ n g tr ìn h x ử i ỷ t r i th ứ c đ ư ợ c

m ô tả b ằ n g k ý h iệ u để m ô p h ỏ n g là m v iệ c c ủ a c á c c h u y ê n g ia c o n n g ư ờ i,

c ò n g ọ i là hê chuyên gia.

V ậ y h ệ c h u y ê n g ia là g ì ?

H iể u m ộ t c á c h tổ n g q u á i th ì : “Hệ chuyên gia lả mộỉ hệ thống chương trình mứy tính được thiêì k ế đ ể mỏ hình hoá khả năng giải quyết vấn đề của chuyên gia con người” Còn g iá o s ư E d w a r d F e ig e n b a u m c ủ a trư ờ n g đ ạ i h ọ c S T A N F O R D -

m ộ t tro n g n h ữ n g c h u y ê n g ia h à n g đ ầu n g h iê n c ứ u v ề h ệ c h u y ê n g ia lạ i đ ịn h n g h ĩa

h ệ c h u y ề n g ia n h ư s a u : "Hệ chuyên gia là một hệ thống chương trình mấy tính

chứa các thỏng ỉin, tri thức và các quá trình suy luận vê một lĩnh vực cụ th ể nào

đó đ ể giãi quyết các vấn đề khó hoặc hóc búa đòi hỏi sự tỉnh thông đầy đủ của cức chuyên gia con người đỏi với các giải pháp của họ Nới mộỉ cách khác, hệ chuyên gia là dựa trên tri Ihức của các chuyên gia con người giỏi nhất trong lĩnh vực quan ỉăm

s ờ n à y

T h ự c r a th ì c ó m ộ t s ự tá c h b iệ t rõ rệ t g iữ a n h ữ n g t r i th ứ c v à c ơ c h ế s u y d iễ n ,

n g h ĩa ià tro n g ý n iệ m m ô tơ s u y d iễ n k h ô n g c ó b ấ t k ỳ m ộ t t r i th ứ c đ ặ c b iệ t n à o

2.3 Cấu trúc hệ chuyên gỉa:

2.3.1 Các thành phần cơ bản của Hệ chuyên gia

M ộ t hô c h u y ê n g ia đ iế n h ìn h đ ư ự c tạo th à n h từ c á c th à n h phần, c ơ bản s a u :

Chuyên gia / Người sử " \

)

Mô tơ suy diễn

Suy điễn Điều khiển

H ì n h 2 : C ấ u t r ú c h ệ c h u y ê n g ia

- C á c đ ố i tư ợ n g c ó liô n q u a n c ù n g c á c m ố i liê n hộ g iữ a c h ú n g

- N h ữ n g trư ờ n g h ợ p đ ặ c b iệ i h o ặ c n g o ạ i iệ c ù n g c á c c h iế n lư ợ c g iả i q u y ế t

b à i to á n k h á c n h a u v ớ i c á c đ ié u k iệ n á p d ụ n g (s iê u i r i t h ứ c , tr i th ứ c v ề tri

t h ứ c )

T r i th ứ c c ó th ể đ ư ợ c b iể u d iễ n b ằ n g n h iề u c á c h V i ệ c b iể u d iễ n C S T T n h ư th ế

n à o c h o phù h ợ p c ũ n g là đ iề u rấ t đ á n g q u a n lâ m ( s ẽ tìm h iể u k ỹ h ơ n tro n g p h ầ n :

b ic u d iễ n tri t h ứ c )

M ô tơ s u y đ iề n là bộ p h ận q u a n trọ n g c ủ a h ệ c h u y ê n g ia M ô tơ s u y d iễ n

th ự c h iệ n c á c c ơ c h ế lậ p lu ậ n c à i đ ặ t tro n g hệ đ ể g iả i q u y ế t v ấ n d ề Đ â y là h ạt

n h â n c ủ a h ệ c h u y ê n g ia , n ó s ử d ụ n g c á c p hần tử c ù a p h ầ n C S T T đ ể k iế n th iế t c á c

s u y d iễ n N ó th ự c h iệ n v iệ c s u y d iễ n tro n g tiế n t r ìn h g iả i q u y ế t v â n đ ề b ằn g

n h ữ n g th a y đ ổ i h o ặ c b ằ n g c á c h th ê m v à o c á c p h ầ n tử c ủ a cơ sở sự kiện. Đ ố i d iệ n

