Tiểu luận môn biểu diễn tri thức và suy luận BIỂU DIỄN TRI THỨC TRONG HỆ CHUYÊN GIA

Có rất nhiều cách thức để đưa tri thứcvào máy tính, biểu diễn trên máy tính, một trong những cách làm đơn giản và hiệu quả là sử dụng luật dẫn.. Có rất nhiều cách thức để đưa tri thức và

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, sự phát triển vượt bậc của ngành công nghệ thông tin đã góp phần rấtquan trọng đối với sự phát triển của xã hội, việc đưa tri thức con người vào khoa học máytính trở thành một nhu cầu cấp bách giúp con người có được những công cụ đắc lực giảiquyết nhiều vấn đề quan trọng Một trong những vấn đề cốt lõi được đặt ra là làm sao đểmáy tính có thể hiểu và suy luận như con người Có rất nhiều cách thức để đưa tri thứcvào máy tính, biểu diễn trên máy tính, một trong những cách làm đơn giản và hiệu quả là

sử dụng luật dẫn

Bài thu hoạch xây dựng mô hình biểu diễn những tri thức cơ bản của kinh dịchtrong việc xây dựng nhà ở dựa trên những luật dẫn, với mong muốn đóng góp một phầnnhỏ tri thức mà kinh dịch mang lại cho cuộc sống

Xin chân thành cảm ơn PGS.TS Đỗ Văn Nhơn đã hướng dẫn, gợi mở và mang đếnnhững nguồn tri thức vô cùng bổ ích để bài thu hoạch được hoàn thành đúng thời hạn

Tp HCM, tháng 03 năm 2014

Phan Trọng Nghĩa

PHỤ LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

NÊU VẤN ĐỀ 3

NỘI DUNG 4

CHƯƠNG I: BIỂU DIỄN TRI THỨC TRONG HỆ CHUYÊN GIA 4

I.1 Hệ chuyên gia là gì ? 4

I.2 Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia 5

I.3 Kiến trúc tổng quát của một hệ chuyên gia 6

I.4 Biểu diễn tri thức trong hệ chuyên gia 8

I.4.1 Biểu diễn tri thức bởi các luật sản xuất 8

I.4.2 Bộ sinh của hệ chuyên gia 8

I.4.3 Soạn thảo kết hợp các luật 9

I.4.4 Biểu diễn tri thức nhờ mệnh đề logic 10

I.4.5 Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa 11

I.4.6 Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo 12

I.5 Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia 12

CHƯƠNG II: CÀI ĐẶT HỆ CHUYÊN GIA VỀ XÂY DỰNG NHÀ Ở DỰA TRÊN TRI THỨC KINH DỊCH 15 II.1 Kinh dịch là gì? 15

II.2 Các qui luật cơ bản 16

II.2.1 Cách xác định cung dựa vào năm sinh 16

II.2 4 Xác định màu sắc hợp với mạng trong Ngũ Hành 24

II.3 Ứng dụng kinh dịch trong chọn năm xây nhà 25

II.4 Cài đặt bài toán 26

II.4.1 Phát biểu bài toán và hướng xử lý 26

II.4.2 Phân tích luật dẫn 28

II.5 Mã hóa các luật dẫn 34 KẾT LUẬN 36

TÀI LIỆU THAM KHẢO 37

NÊU VẤN ĐỀ

Như đã nói ở trên, việc đưa tri thức con người vào khoa học máy tính trở thành một nhu cầu cấp bách giúp con người có được những công cụ đắc lực giải quyết nhiều vấn đề quan trọng Một trong những vấn đề cốt lõi được đặt ra là làm sao để máy tính có thể hiểu và suy luận như con người Có rất nhiều cách thức để đưa tri thức vào máy tính, biểu diễn trên máy tính như: các mô hình và cấu trúc toán học, logic vị từ, mạng ngữ nghĩa, hệ luật dẫn, frame, classes, các ngôn ngữ đặc tả, ontology…

Dựa trên những mô hình đó, bài thu hoạch chọn luật dẫn để xây dựng mô hình biểu diễn tri thức xây dựng hệ chuyên gia ứng dụng kinh dịch vào xây dựng nhà ở Hệ chuyên gia này giải quyết được một số vấn đề cơ bản của kinh dịch trong việc xậy dựng một ngôi nhà: màu sắc ngôi nhà thích hợp với gia chủ, xây theo hướng nào, và vào thời điểm nào…

Bài thu hoạch được chia thành hai phần chính: cơ sở lý thuyết về biểu diễn tri thứctrong hề chuyên gia và xây dựng ứng dụng dựa trên tri thức kinh dịch

NỘI DUNG

CHƯƠNG I: BIỂU DIỄN TRI THỨC TRONG HỆ

CHUYÊN GIA

I.1 Hệ chuyên gia là gì ?

