Chương I: GIỚI THIỆU 4 Chương II: MÔ HÌNH CƠ SỞ TRI THỨC CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN 5 1) Các đối tượng tính toán 2) Thành phần của mô hình COKB 3) Các loại sự kiện trong mô hình COKB 4) Ngôn ngữ kỹ thuật 5) Ví dụ về mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán 5 7 11 13 16 Chương III: MẠNG CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN 24 1) Định nghĩa 1 2) Định nghĩa 2 24 25 Chương IV: PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 28 1) Cấu trúc hệ thống 2) Kỹ thuật thiết kế 3) Cấu trúc của các tập tin lưu trữ các thành phần trong COKB 4) Ưu điểm của mô hình COKB 28 29 31 34 Chương V: CÁC ỨNG DỤNG 35 Các phương pháp biểu diễn tri thức truyền thống được quan tâm và hữu ích cho nhiều ứng dụng. Tuy nhiên, những phương pháp này thì không đủ và không dễ dàng để sử dụng cho việc xây dựng những chương trình thông minh hoặc các hệ thống cơ sở tri thức trong các lĩnh vực tri thức khác nhau, đặc biệt là các chương trình mà dữ liệu đầu ra con người có thể đọc được. Mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán (mô hình COKB) đã được thiết lập từ phương pháp tiếp cận đối tượng định hướng để biểu diễn tri thức cùng với kỹ thuật lập trình cho việc tính toán đối tượng. Đã có nhiều kết quả và các công cụ cho phương pháp tiếp cận đối tượng, và một số nguyên tắc cũng như kỹ thuật trình bày. Với cách này cũng cho chúng ta một phương pháp để mô hình các bài toán và để thiết kế các thuật toán. Các mô hình này rất hữu ích cho việc xây dựng các thành phần và toàn bộ cơ sở tri thức của hệ thống thông minh trong thực hành các lĩnh vực tri thức. 1) CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN Trong nhiều bài toán chúng ta thường gặp nhiều loại đối tượng khác nhau. Mỗi đối tượng có các thuộc tính và các mối quan hệ bên trong giữa chúng. Các đối tượng này cũng có những hành vi cơ sở nhằm giải quyết các bài toán dựa vào các thuộc tính của chúng. Những quan hệ này giúp ta thực hiện sự suy diễn, tính toán và giải một số bài toán suy diễntính toán trên các thuộc tính của đối tượng. Ví dụ: trong giải toán hình học, một tam giác với các thuộc tính như 3 cạnh, 3 góc trong, diện tích, nửa chu vi, bán kính vòng tròn ngoại tiếp, … cùng với các công thức liên hệ giữa các thuộc tính đó sẽ cho ta một cấu trúc của một đối tượng như thế. Theo cách tiếp cận hướng đối tượng trong biểu diễn tri thức và giải toán, chúng ta tích hợp vào cấu trúc đối tượng trên một số hành vi giải toán nhất định để tạo ra một đối tượng. Dựa trên các đối tượng này, nhiều bài toán khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng mạng các đối tượng. Cách biểu diễn này có thể được áp dụng một cách có hiệu quả trong các hệ giải toán, chẳng hạn như các hệ giải các bài toán hình học. So với các phương pháp được trình bày trong các tài liệu khác, cách mô hình này tỏ ra có nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng biểu diễn hầu như toàn bộ tri thức và các dạng bài toán tổng quát thuận tiện cho việc phát triển các thuật toán giải tự động và cung cấp những lời giải tự nhiên và phù hợp với cách nghĩ và viết của con người. Ngoài ra, nó còn giúp ích cho việc thiết kế và cài đặt phần cơ sở tri thức cũng như ngôn ngữ qui ước để đặc tả bài toán. Các kết quả nghiên cứu liên quan đến khái niệm về đối tượng tính toán và mô hình tri thức các đối tượng tính toán cùng với một số áp dụng của các mô hình được trình bày trong các bài báo. Một đối tượng tính toán (hoặc CObject) các đặc điểm sau đây: (i) Nó đã có các thuộc tính giá trị. Bộ thuộc tính bao gồm tất cả thuộc tính của đối tượng O sẽ được ký hiệu là M(O). (ii) Có các quan hệ tính toán bên trong giữa các thuộc tính của một đối tượng tính toán O. Điều này được thể hiện trong các tính năng của đối tượng sau: Với một tập hợp con A của M(O). Đối tượng O có thể hiển thị các thuộc tính mà có thể được xác định từ A. Đối tượng O sẽ cho giá trị của một thuộc tính. Nó cũng có thể hiển thị quá trình bên trong của việc xác định các thuộc tính. Các đối tượng tính toán có cấu trúc có thể được mô hình hóa bằng (Attrs, F, Facts, Rules). Attrs là một tập các thuộc tính, trong đó mỗi thuộc tính lấy giá trị trong một miền xác định nhất định, và giữa các thuộc tính ta có các quan hệ thể hiện qua các sự kiện, các luật suy diễn hay các công thức tính toán. F là một tập hợp các phương trình được gọi là các quan hệ tính toán, Facts là một bộ các thuộc tính hiện hữu của đối tượng hoặc các sự kiện của các đối tượng, và Rules là một bộ quy tắc suy diễn trong các Fact. Ví dụ, kiến thức về một hình tam giác bao gồm các yếu tố (các góc, các cạnh, …) cùng với các công thức và một số thuộc tính của chúng có thể được mô hình hóa như là một lớp của các đối tượng tính toán. Các tập của đối tượng tính toán thì như sau: Attrs = {A, B, C, a, b, c, R, S, p, ha, hb, hc} là tập tất cả các thuộc tính của một tam giác. F = {A+B+C= ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; …} Facts = {a+b>c; a+c>b; b+c>a; …} Rules = { {a>b} {A>B}; {b>c} {B>C}; {c>a} {C>A}; {a=b} {A=B}; {a2 = b2 + c2} {A=pi2}; {A=pi2} {a2 = b2 + c2, b c}; …} Một đối tượng có hành vi cơ bản để giải quyết các bài toán trên những thuộc tính của nó. Các đối tượng là được trang bị những khả năng để giải quyết các bài toán như là: a. Xác định bao đóng của một tập các thuộc tính. b. Thực hiện giảm trừ và đưa ra câu trả lời cho các câu hỏi về các bài toán của biểu mẫu: xác định một số thuộc tính từ một số thuộc tính khác. c. Thực hiện tính toán. d. Đề xuất việc hoàn thành giả thuyết nếu cần thiết. Ví dụ: Khi một đối tượng tam giác được yêu cầu để cung cấp lời giải cho bài toán từ một cạnh a, 2 góc B và C để tìm diện tích ( {a, B, C} S ), nó sẽ cho một giải pháp bao gồm ba bước sau đây: Bước 1: Xác định A, A = B – C; Bước 2: Xác định b, b = a.sin(B)sin(A); Bước 3: Xác định S, S = a.b.sin(C)2; 2) THÀNH PHẦN CỦA MÔ HÌNH COKB Mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán (mô hình COKB) bao gồm 6 thành phần: (C, H, R, Ops, Funcs, Rules) Trong đó: C là một tập các khái niệm của các đối tượng tính toán. Mỗi khái niệm trong C một lớp các đối tượng tính toán. H là một tập quan hệ hệ thống phân cấp về các khái niệm. R là một tập các mối quan hệ về các khái niệm. Ops là một tập các toán tử. Funcs là một tập các hàm. Rules là một tập các luật. a. Tập C các khái niệm về các CObject: Mỗi khái niệm là một lớp CObject có cấu trúc và được phân cấp theo sự thiết lập của cấu trúc đối tượng: 1 Các biến thực. 2 Các đối tượng cơ bản có cấu trúc rỗng hoặc có cấu trúc gồm một số thuộc tính thuộc kiểu thực (ví dụ như DIEM không có thuộc tính giá trị thực trong hình học phẳng). Các đối tượng loại này làm nền cho các đối tượng cấp cao hơn. 3 Các đối tượng CObject cấp 1. Loại đối tượng này có một thuộc tính loại và có thể được thiết lập từ một danh sách nền các đối tượng cơ bản. Ví dụ: DOANA,B và GOCA,B,C trong đó A, B, C là các đối tượng cơ bản loại DIEM. 4 Các