v ớ i m ộ t tìn h h u ố n g c h o trư ớ c n ó p hát h iệ n c á c ỉri thức thích hợp, s ừ đ ụ n g , sắ p

x ế p n ó v à x â y d ự n g m ộ t k ế hoạch g iả i q u y ế t v ấ n đ ề đ ộ c ỉậ p v ớ i lĩn h v ự c , đ ặ c thù

c h o irư ờ n g h ợ p c ầ n x ử l ý N ế u n h ư M S D íà m ộ t chương trình theo thủ tục (th e o

n g h ĩa th ô n g th ư ờ n g c ủ a th u ậ t n g ữ n à y ) , c á c h th ứ c m à M S D d ù n g c á c t r i th ứ c c ủ a

C S T T không h ể được tiên liệu trước b ở i b ấ i k ỳ m ộ t lậ p t r ìn h v iê n n à o

Hoàn loàn chính xác khi la nói MSD chính là bộ phận để phân biệt một hệ chuyồn gia với các hệ cơ sờ dữ liệu thông thường Qua nó, ta hình đung rõ sự phân biệt giữa hệ chuyên gia với các chương irình truyền thống:

Chương trình truyền thòng = CTDL + Giải thuật

Về Cơ sỏ sự kiện (CSSK):

Đây là một “bộ nhớ phụ” chứa cùng một lúc các dữ kiện của người sử đụng (NSD) - những sự kiện ban đầu để mô tả vấn đé cần giải quyếl - và kếỉ quả trung gian đạl được trong quá trình suy diễn Cơ sở này ( bộ nhớ - ký ức ngắn hạn) không hề được lưu lại trờ phi có yẽu cầu từ NSD, mà điều đó phụ thuộc hoàn toàn vào tình huống nghiên cứu.

Giao diện người - máy hay còn gọi là bộ đối thoại, thực hiện việc giao tiếp giữa hệ chuyên gia với NSD Bộ phận này nhận thông tin iừ NSD (các câu hỏi, các yêu cầu về lĩnh vực đang quan tâm) và đưa ra các lời khuyên, các câu trả lời hay các lời giải thích (vồ lĩnh vực đó) Mục đích là cho phép đối thoại với máy bẳng một ngôn ngữ khá “tự nhiên Để làm được điều này sẽ có đơn thể diễn dịch ngôn ngữ lự nhiên nào đổ thành ngôn ngữ máy và ngược lại.

Cho phép theo dõi (vạch) đường đi của quá trình suy diễn được thực hiện

Nó giúp người ỉàm Công nghệ thông tin trong việc xác định mục tiêu cho MSD, đồng thời cũng hữu ích cho các chuyên gia trong lĩnh vực được quan tâm, khi thiết kế và kiểm chứng sự phù hợp của CSTT Cuối cùng nó giúp giải thích cho NSD làm thể nào mà nó suy diễn ra được sự kiện nào đó và tại sao nó lại đặt câu hòi nào đó.

• Bộ học — thu nạp tri thức

Tri thức có thc đưa vào bởi các chuyên gia, kỹ sư tri thức (KSTT) hoặc nhập trực tiếp từ các CSDL hay các phần mềm khác Tri thức khi được tiếp nhận cần được kiểm chứng tính xác thực, đổng thời đảm bảo sự phù hợp của CSTT Ngoài ra, cần biến đổi những dữ liệu thành tri thức dể có thể xử lý bởi hệ thống.

Xây dựng CSTT là công việc lâu (lài và hết sức quan trọng bời vì đây ià quá trình chát lọc tri thức của các chuyên gia và chuyển tri thức này cho hệ chuyên gia Tiến trình Irên quan trọng đến mức hình thành một lĩnh vực nghiên cứu riêng biệl: quá trình tri thức. Nhân vật thực hiện quá trình trên gọi là kỷ sư

trí th ứ c (KSTT) KSTT cần biết cách chọn công cụ và cách biểu diễn hình thức tri ihức thích hợp với vấn đề nghiên cứu Cốc kỹ sư xử lý tri thức (còn gọi là người quản irị CSTT) đóng vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động cùa hộ chuyên gia Người quản trị CSTT có những nhiệm vụ:

V Quyết định nội dung của các luật, các sự kiện trong CSTT.

V Quyếl định cấu trúc vật !ý để lưu trừ các luật, cơ chế suy điền, điều khiển cạnh tranh.

> Trao đổi với các chuyên gia con người về lừng lĩnh vực để tạo lập các luật

và tìm ra các phương pháp suy điỗn.