- Theo E Feigenbaum : «Hệ chuyên gia (Expert System) là một chương trình máy tính thông minh sử dụng tri thức (knowledge) và các thủ tục suy luận (inference procedures) để giải những bài toán tương đối khó khăn đòi hỏi những chuyên gia mới giải được».

Hệ chuyên gia= Động cơ suy diễn + Cơ sở tri thức

- Cấu trúc chung của một hệ cơ sở tri thức:

Hình 1: Cấu trúc chung của một hệ cơ sở tri thức

- Tri thức (knowledge) trong hệ chuyên gia phản ánh sự tinh thông được tích tụ từ

sách vở, tạp chí, từ các chuyên gia hay các nhà bác học Các thuật ngữ hệ chuyên

gia, hệ thống dựa trên tri thức (knowledge−based system) hay hệ chuyên gia dựa

trên tri thức (knowledge−based expert system) thường có cùng nghĩa

- Người sử dụng (user) cung cấp sự kiện (facts) là những gì đã biết, đã có thật hay

những thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận được những câu trả lời lànhững lời khuyên hay những gợi ý đúng đắn (expertise)

Hình 2: Hoạt động của hệ chuyên gia

I.2 Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia

- Có bốn đặc trưng cơ bản của một hệ chuyên gia :

o Hiệu quả cao (high performance) Khả năng trả lời với mức độ tinh thông

bằng hoặc cao hơn so với chuyên gia (người) trong cùng lĩnh vực

o Thời gian trả lời thoả đáng (adequate response time) Thời gian trả lời hợp

lý, bằng hoặc nhanh hơn so với chuyên gia (người) để đi đến cùng mộtquyết định Hệ chuyên gia là một hệ thống thời gian thực (real timesystem)

o Độ tin cậy cao (good reliability) Không thể xảy ra sự cố hoặc giảm sút độ

tin cậy khi sử dụng

o Dễ hiểu (understandable) Hệ chuyên gia giải thích các bước suy luận một

cách dễ hiểu và nhất quán, không giống như cách trả lời bí ẩn của các hộpđen (black box)

- Những ưu điểm của hệ chuyên gia:

o Phổ cập (increased availability) Là sản phẩm chuyên gia, được phát triển

không ngừng với hiệu quả sử dụng không thể phủ nhận

o Giảm giá thành (reduced cost).

o Giảm rủi ro (reduced dangers) Giúp con người tránh được trong các môi

trường rủi ro, nguy hiểm

o Tính thường trực (Permanance) Bất kể lúc nào cũng có thể khai thác sử

dụng, trong khi con người có thể mệt mỏi, nghỉ ngơi hay vắng mặt

o Đa lĩnh vực (multiple expertise) chuyên gia về nhiều lĩnh vực khác nhau và

được khai thác đồng thời bất kể thời gian sử dụng

o Độ tin cậy (increased relialility) Luôn đảm bảo độ tin cậy khi khai thác.

o Khả năng giảng giải (explanation) Câu trả lời với mức độ tinh thông được

giảng giải rõ ràng chi tiết, dễ hiểu.\

o Khả năng trả lời (fast reponse) Trả lời theo thời gian thực, khách quan.

o Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi (steady, une

motional, and complete response at all times)

o Trợ giúp thông minh như một người hướng dẫn (intelligent -tutor).

o Có thể truy cập như là một cơ sở dữ liệu thông minh (intelligent database).

I.3 Kiến trúc tổng quát của một hệ chuyên gia

- Một hệ chuyên gia kiểu mẫu gồm bảy thành phần cơ bản như sau :

Hình 3: Những thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia

o Cơ sở tri thức (knowledge base) Gồm các phần tử (hay đơn vị) tri thức, thông thường được gọi là luật (rule), được tổ chức như một cơ sở dữ liệu.