đối tượng CObject cấp 2. Loại đối tượng này có các thuộc tính loại real và các thuộc tính thuộc loại đối tượng cấp 1, và đối tượng có thể được thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cơ bản. Ví dụ: TAM_GIACA,B,C và TU_GIACA,B,C,D, trong đó A, B, C, D là các đối tượng cơ bản loại DIEM. Cấu trúc bên trong của mỗi lớp đối tượng gồm: Kiểu đối tượng. Kiểu nầy có thể là loại kiểu thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cơ bản. Danh sách các thuộc tính, mỗi thuộc tính có kiểu thực, kiểu đối tượng cơ bản hay kiểu đối tượng cấp thấp hơn. Quan hệ trên cấu trúc thiết lập. Quan hệ này thể hiện các sự kiện về sự liên hệ giữa đối tượng và các đối tượng nền (tức là các đối tượng thuộc danh sách đối tượng nền). Tập các điều kiện ràng buộc trên các thuộc tính. Tập các tính chất nội tại liên quan đến các thuộc tính của đối tượng. Mỗi tính chất nầy cho ta một sự kiện của đối tượng. Tập các quan hệ suy diễn tính toán. Mỗi quan hệ thể hiện một qui luật suy diễn và cho phép ta có thể tính toán một hay một số thuộc tính nầy từ một số thuộc tính khác của đối tượng. Tập các luật suy diễn trên các loại sự kiện khác nhau liên quan đến các thuộc tính của đối tượng hay bản thân đối tượng. Mỗi luật suy diễn có dạng: các sự kiện giả thiếtcác sự kiện kết luận Cùng với cấu trúc trên, đối tượng còn được trang bị các hành vi cơ bản trong việc giải quyết các bài toán suy diễn và tính toán trên các thuộc tính của đối tượng, bản thân đối tượng hay các đối tượng liên quan được thiết lập trên nền của đối tượng (nếu đối tượng được thiết lập trên một danh sách các đối tượng nền nào đó).
Trang 1ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
KHÓA LUẬN
BIỂU DIỄN TRI THỨC
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU MÔ HÌNH CƠ SỞ TRI THỨC
CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
Học viên : Nguyễn Tấn
Mã số: CH1101038
Lớp : Cao học – Khóa 6 GVHD: TS Đỗ Văn Nhơn
Trang 2MỤC LỤC
Trang
1) Các đối tượng tính toán
2) Thành phần của mô hình COKB
3) Các loại sự kiện trong mô hình COKB
4) Ngôn ngữ kỹ thuật
5) Ví dụ về mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán
5 7 11 13 16
1) Định nghĩa 1
2) Định nghĩa 2
24 25
1) Cấu trúc hệ thống
2) Kỹ thuật thiết kế
3) Cấu trúc của các tập tin lưu trữ các thành phần trong COKB
4) Ưu điểm của mô hình COKB
28 29 31 34
Trang 3LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ, con người muốn máy tính
có thể hiểu và biểu diễn tri thức một cách tự nhiên như con người Cho đến nay cónhiều mô hình kiến thức đã được đề xuất và ứng dụng như trong khoa học trí tuệ nhântạo Nhu cầu biểu diễn tri thức thực sự bùng nổ, theo đó, nhiều mô hình kiến thức nhưmạng ngữ nghĩa, đồ thị khái niệm và mạng nơron Những mô hình này là những công
cụ hữu ích để thiết kế những hệ thống thông minh Tuy nhiên, chúng không thích hợp
để biểu diễn tri thức trong những lĩnh vực thực tế
Từ những khó khăn đó, một mô hình biểu diễn tri thức mới gọi là mô hình biểudiễn tri thức các đối tượng tính toán (gọi tắt là mô hình COKB) của Tiến sĩ Đỗ VănNhơn đã ra đời và đã ứng dụng hiệu quả trong việc biểu diễn tri thức trong những lĩnhvực thực tế nêu trên, nhất là trong lĩnh vực giáo dục, giúp xây dựng những hệ thốnggiải toán thông minh trong phổ thông cũng như ở bậc đại học
Cùng với những kiến thức đã được cung cấp trong môn học biểu diễn tri thức,
em đã chọn đề tài “Tìm hiểu mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán”