V Tìm hiểu những yêu cầu cùa người sử dụng để xác định phương pháp trao đổi thỏng tin giữa hệ thống và người sử dụng.

'y Xác định phép kiểm tra quyền truy nhập và tạo dựng các thủ tục kiểm ira tính đúng đắn của tri thức.

> Xác định cơ chế sửa đổi và cập nhật tri thức.

• Hệ quản trị CSTT

Hệ quản trị CSTỈ' thực chất là quản ỉý và điều khiển công việc của bộ thu nhận tri thức, hộ giải thích, mỏ ỉơ suy diễn. Nó giúp việc kiến tạo CSTT, đây là

phần khó khăn nhất trong hệ chuyên gia ở đây đề cập đến hai nguyên nhân:

■ Mội chuyên gia trên lĩnh vực tản mạn trội lên trước hết nhờ khối lượog lớn tri thức Heuristics có thể tài liệu hoá được.

■ Tuyên bô hoàn thành một hô chuyôn gia chính là đưa hệ này vào sử dụng Ngay từ đó, quản irị iri ihứe phải ihựe hiện hàng loạt quan sát và hỏi các chuyên gia Cống việc này do KSTT đảm nhiệm vằ sau đó biểu diễn các tri thức thu lượm được dưới dạng Ihích hợp để hệ (hống chuyên gia có thể iruy xuất được.

Hệ quản trị CSTT phải đảm bảo các yêu cầu sau:

V Giảm dư thừa tri ihức, dữ liệu

V Tính nhất quán và phi mâu thuẫn của tri thức.

V Tính toàn vẹn và an loàn.

V Giải quyết các vấn đồ cạnh iranh.

V Chuyển đổi tri thức.

V Ngôn ngữ xử lý tri thức.

Có hai phương án để đảm bảo và cơ khí hoá việc quản trị tri thức:

» Tổng hợp nội dung tri thức mới bằng cách sử dụng các phương pháp hữu hiệu cần thiết.

• Hội thoại bằng chương trình với chuyên gia trong chu trình tạo ~ kiểm tra:

người ta lạo ra một ví dụ cho hệ chuyên gia vằ mời mội chuyên gia tới để làm giám khảo Khi người chuyên gia phái hiện được sai sót, hệ thống sẽ phải giải thích qui trình hoạt động của nó.

Khi quyếl định một vấn đề nào đó giải quyết bằng cách tiếp cận hệ chuyên gia (HCG) cần thoả mãn một số tiêu chuẩn như bảng sau:

ẮP DỰNG KHÔNG ÁP DỤNG

Có giải thuật hữu hiệu.

Có chuyên gia đủ nàng lực giải quyết

vấn đé.

Đăc trưng vấn đề ihuộc lĩnh vực chẩn

đoán, giẳi thích hoặc dự báo.

Không có chuyên gia hoặc số lượng không thỏa.

Vấn đề có đặc trưng tính toán.

Những dữ kiện mờ.

Biết sự kiện chính xác và thủ tục chặt chẽ.

Vân đề giải quyết bằng các phương

pháp suy luận hình thức.

Vấn đé giải quyết bằng các phương pháp tương lự hoặc trực giác.

Kiến thức tĩnh Kiến thức động.

Bảng 1: Tiêu chuẩn áp dụng hệ chuyên gia

Thu nao trì thức

Q uá trình thu - nạp tri thức d o kỹ sư xử lý tri thức đảm nhiệm Tri thức được

ch u yến g ia o từ c á c ch u y ên g ia trong cùng lĩnh vự c, cá c yêu cầ u , các câu hỏi của người sử đụng T hõng qua kỹ sư xử ỉý, tri thức được hình thức hóa và tích lũy lừ các nguồn sau:

V Kinh n gh iệm giải quyết các vấn đề tiêu hiểu từ trước.

V Kinh ngh iệm và các phương pháp giải q u yết vấn đé.

V Tri thức ch u yên sâu vé lĩnh vực ch uyên m ôn.

V iệc thu - nạp tri ihớc là m ột trong những khâu cự c kỳ quan trọng Hiệu quả cùa phương cách h oại độn g củ a hệ Ihống phụ thuộc vào chất ỉượng và sự liên kết của các dữ liệu trong CSTT Các kỳ sư tri thức cẩn phải giúp đỡ các chuyên gia xác địn h, trình bày và cấu irúc nhỡng dữ liệu mà h ọ cần sử dụng trong nhQtig hoạt đ ộn g chuyồn m ớn của m ình, nhất là theo trực giác.