o Máy duy diễn (inference engine) Công cụ (chương trình, hay bộ xử lý) tạo

ra sự suy luận bằng cách quyết định xem những luật nào sẽ làm thỏa mãncác sự kiện, các đối tượng , chọn ưu tiên các luật thỏa mãn, thực hiện cácluật có tính ưu tiên cao nhất

o Lịch công việc (agenda) Danh sách các luật ưu tiên do máy suy diễn tạo ra

thoả mãn các sự kiện, các đối tượng có mặt trong bộ nhớ làm việc

o Bộ nhớ làm việc (working memory) Cơ sở dữ liệu toàn cục chứa các sự

kiện phục vụ cho các luật

o Khả năng giải thích (explanation facility) Giải nghĩa cách lập luận của hệ

thống cho người sử dụng

o Khả năng thu nhận tri thức (explanation facility) Cho phép người sử dụng

bổ sung các tri thức vào hệ thống một cách tự động thay vì tiếp nhận trithức bằng cách mã hoá tri thức một cách tường minh Khả năng thu nhận trithức là yếu tố mặc nhiên của nhiều hệ chuyên gia

o Giao diện người sử dụng (user interface) Là nơi người sử dụng và hệ

chuyên gia trao đổi với nhau

I.4 Biểu diễn tri thức trong hệ chuyên gia

I.4.1 Biểu diễn tri thức bởi các luật sản xuất

- Các luật sản xuất 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 >

I.4.2 Bộ sinh của hệ chuyên gia

- Bộ sinh của hệ chuyên gia (expert-system generator) là hợp của :

o Một máy suy diễn

o Một ngôn ngữ thể hiện tri thức (bên ngoài)

o Và một tập hợp các cấu trúc và các quy ước thể hiện các tri thức (bên

trong)

- Chẳng hạn, EMYCIN là tên của bộ sinh của hệ chuyên gia MYCIN và được tiếptục áp dụng cho một số lĩnh vực.

- Hệ chuyên gia R1 được xây dựng từ bộ sinh OPS (là hệ thống luật được phát triểnbởi Charles Forgy năm 1975 tại Carnegie-Mellon University) Sau đây là một sốhậu duệ của EMYCIN và OPS :

I.4.3 Soạn thảo kết hợp các luật

- Nói chung, tuỳ theo hệ chuyên gia mà những quy ước để tạo ra luật cũng khác

nhau Sự giống nhau cơ bản giữa các hệ chuyên gia về mặt ngôn ngữ là cách soạn thảo kết hợp (associative writing) các luật.

- Soạn thảo kết hợp các luật gồm những quy ước như sau :

o Mỗi luật do chuyên gia cung cấp phải định nghĩa được các điều kiện khởi động (tác nhân) hay tiền đề của luật, nghĩa là các tình huống (được xác định

bởi các quan hệ trên tập hợp dữ liệu đã cho) và hậu quả của luật, để luật

này có thể áp dụng

o Trong luật, không bao giờ người ta chỉ định một luật khác bởi tên riêng Ví

dụ : luật R sau đây tuân thủ hai đặc trưng :

IF bệnh nhân sốt AND tốc độ lắng huyết cầu trong máu tăng lên THEN bệnh nhân nhiễm bệnh virut

I.4.4 Biểu diễn tri thức nhờ mệnh đề logic

- Người ta sử dụng các ký hiệu để thể hiện tri thức và các phép toán lôgic tác độnglên các ký hiệu để thể hiện suy luận lôgic Kỹ thuật chủ yếu thường được sử dụng

là lôgic vị từ (predicate logic)

- Các ví dụ dưới đây minh hoạ cách thể hiện các phát biểu (cột bên trái) dưới dạng

 FATHER (marc, pierre)

 FATHER (jean, rené)

 SON (marc, georges)

 FATHER (X, Y) ← SON (Y, X)

 GRANDFATHER (X, Y) ← FATHER (X, Z), FATHER (Z, Y)

I.4.5 Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa

- Người ta sử dụng một đồ thị gồm các nút (node) và các cung (arc) nối các nút để

biểu diễn tri thức Nút dùng để thể hiện các đối tượng, thuộc tính của đối tượng vàgiá trị của thuộc tính Còn cung dùng để thể hiện các quan hệ giữa các đối tượng.Các nút và các cung đều được gắn nhãn

- Ví dụ để thể hiện tri thức “sẻ là một loài chim có cánh và biết bay”, người ta vẽ

một đồ thị như sau :

Hình 4: Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa

- Bằng cách thêm vào đồ thị các nút mới và các cung mới, người ta có thể mở rộngmột mạng ngữ nghĩa Các nút mới được thêm thể hiện các đối tượng tương tự (với

các nút đã có trong đồ thị), hoặc tổng quát hơn Chẳng hạn để thể hiện “chim là một loài động vật đẻ trứng” và “cánh cụt là loài chim biết lặn“, người ta vẽ thêm

như sau :

Hình 5: Mạng mở rộng ngữ nghĩa biểu diễn tri thức

I.4.6 Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo

- Nói chung, theo quan điểm của người sử dụng, ngôn ngữ tự nhiên sẽ là phươngcách thuận tiện nhất để giao tiếp với một hệ chuyên gia, không những đối vớingười quản trị hệ thống (tư cách chuyên gia), mà còn đối với người sử dụng cuối.Hiện nay đã có những hệ chuyên gia có khả năng đối thoại trên ngôn ngữ tự nhiên(thông thường là tiếng Anh) nhưng chỉ hạn chế trong lĩnh vực ứng dụng chuyênmôn của hệ chuyên gia

- Hình dưới đây thể hiện một đơn vị tri thức (luật) trong hệ chuyên gia MYCINdùng để chẩn đoán các bệnh virut Cột bên trái là một luật được viết bằng tiếng

Anh, cột bên phải là mã hoá nhân tạo của luật đó.