Lưa chon phươns pháp lưu trừ tronữ rnáv:

V iệ c lưu trữ CSTT trong m áy cũng là m ột cô n g v iệc quan trọng và q uyếl định chất lượng của m ột hệ chuyên gia M ội khó khăn khi m ô tả và cài đặi tri thức cùa các lĩnh vực trong th ế giới tự nhiên lằ vấn đề “bùng nổ tổ hợp” khi lượng tri thức lưu trữ trở nôn rất lớn D o vậy, dã c ó nhiều cô n g trình nghiên cứu về các cấu ư ú c biểu diễn và cài đặt CSTT c h o các hệ chuyên gia M ột hệ thống phù hợp ch o việc biểu diễn tri thức c ủ a m ột vấn đ ề c ó cấu trúc phớc tạp thường phải thoả mãn một

số tính chất sau:

Phải bao g ồ m gần như tất cả các loại dữ liệu th uộc lĩnh vực m à hệ thống m ô

tả N hưng ở đ ây cồn phẩn thoả mãn tính chất khôn g đư thừa dữ liệu , tú t là không

c ó những thông tin trùng iặp.

- Có khả năng suy luận:

CSTT phải được cấu trúc phù hợp, M ối quan hệ giữa các đối tượng dữ liệu cho phép dề dàng thao tác irên CSTT đ ể tìm ra các kết luận thích hợp lừ những dữ kiện đẵ có

C 6 thể dỗ dàng sửa d ổ i, thu nhận mới khi cần thiết Đ ơn giản nhất là c ó íhể chèn trực tiếp tri thức mới của m ôt ch uyên gia vào CSTT.

V iệ c thu nạp tri thức và phương pháp ỉưu trữ trong m áy phụ thuộc rất nhiều vào phương pháp biểu điền tri thức.

2.3.2 Các hước trong quá trình tạo lập hệ chuyên gia:

1 -T h iế t kê cơ s ở t r i th ứ c g ỉa i đ o ạ n đ ầ u

nguồn đầu tư và nhu cầu về nhân lực.

+ K iểu loại bài toán.

+ Cách giải quyết hài toán.

2- P h á t tr iể n m ả u t h ử v à k iể m đ ịn h

3- S ử a !ại c á c lu ậ t v à Ih é m v à o c á c lu ậ t m ới

2 4 B iể u d iễ n t r i th ứ c

Biểu diễn tri thức trong m áy tính điện tử ià tìm tương ứng giữa th ế giới

diển Chuyên g ia cù a lĩnh vực c ó nhiệm vụ chu yển tri thức c h o hệ chuyên gia, Tri

đó dưới dạng n ội, nghĩa là thành một cấu trúc dữ liệu (b ảng, danh sách, ma

tr ậ n , ) Irướe khi bổ sun g vào CSTT.

Hệ ch u y ên g ia dùng dạng logic tổng quái x á c định bằng các chỉ số hoặc ià

k h óa kí hiệu để truy xuãì đến các cấu trúc dữ liệu này và khới phục dạng ngoại khi đ ố i thoại với người sử dụng, Cho tới nay văn chưa tìm được hình thức ỉý tưởng để biểu diễn tri thức của hệ ch uyên gia Tuỳ th eo n ội dung tri thức mà ta có the c ó cá c dạng biểu d iễn tri thức sau đây:

V Biểu diễn hỗn hợp: Frame

“ Đ i xe m áy 2 0 km /h là quá ehậm ”{4)

Tính đúng - sai của m ỗi mệnh đề phụ thuộc vào thời điểm (1 ), vào chủ đ ề phát biểu (4 ) nhưng cũng c ó thể xác định giá trị m ột cá ch chắn chắn mà không

hề phụ thuộc vào cá c yếu tố, điều kiện chủ quan nào (2 ) và (3 ).

Các m ệnh đề thường được ký hiệu bởi các chữ la tinh: a, b, c , L o g ic

m ệnh đề sử đụng c á c phép kết nối m ệnh đề sau đây:

Ý n gh ĩa cù a các phép kốl nối mệnh đề dược ch o trong bảng sau:

Mồi sự kiện tron ạ CSTỈ với logic mệnh đê sẽ được biểu diễn qua mội số

Với các luật su y diễn này, quá trình suy diễn của lo g ic mệnh đề sẽ đảm hảo lính đúng đắn cù a cá c dẫn xuấl nếu như các tiôn đề ban đầu là đúng đắn.

Logic vị lừ là m ở rộng của logic m ệnh đề bằng cách đưa vào khái niệm vị

từ và các lượng từ phổ dụng (V ), tồn tại ( 3 ) Các k ý hiệu sơ cấp cùa lo g ic vị từ

V ị từ ỉà hàm nhận g iá trị đúng - sai íuỳ thuộc hàm tác đông vào cá thể nào.

Vỉ dụ:

K ý hiệu p (x) là vị từ “x ỉà m ộl người đàn bà ” ihì iuỳ thuộc X là người nào

mà p (x) sẽ đúng hoặc sai Hay như để biểu diễn m ột câu cách ngôn nổi tiếng:

“Chẳng c ó vật nào lớn nhất và chẳng c ó vật nào nhỏ nhất ” qua logic vị từ, ta ký hiệu p(x,ỵ): “ỵ lớn hơn x ” ; Q (z,x): “z nhỏ hơn x ” Câu cách ngôn trên c ó thể viết lại (th eo lo g ic vị t ừ ) như sau:

Với m ọi X, tồn tại y: y > x và với m ọi X, tồn tại z: z< x

L ogic vị từ c h o phép biểu diẻn gần như toàn b ộ các khái n iệm và nguyên lý cùa các khoa học cơ bản, nhất là toán học và vật lý Ư u đ iểm cơ bản của logic

m ệnh dể và lo g ic vị lờ ià c ó những thủ tục dần xuất lo g ic đảm bảo ch o việc tìm kiếm và khai ih ác tốt các tri thức biểu diễn qua các m ệnh dề hoặc vị từ.

Logic mệnh đề và logic vị từ có các ưu điểm sau:

V Là n gôn ngừ biểu diễn kiểu m ô tả.

V Có khả năng suy diễn với các c ơ c h ế quen thuộc: M odus ponens,

m o d u s to llen s.

V Khá trực quan đối với người sử dụng.

V Khá gẩn g ũ i về cú pháp với các câu lệnh củ a ngôn ngữ lập trình.

V G ) thể dùng đ ế m ô tả cấu trúc m ô hình và xừ lý đ ộ n g m ô hình.

V Có ih ể kiểm tra tính mâu thuẫn trong cơ sở tri thức.

V Tính m oduí cao, do vậy, các tri thức c ó thể thêm , bớt sửa đổi khá độc lập với nhau và với cả c ơ c h ế suy diễn.

Tuy nhiên, công cụ logic cũng bộc lộ một số yếu điểm sau:

V M ức đ ộ hình thức hoá quá cao, dẫn đến khó hiểu ngữ nghĩa của các vị

từ khi xem xét chương trình.

V Nảng suất xử lý thấp.

V D o cá c tri thức được biểu diễn nhờ các vị từ nôn cá c ưu th ế sử đụng cấu trúc dữ liệu khỏng được khai thác triệt để.

Tuy nhiên, để m ờ rộng khả năng biểu diễn tri thức, trên cơ sờ ỉo g ic vị từ, người ta

đã đưa thêm vào các lo g ic tổng quát hơn:

vị lừ bậc (n - 1).

Ví dụ:

Vỉ dụ:

Biểu diễn các sự kiện sau đây bởi các biến m ệnh đề:

doanh nghiệp trẻ vào lúc 8b tại Hà N ội.

C uộc gặp g ỡ kết thúc lúc 1 l b.

Phó Thù tướng chính phủ N guyễn Tấn Dũng chủ trì c u ộ c gặp mặt.

M áy tính sẽ trả lời: “K hông b iế l”, vì trong CSTT không c ó m ệnh đề nói Phó Thù tướng ở đâu lúc 9 h 3 0 , nhưng chúng ta thì c ó thể trả lời ngay: Lúc 9** 30, Phó thủ tướng đang c ó mặt tại cu ộ c gập gỡ tại Hằ N ộ i V ì sao vậy? D o trong đầu la đã hình thành sẩn những tri thức về m ối iiên hệ tình hu ống Ở đây c h o thấy, việc bổ sung lo g ic tình hu ống sẽ giúp lìm kiếm và khai thác CSTT rấi triệt để.