Hình 9: Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo MYCIN

I.5 Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia

- Dưới đây là nền tảng của công nghệ hệ chuyên gia hiện đại (foundation of modernrelebased expert system)

Hình 6: Nền tảng của công nghệ hệ chuyên gia dựa trên luật hiện đại

I.5.1 Phương pháp suy diễn tiến

- Suy diễn tiến ( forward charning) là lập luận từ các sự kiện, sự việc để rút ra các

kết luận Ví dụ : Nếu thấy trời mưa trước khi ra khỏi nhà (sự kiện) thì phải lấy áomưa (kết luận)

- Trong phương pháp này, người sử dụng cung cấp các sự kiện cho hệ chuyên gia để

hệ thống (máy suy diễn) tìm cách rút ra các kết luận có thể Kết luận được xem lànhững thuộc tính có thể được gán giá trị Trong số những kết luận này, có thể cónhững kết luận làm người sử dụng quan tâm, một số khác không nói lên điều gì,một số khác có thể vắng mặt

I.5.2 Phương pháp suy diễn lùi

- Phương pháp suy diễn lùi tiến hành các lập luận theo chiều ngược lại (đối vớiphương pháp suy diễn tiến) Từ một giả thuyết (như là một kết luận), hệ thống đưa

ra một tình huống trả lời gồm các sự kiện là cơ sở của giả thuyết đã cho này

- Ví dụ nếu ai đó vào nhà mà cầm áo mưa và áo quần bị ướt thì giả thuyết này là trờimưa Để củng cố giả thuyết này, ta sẽ hỏi người đó xem có phải trời mưa không ?Nếu người đó trả lời có thì giả thuyết trời mưa đúng và trở thành một sự kiện.Nghĩa là trời mưa nên phải cầm áo mưa và áo quần bị ướt.

CHƯƠNG II: CÀI ĐẶT HỆ CHUYÊN GIA VỀ XÂY

DỰNG NHÀ Ở DỰA TRÊN TRI THỨC KINH DỊCH

II.1 Kinh dịch là gì?

- Kinh: có nghĩa là một tác phẩm kinh điển, trong tiếng Hoa có gốc gác từ "quy

tắc" hay "bền vững", hàm ý rằng tác phẩm này miêu tả những quy luật tạo hóakhông thay đổi theo thời gian

- Dịch: có nghĩa là "thay đổi" hay "chuyển động".

- Khái niệm ẩn chứa sau tiêu đề này là rất sâu sắc Nó có ba ý nghĩa cơ bản có quan

hệ tương hỗ như sau:

o Giản dịch - thực chất của mọi thực thể Quy luật nền tảng của mọi thực thể

trong vũ trụ là hoàn toàn rõ ràng và đơn giản, không cần biết là biểu hiệncủa nó là khó hiểu hay phức tạp

o Biến dịch - hành vi của mọi thực thể Vạn vật trong vũ trụ là liên tục thay

đổi Nhận thức được điều này con người có thể hiểu được tầm quan trọngcủa sự mềm dẻo trong cuộc sống và có thể trau dồi những giá trị đích thực

để có thể xử sự trong những tình huống khác nhau

o Bất dịch - bản chất của thực thể Vạn vật trong vũ trụ là luôn thay đổi, tuy

nhiên trong những thay đổi đó luôn luôn tồn tại nguyên lý bền vững - quyluật trung tâm - là không đổi theo không gian và thời gian

II.2 Các qui luật cơ bản

II.2.1 Cách xác định cung dựa vào năm sinh

Lấy tổng các chữ số của năm sinh chia cho 9, số dư bao nhiêu tra bảng mệnh quái phía dưới tương ứng cho nam và nữ