+ Logic mô thái (Modal): N ếu như lo g ic vị từ hoặc m ệnh đề chỉ nhận giá trị đúng h oặc sai ih ì lo g ìc m ô thái lại ch o phép biểu diễn các tri thức “m ờ” với nhiều cấp đ ộ về m ức tin cậy của vị từ hoặc mộnh đề.

M ạng n g ữ n g h ĩa (Sem atic nets)

M ạng ngữ n gh ĩa là m ột đồ thị định hướng m à các đỉnh tương ứng với các đôi lượng hoặc khái niệm cụ thể, còn các cung phản ánh những quan hệ giữa các đỉnh đó.

M ột cá ch hình thức, mạng ngữ nghĩa c ổ ih ể hiểu diễn bời cặp (X , F) với:

X = {Xj, x 2, X,,} là lập các đối tượng (các đỉnh)

Trong đó, R ỉà lập c á c quan hộ xác định ư ên m ạng n g ữ nghĩa (X , F).

Quan hệ R ( x 1, x ll) với các đôi tượng hoặc th uộc tính Xj được định nghĩa

n h i là tập con của tích Deeard:

V iệc đùng m ạng để biểu diễn tri thức phù hợp trong trường hợp tri thức khòng c ó tính phân cấp, nhưng lại c ó những khó khàn trong cài đặt và khi tiến hành khai thác ih ô n g tin trên mạng,

liên kểt chưa ỉhậl phù hợp với những cơ sờ tri thức lớn Sau đây là v í dụ về sử dụng danh sách liên kết để m ô tả lập các đối tượng trong thực tế:

O j: A ỉ l , A 1 2 , A lm ,

0 2 : A 2 1 , A 2 2 , A 2m 2

O n : A n l , A n 2 , , A nm 0

thuộc tính của đối tượng Oị.

V ới các ví du trên để m ô hình hoá cơ sở tri thức g ồ m n đối tượng 0 j , 0 2, O n và các thuộc tính đi kèm ta dùng một m ảng chớa n đối tượng V iệc khai Ihác thông lin trong c ơ sở tri thức này dựa irên các phép thao tác Irên danh sách Ihông thường.

Q ui tắc sản xuất:

Trong m ột chư ơng trình m áy tính c ổ điển, c á c thủ lục đều c ó tên và thông qua tên này nó c ó thể được gọi nhiều lần Vấn đề cần đặt ra là: khi thêm hoặc bỏ thù tục cẩn phải đổi tất c ả nhữog tác lừ gọi thủ tục này.

Chúng ta cu n g đã thấy phương pháp biểu d iễn nhờ lo g ic vị từ và iogic

không c ó quá nhiều luậl suy đẫn và d o vậy, khôn g cbứa nhiều ioại vị từ khác nhau, Hơn nữa, nhiều nguồn tri thức khác nhau kể c ả những tri thức bất định hay

kh ôn g chính xác rất k h ó c ó thể biểu điền được th ông qua ỉo g ic vị từ.

N gày nay, đã xuất hiện nhiểu chương trình lớn giải các bài toán trong ahiều lĩnh vực khác nhau như: chẩn đoán bệnh trong ỵ học, ỉập k ế hoạch thực ngh iệm thăm d ò địa chất, thiết k ế tự đ ộ n g , Phương tiện chù yếu đùng trong các

hệ nói trên ìà lập luận không hình thức dựa trên những tri thức rộng đẵ được c á c

ch u y ên g ia thu thập m ột cá ch cẩn thận Hầu h ếi cá c ch ư ơ n g trình nói trên đều chứa cá c tri Ihức được hiểu điỗn theo các thủ tục kiểu:

N ế u c tiề n đề > T h ì ch ậu quả>

m ệnh đ ề lo g ic , m ệnh đề hoặc liên hệ.

lên chúng mà hằng điều kiện áp đụng Đ iều này, c h « phép thêm hoậc bớt các quí lắc mà không cần quan tâm đến hậu quả của những sửa đổi đó.

Tuỳ th eo mức đ ộ phức tạp của Iri thức, qui định viết (cú pháp) các điều kiện và kết luận c ó thể là một mệnh đề đơn giản, một vị từ bậc 1 kèm theo

m ớc đ ộ chắc chắn (đ ộ tin cậy) Trong trường hợp m ỗi điều kiện i, kết luận j ỉà vị

lờ hay m ệnh đề thì ta c ó một suy dẫn logic thông thường.

Cách biểu diễn tri Ihức và quỉ lắc dẫn xuất (IF TH EN ) như trên được

của nó:

+ Làm dỗ dàng v iệc sửa đổi nhờ tính đơn thể cù a irỉ thức (tính m ôđuỉ cao), + Các qui tắc biểu cỉiỗn khá đơn giàn và trực quan.

Tuy nhiên, cách biểu điỗn này cũng bộc lộ một s ố hạn chế:

khăn Irong xây dựng và bảo trì chứng một cách hiệu quả Tuy vậy, khi hệ chuyên

g ia suy diễn th eo c â y sẽ iránh được các nhánh không cần thiết và nhanh ch óng tìm ra thông tin cần thiết.

Dưới đây m ổ tả một dạng hiểu diễn của câ y tri ihức:

2 5 C á c c ấ u t r ú c đ iề u k h iể n :

M ỏ tơ su y d iễn (M S D ) là trái tim của hệ ch u y ê n gia, chính M SD được cung cấp tri thức bởi CSTT, xây đựng động suy diễn bằng cá ch quyết định khởi độn g luật nào ih e o trình tự nào M ột cách không hình thức, su y diễn là một c ơ

c h ế liên kết các tri thức đă c ó để suy dẫn ra những tri thức m ới Cơ c h ế suy diễn này phụ thuộc rất nhiều vào phương thức biểu d iễn tri thức M ột phương pháp

phương pháp su y diễn c h o m ọi loại tri thức Có hai kiểu suy diễn quen thuộc ỉà

M ođ un s pon en s và M oduns tollens,

sai và cũ n g từ m ệnh d ề “N ếu A thì B ” thì sẽ su y d iễn được A sai D ò chọn cách lập luận nào, chu kỳ c ơ sở cùa m ột m ô tơ suy diễn (các chu kỳ làm việc liên tiếp

để đi đến kết quả) g ồ m 4 pha:

• Pha chọn:

M ộl tập hợp con cơ sở sự kiện- CSSK (lập hợp con c ơ sở qui tắc - CSQT) đán g chú ý hơn so với phần còn lại của c ơ sở Pha thu g ọ n này giúp tiết kiệm

c h o m áy suy diễn ưu tiên nhóm các qui tắc này so với nhóm qui tắc khác.

• Pha lọc

Ở giai đoạn này, M SĐ so sánh phần “g iả th iết” củ a các lu ậỉ/ qui tắc đã

D iễ n biến của pha n ày c ó thể rúl gọn bởi pha trước ch o phép giớ i hạn đáng kể tập hựp c á c qui lắc/Iuâi sè được lọ c với CSSK.

• Pha giải q u y ế t xung đột (hoặc chọn):

Kết quả của pha nằy là lựa chọn để cho ra các luật sẽ áp dụng một cách hữu hiệu Pha này quyết đoán thể hiện một chiến lược có thể rất đơn giản không

có quan hệ với ngữ cảnh (luật đầu tiên của danh sách, không phức tạp ) hoặc

Pha này bao g ồ m việc áp dụng luật đã chọn trước dây, hành động này bao gổm v iệc thêm một hay nhiều sự kiện vào CSSK N ó i chu n g, nó cũng c ó thể gồm

đụng Kết thúc chu kỳ trên phụ thuộc vào cách su y diễn được dùng Ba cách suy diễn c ó thể được dùng cù n g với việc đưa vào mức khác nhau của CSSK:

Suy diễn tiến:

Là ch iến lược suy điễn được bắt đầu từ tập các sự kiện đã biết, rút ra các

sự kiện m ới nhờ dùng các luật mà phần giả thiết khdp với sự kiện đã biết, và tiếp tục quá trình này c h o đến khi thấy trạng thái đích hoặc ch o đến khi không còn luật nào khớp được với các sự kiện đã biết hay được sự kiện suy luận Cụ thể:

M áy suy d iễn xuất phái từ các sự kiện để di đến m ục đích, nghĩa là nó chỉ chọn các iuật mà các điều kiện của v ế trái được n gh iệm (pha phát hiện lọc), Pha chọn (giải q u yết xung đột) được áp dụng trên lập hợp cá c luật để xác định luật được ưu tiên dùng N ói chung, việc áp dụng luật này k éo th eo việc cập nhật CSSK (pha ihực hiện) T iến trình trên được lặp c h o đến khi kbông còn một luật nào c ó thể áp đụng hoặc m ục tiêu đã đạt được Ta c ó thể sơ đ ồ hoá như sau:

+ Chọn các sự kiện ban đẩu.