Hình 7: Bảng mệnh quái

o Ví dụ: Một người sinh năm 1985 , ta lấy tổng các chữ số cộng lại là 23 chia

cho 9 được 2 dư 5 Tra bảng ứng với số 5 ta thấy nam sẽ có mệnh quái là

Khôn, nữ sẽ có mệnh quái là Khảm

o Trong trường hợp chia hết thì ta sẽ tra luôn số bằng số 9

II.2.2 Xác định hướng tốt, xấu dựa vào cung mệnh

- Sauk hi tính được cung mệnh ta phân ra:

o Đông Tứ Trạch: Bắc; Nam; Đông; ĐôngNam

 Những người thuộc cung Khảm; Ly; Chấn; Tốn sẽ thuộc Đông Tứ

Trạch Nghĩa là những người thuộc Đông Tứ Trạch sẽ chọn được 4

hướng nhà tốt là Bắc; Nam; Đông; Đông Nam

o Tây tứ trạch gồm 4 hướng còn lại là: Tây; Tây Bắc; Tây Nam và Đông Bắc

 Những người thuộc cung Càn; Khôn; Cấn; Đoài sẽ thuộc Tây TứTrạch Nghĩa là những người thuộc Tây Tứ Trạch sẽ chọn được 4hướng nhà tốt là: Tây Bắc; Tây Nam; Đông Bắc; Tây.

- Ta có thể dựa vào bảng sau để xác định:

Tên cung Hướng tốt Hướng xấu

Đông Bắc

Tây Bắc

Chán h Nam

Chán h Đông

Đông Nam

ThiênY

Phụcvị

Tuyệtmệnh

NgũQuỷ

HoaHại

LụcSát

vị

ThiênY

Phướcđức

Sanhkhí

NgũQuỷ

Tuyệtmệnh

LụcSát

HoaHại

Cấn Phước

đức

Sanhkhí

Phụcvị

ThiênY

HoaHại

LụcSát

Tuyệtmệnh

NgũQuỷ

Khôn Thiên

Y

Phụcvị

Sanhkhí

Phướcđức

LụcSát

HoaHại

NgũQuỷ

Tuyệtmệnh

Đông

Tứ

Trạch

Đông Nam

Chán h Nam

Chán h Đông

Đông Bắc

Tây Bắc

khí

Phướcđức

ThiênY

Phụcvị

HoaHại

Tuyệtmệnh

NgũQuỷ

LụcSát

Ly Thiên

Y

Phụcvị

Sanhkhí

Phướcđức

NgũQuỷ

LụcSát

HoaHại

Tuyệtmệnh

Chấn Phước

đức

Sanhkhí

Phụcvị

ThiênY

Tuyệtmệnh

HoaHại

LụcSát

NgũQuỷ

vị

ThiênY

Phướcđức

Sanhkhí

LụcSát

NgũQuỷ

Tuyệtmệnh

HoaHại

Hình 8: Bảng tra hướng tốt, xấu dựa vào cung mệnh

- Ý nghĩa

PHỤC VỊ

- Có thể coi đây là cung cơ bản ổn định của mỗi tuổi Được cung “Phục vị”

là được nhàn hạ, ít phải lao động chân tay, không vất vả về thể xác Được

cung “phục vị” công danh, sự nghiệp ổn định, không bị quấy phá

- Thực ra cung “phục vị” chưa phải là cung tốt nhất về công danh Muốn tốt

về công danh phải có thêm 2 cung “quan quý ” và ” quan tước” nữa

- Ở cung “phục vị” sẽ ít bệnh tật, tuổi thọ cao Căn nhà có cửa quay về hướng “phục vị” là một căn nhà có hướng tốt.

- (Người trồng cây cảnh người chơi, ta trồng cây đức để đời về sau) Có câu

“Khai môn “Phước Đức” – đại kiết xương, Niên niên tấn bửu đắc điềnviên, Chủ tăng điền địa , kim ngân khí, Hữu sinh quý tử bất tầm thường”

SINH

KHÍ

- Có sinh lực dồi dào, có sức khoẻ tốt

- - Đường con cái thuận lợi, đủ khả năng sinh đẻ đầy đủ con trai và con gái

- Nhà có cửa quay về hướng sinh khí của chủ nhà là ngôi nhà ấm áp, đúngnghĩa là tổ ấm của mọi thành viên trong gia đình

NGŨ

QUỶ

- Hay bị kẻ xấu quấy phá

- Hay bị cản trở về đường phấn đấu trong sự nghiệp

- Hay bị dèm pha phá đám cản trở về đường nhân duyên

- Những người sống trong ngôi nhà có cửa quay về hướng “ngũ quỷ” thực

sự rất bực bội khó chịu , dễ va chạm cãi cọ, mệt mỏi về sức khoẻ, bất hoàtrong quan hệ gia đình, không may mắn trong sự nghiệp

HOẠ HẠI - Nhà có cửa quay về hướng “hoạ hại” là những người sống ở đó hay gặp