Hiệu quả củ a M S D được đánh giá ở c h ỗ tính chất phù hợp củ a các q u y ết

đến hàng ngàn chu k ỳ c ơ sở Trên m ột m áy tính đ iện lử c ổ đ iển , m ỗi chu kỳ th ể

c ủ a m ột s ố cá c chu k ỳ c ơ sở ỉà rất hiển nhiên.

Còíầ câ y này lại chọn theo chiến lược: luật được áp dụng là ỉuật trong số

ngang nhau thì chọn luật c ó s ố thứ tự íhấp hơn để dùng, chẳng hạn như r8 được

ch ọn so v d i r7 vì nó c ó 2 điều kiện Irong khi đó r7 c h ỉ c ó m ột điều k iện và so với r9 (cùng c ó 2 điều k iện nhưng c ó s ố thớ tự thấp hơn).

Trong 2 cây ỉrên:

* N út thể hiện c h o trạng thái liên tiếp cùa CSSK

■ C ung là iuậi c ổ thể áp dụng ch o trạng tháỉ này.

■ Các cung k h ô n g liền n él ứng với các luậi áp dụng được nhưng khỏng dùng, ch ỉ c ó cu n g được biểu diễn bởi đường nét liền là được dùag.

Hệ thống tuân th e o m ột nguyên tắc: M ỗi íuậl ch ỉ được dùng m ột lần (bởi vì nó không thể dùng để s u y diễn khỉ mà ch ỉ dẫn đến m ột sự kiện dã được rút ra).

Qua hai v í dụ trên, ch ún g ta thấy hiệu quả của m áy suy diễn phụ thuộc rấl nhiều vào pha ch ọ n (m ụ c tiêu thu được nhanh, đơn vị đ o là s ố lần suy diễn).

nhưng lại ch o kết quả tốt hơn T uy nhiên, kiểu su y điễn này c ó nhiều nhược điểm :

V Hệ thống khởi đ ôn g tất cả các luật c ó thể áp đụng được m ặc đù c ó m ột số iuật không c ó ích lợi gì.

V CSSK cần ch ứ a m ột s ố sự kiện ban đầu đủ ỉớn để c ố thể đi đến đích D o

đ ó , người sử d ụ n g (N S D ) phải cung cấp c h o hệ thống tất cả những thông tin mà họ c ó , k ể c ả m ột s ố trong chúng k h ôn g c ó ích gì.

V Trong trường hợp thấi bại, một sự kiện duy nhất c ó thể dẫn đến đích nhưng

N S D kh ông hề được biết vì tiến trình này kh ôn g được thực hiện dưới dạng

“h ỏ i - đáp”

V Phương pháp này c ổ thể dẫn đến sự bùng n ổ lổ hợp nếu như sô luật và số

sự kiện lớn đán g kổ và khi mục tiêu cần phải đại không được biết trước.

V ì hệ thống cần dùng tất cả các luật c ó thể áp dụng được để rút ra tất cả cái

theo “ch iều rộng” (n g h ĩa ỉà áp lất cả các luật c ó thể áp đụng được tại thời điểm

ch o trước) Trong hai v í dụ trên, hệ thống ỉằm v iệ c theo “chiều sâu” (thoạt đầu khai ihác một nhánh của cây ch o đến ngọn và chỉ qu ay lại khi thất bại).

Suy diễn íùi:

Hệ thống xuất phát từ mục liêu (hoặc lừ m ột giả thiết m ục tiêu) vằ thừ trở lại chứng m inh nó Luật được lựa chọn là những luậl c ó v ế phải (hậu quả) ứng với mục tiêu phải tìm N hững điều kiện chưa biết (v ế trái) của c á c luật này trở thành

các m ục tiêu c o n được chứng m inh, mục tiêu đạt được hoặc c h o đến khi nào không thể lưạ ch ọn các luật được nữa Trong trường hợp này, hệ thống sẽ đề nghị

N SD giải q u y ếl m ột hoặc nhiều mục tiêu con (câu h ỏi, thử ) và tiến irình lại bắt đầu irở lại Thấi bại c ó thể xẩy ra khi hệ thổng không thể ch ọn tiếp được các luật, khỏng thể đặl câu h ỏi c h o N SD (luật không đủ, kh ôn g phù hợp, hoặc N SĐ không thê trả lời câu hỏi cù a hê thống).