làm nội dung nghiên cứu Để hoàn thành khóa luận này, em xin chân thành cảm ơn
thầy TS.Đỗ Văn Nhơn, người đã chỉ dẫn tận tình, cung cấp thông tin, tư liệu cũng
như những bài giảng có giá trị để giúp em hoàn thành đề tài
Việc đầu tư nghiên cứu đề tài còn nhiều hạn chế, chỉ mang tính chất một bàikhóa luận môn học, chỉ tìm hiểu ở mức độ khái quát vấn đề Do đó không thể nàotránh được những thiếu sót Kính mong sự thông cảm và chia sẻ của thầy
Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2013
Trang 4CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU
Trong khoa học trí tuệ nhân tạo, các mô hình và phương pháp biểu diễn tri thức đóng mộtvai trò quan trọng trong việc thiết kế hệ thống cơ sở tri thức và hệ thống chuyên gia Ngày nay
có rất nhiều mô hình tri thức khác nhau đã được đề xuất và áp dụng Nhiều phương pháp biểudiễn tri thức phổ biến trong việc thiết kế các hệ thống cơ sở tri thức (KBS) và hệ thống thôngminh như logic vị ngữ, lưới ngữ nghĩa, các khung nhìn và các luật suy diễn Nhiều phương pháp
và kỹ thuật mới đã được trình bày Trong đó, các phương pháp mạng nơron và logic vị từ được
sử dụng cho tính toán thông minh Một số phương pháp phù hợp cho việc biểu diễn và xử lýngữ nghĩa như đồ thị khái niệm Các phương pháp trên rất hữu ích cho việc thiết kế các hệthống thông minh và để giải quyết những vấn đề phức tạp Tuy nhiên, trong nhiều trường hợp,các phương pháp đó không phù hợp để biểu diễn tri thức trong các lĩnh vực ứng dụng thực tế,đặc biệt là các hệ thống mà có thể giải quyết các bài toán trong thực tế dựa trên các cơ sở trithức
Vì vậy, nó là cần thiết để phát triển các mô hình mới để biểu diễn tri thức trong lĩnh vựcthực tế và cũng có thể để biểu diễn những vấn đề tri thức Các mô hình biểu diễn tri thức ở đâyđược sử dụng để thiết kế các hệ thống cơ sở tri thức và các hệ thống thông minh trong thực tế
Mô hình chính được trình bày ở đây là mô hình tri thức cơ sở các đối tượng tính toán Mô hìnhnày có thể được sử dụng để biểu diễn tri thức tổng quát và thiết kế thành phần của hệ thống
cơ sở tri thức Hơn nữa, mạng các đối tượng tính toán được sử dụng cho các vấn đề mô hìnhtrong các lĩnh vực tri thức Những mô hình này là những công cụ cho việc thiết kế động cơ suydiễn của các hệ thống Các mô hình đó được sử dụng trong việc thiết kế một số hệ thống cơ sởtri thức trong giáo dục để giải quyết các vấn đề như hệ thống hỗ trợ nghiên cứu tri thức và giảiquyết phân tích những vấn đề hình học, chương trình nghiên cứu và giải quyết bài toán tronghình học phẳng, chương trình giải quyết các bài toán về dòng điện xoay chiều trong vật lý.Những ứng dụng này đã được thực hiện bằng cách sử dụng các công cụ lập trình và hệ thốngđại số tính toán như C++, JAVA, và MAPLE Chúng rất dễ sử dụng cho học sinh trong việcnghiên cứu tri thức, để giải quyết các bài toán một cách cơ động và đưa ra các giải pháp màcon người có thể chấp nhận
Trang 5CHƯƠNG II: MÔ HÌNH CƠ SỞ TRI THỨC
CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
Các phương pháp biểu diễn tri thức truyền thống được quan tâm và hữu ích cho nhiềuứng dụng Tuy nhiên, những phương pháp này thì không đủ và không dễ dàng để sử dụng choviệc xây dựng những chương trình thông minh hoặc các hệ thống cơ sở tri thức trong các lĩnhvực tri thức khác nhau, đặc biệt là các chương trình mà dữ liệu đầu ra con người có thể đọcđược Mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán (mô hình COKB) đã được thiết lập từphương pháp tiếp cận đối tượng định hướng để biểu diễn tri thức cùng với kỹ thuật lập trìnhcho việc tính toán đối tượng Đã có nhiều kết quả và các công cụ cho phương pháp tiếp cận đốitượng, và một số nguyên tắc cũng như kỹ thuật trình bày Với cách này cũng cho chúng ta mộtphương pháp để mô hình các bài toán và để thiết kế các thuật toán Các mô hình này rất hữuích cho việc xây dựng các thành phần và toàn bộ cơ sở tri thức của hệ thống thông minh trongthực hành các lĩnh vực tri thức
1) CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
Trong nhiều bài toán chúng ta thường gặp nhiều loại đối tượng khác nhau Mỗi đối tượng
có các thuộc tính và các mối quan hệ bên trong giữa chúng Các đối tượng này cũng có nhữnghành vi cơ sở nhằm giải quyết các bài toán dựa vào các thuộc tính của chúng Những quan hệnày giúp ta thực hiện sự suy diễn, tính toán và giải một số bài toán suy diễn-tính toán trên cácthuộc tính của đối tượng Ví dụ: trong giải toán hình học, một tam giác với các thuộc tính như 3cạnh, 3 góc trong, diện tích, nửa chu vi, bán kính vòng tròn ngoại tiếp, … cùng với các côngthức liên hệ giữa các thuộc tính đó sẽ cho ta một cấu trúc của một đối tượng như thế Theocách tiếp cận hướng đối tượng trong biểu diễn tri thức và giải toán, chúng ta tích hợp vào cấutrúc đối tượng trên một số hành vi giải toán nhất định để tạo ra một đối tượng Dựa trên cácđối tượng này, nhiều bài toán khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng mạng các đối tượng.Cách biểu diễn này có thể được áp dụng một cách có hiệu quả trong các hệ giải toán, chẳnghạn như các hệ giải các bài toán hình học So với các phương pháp được trình bày trong các tàiliệu khác, cách mô hình này tỏ ra có nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng biểu diễn hầu nhưtoàn bộ tri thức và các dạng bài toán tổng quát thuận tiện cho việc phát triển các thuật toángiải tự động và cung cấp những lời giải tự nhiên và phù hợp với cách nghĩ và viết của conngười Ngoài ra, nó còn giúp ích cho việc thiết kế và cài đặt phần cơ sở tri thức cũng như ngôn
Trang 6ngữ qui ước để đặc tả bài toán Các kết quả nghiên cứu liên quan đến khái niệm về đối tượngtính toán và mô hình tri thức các đối tượng tính toán cùng với một số áp dụng của các mô hìnhđược trình bày trong các bài báo.
Một đối tượng tính toán (hoặc C-Object) các đặc điểm sau đây:
(i) Nó đã có các thuộc tính giá trị Bộ thuộc tính bao gồm tất cả thuộc tính của đối
tượng O sẽ được ký hiệu là M(O).
(ii) Có các quan hệ tính toán bên trong giữa các thuộc tính của một đối tượng tính toán
O Điều này được thể hiện trong các tính năng của đối tượng sau:
- Với một tập hợp con A của M(O) Đối tượng O có thể hiển thị các thuộc tính mà cóthể được xác định từ A
- Đối tượng O sẽ cho giá trị của một thuộc tính
- Nó cũng có thể hiển thị quá trình bên trong của việc xác định các thuộc tính
Các đối tượng tính toán có cấu trúc có thể được mô hình hóa bằng (Attrs, F, Facts, Rules) Attrs là một tập các thuộc tính, trong đó mỗi thuộc tính lấy giá trị trong một miền xác
định nhất định, và giữa các thuộc tính ta có các quan hệ thể hiện qua các sự kiện, các luật suydiễn hay các công thức tính toán F là một tập hợp các phương trình được gọi là các quan hệtính toán, Facts là một bộ các thuộc tính hiện hữu của đối tượng hoặc các sự kiện của các đốitượng, và Rules là một bộ quy tắc suy diễn trong các Fact Ví dụ, kiến thức về một hình tamgiác bao gồm các yếu tố (các góc, các cạnh, …) cùng với các công thức và một số thuộc tínhcủa chúng có thể được mô hình hóa như là một lớp của các đối tượng tính toán Các tập củađối tượng tính toán thì như sau:
Attrs = {A, B, C, a, b, c, R, S, p, ha, hb, hc} là tập tất cả các thuộc tính của một tam
B
b
2 sin ; R
C
c
2 sin ; sina A sinb B ;
sina A sinc C ; sinb B sinc C ; S bcsin A
Trang 7Rules = { {a>b} {A>B}; {b>c} {B>C}; {c>a} {C>A}; {a=b} {A=B};
{a^2 = b^2 + c^2} {A=pi/2}; {A=pi/2} {a^2 = b^2 + c^2, b c};
…}
Một đối tượng có hành vi cơ bản để giải quyết các bài toán trên những thuộc tính của nó.Các đối tượng là được trang bị những khả năng để giải quyết các bài toán như là:
a Xác định bao đóng của một tập các thuộc tính
b Thực hiện giảm trừ và đưa ra câu trả lời cho các câu hỏi về các bài toán của biểu mẫu:xác định một số thuộc tính từ một số thuộc tính khác
c Thực hiện tính toán
d Đề xuất việc hoàn thành giả thuyết nếu cần thiết
Ví dụ: Khi một đối tượng tam giác được yêu cầu để cung cấp lời giải cho bài toán từ mộtcạnh a, 2 góc B và C để tìm diện tích ( {a, B, C} S ), nó sẽ cho một giải pháp bao gồm babước sau đây:
Bước 1: Xác định A, A = - B – C;
Bước 2: Xác định b, b = a.sin(B)/sin(A);
Bước 3: Xác định S, S = a.b.sin(C)/2;
2) THÀNH PHẦN CỦA MÔ HÌNH COKB
Mô hình cơ sở tri thức các đối tượng tính toán (mô hình COKB) bao gồm 6 thành phần:
(C, H, R, Ops, Funcs, Rules)
Trong đó:
- C là một tập các khái niệm của các đối tượng tính toán.
Mỗi khái niệm trong C một lớp các đối tượng tính toán.
- H là một tập quan hệ hệ thống phân cấp về các khái niệm.
- R là một tập các mối quan hệ về các khái niệm.
- Ops là một tập các toán tử.
- Funcs là một tập các hàm.
- Rules là một tập các luật.
a Tập C các khái niệm về các C-Object:
Mỗi khái niệm là một lớp C-Object có cấu trúc và được phân cấp theo sự thiết lậpcủa cấu trúc đối tượng:
Trang 8[1] Các biến thực.
[2] Các đối tượng cơ bản có cấu trúc rỗng hoặc có cấu trúc gồm một số thuộctính thuộc kiểu thực (ví dụ như DIEM không có thuộc tính giá trị thực trong hình họcphẳng) Các đối tượng loại này làm nền cho các đối tượng cấp cao hơn
[3] Các đối tượng C-Object cấp 1 Loại đối tượng này có một thuộc tính loại
<real> và có thể được thiết lập từ một danh sách nền các đối tượng cơ bản Ví dụ:DOAN[A,B] và GOC[A,B,C] trong đó A, B, C là các đối tượng cơ bản loại DIEM
[4] Các đối tượng C-Object cấp 2 Loại đối tượng này có các thuộc tính loại real
và các thuộc tính thuộc loại đối tượng cấp 1, và đối tượng có thể được thiết lập trên mộtdanh sách nền các đối tượng cơ bản Ví dụ: TAM_GIAC[A,B,C] và TU_GIAC[A,B,C,D],trong đó A, B, C, D là các đối tượng cơ bản loại DIEM
Cấu trúc bên trong của mỗi lớp đối tượng gồm:
- Kiểu đối tượng Kiểu nầy có thể là loại kiểu thiết lập trên một danh sách nềncác đối tượng cơ bản
- Danh sách các thuộc tính, mỗi thuộc tính có kiểu thực, kiểu đối tượng cơ bảnhay kiểu đối tượng cấp thấp hơn
- Quan hệ trên cấu trúc thiết lập Quan hệ này thể hiện các sự kiện về sự liên
hệ giữa đối tượng và các đối tượng nền (tức là các đối tượng thuộc danh sách đối tượngnền)
- Tập các điều kiện ràng buộc trên các thuộc tính
- Tập các tính chất nội tại liên quan đến các thuộc tính của đối tượng Mỗi tínhchất nầy cho ta một sự kiện của đối tượng
- Tập các quan hệ suy diễn - tính toán Mỗi quan hệ thể hiện một qui luật suydiễn và cho phép ta có thể tính toán một hay một số thuộc tính nầy từ một số thuộc tínhkhác của đối tượng
- Tập các luật suy diễn trên các loại sự kiện khác nhau liên quan đến các thuộctính của đối tượng hay bản thân đối tượng Mỗi luật suy diễn có dạng:
các sự kiện giả thiếtcác sự kiện kết luận
Cùng với cấu trúc trên, đối tượng còn được trang bị các hành vi cơ bản trong việcgiải quyết các bài toán suy diễn và tính toán trên các thuộc tính của đối tượng, bản thânđối tượng hay các đối tượng liên quan được thiết lập trên nền của đối tượng (nếu đốitượng được thiết lập trên một danh sách các đối tượng nền nào đó)
Trang 9b Tập H các quan hệ phân cấp giữa các loại đối tượng:
H đại diện cho các mối quan hệ đặc biệt này trên C Mối quan hệ này là một mốiquan hệ được sắp thứ tự trên C, và H có thể được coi như là biểu đồ Hasse cho mối quan
hệ đó
TAM GIÁC
Mối quan hệ đặc biệt trên các lớp tam giác
c Tập R các khái niệm về các loại quan hệ trên các C-Object:
R là một tập các mối quan hệ khác trên C, và trong trường hợp một quan hệ r quan
hệ nhị phân, nó có thể có các đặc tính như phản xạ, đối xứng, Trong hình học phẳng
và hình học giải tích có nhiều mối quan hệ như: quan hệ "phụ thuộc" của một điểm vớiđường thẳng, quan hệ "trung điểm" của một điểm với một đoạn thẳng, quan hệ "songsong" giữa hai đoạn thẳng, quan hệ "vuông góc" giữa hai đoạn thẳng, quan hệ bằng nhaugiữa các tam giác
d Tập Ops các toán tử :
Thành phần này đại diện cho một phần tri thức về các toán tử trên các đối tượng.Hầu hết các lĩnh vực tri thức có một thành phần chứa các toán tử Trong hình học giảitích, có các toán tử vector như cộng, nhân một vector vô hướng; trong đại số tuyến tính
có các toán tử trên ma trận Mô hình KBCO giúp tổ chức các loại tri thức này trong cáclĩnh vực tri thức như là một thành phần trong cơ sở tri thức các hệ thống thông minh
e Tập Funcs các hàm:
Tri thức về hàm cũng là một loại tri thức phổ biến trong hầu hết các lĩnh vực tritrong thực tế Đặc biệt là lĩnh vực khoa học tự nhiên cũng như lĩnh vực toán học, lĩnh vựcvật lý Trong hình học giải tích, ta có các hàm: khoảng cách giữa hai điểm, khoảng cách
Trang 10từ một điểm đến một đường hoặc một mặt phẳng, hình chiếu của một điểm hoặc mộtđường trên một mặt phẳng, … Các yếu tố quyết định của một ma trận vuông cũng là mộthàm trên những ma trận vuông trong đại số tuyến tính.
f Tập Rules biểu thị các luật suy diễn:
Tập luật là một phần xác định của cơ sở tri thức Các luật biểu thị các phát biểu,định lý, nguyên tắc, công thức, Hầu hết các luật có thể được viết theo mẫu "nếu
<facts> thì <facts>" Trong cấu trúc của một luật suy diễn, <facts> là một tập các sựkiện với phân loại nhất định Vì vậy, ta sử dụng các luật suy diễn trong mô hình COKB.Facts phải được phân loại để các thành phần Rules có thể được xác định và xử lý trongcác máy suy luận của hệ thống cơ sở tri thức hoặc của các hệ thống thông minh
Dựa vào mô hình COKB, cơ sở tri thức được tổ chức theo các thành phần sau:
+ Từ điển các khái niệm về các loại đối tượng, các thuộc tính, các phép toán, các hàm,các quan hệ và các khái niệm có liên quan
+ Bảng mô tả các cấu trúc và các tính năng của các đối tượng Ví dụ, ta có thể yêu cầumột hình tam giác để tính toán và cung cấp cho ta các thuộc tính của nó
+ Các bảng biểu diễn các quan hệ thứ tự của khái niệm
+ Các bảng biểu diễn các quan hệ khác của khái niệm
+ Các bảng biểu diễn tri thức về các phép toán
+ Các bảng biểu diễn tri thức về các hàm
+ Các bảng mô tả các loại sự kiện Ví dụ, một sự kiện quan hệ bao gồm các loại quan
hệ và danh sách các đối tượng trong quan hệ
+ Các bảng mô tả các luật Ví dụ, một luật suy diễn bao gồm phần giả thuyết và kếtluận Cả hai đều là danh sách các sự kiện
+ Danh sách hay tập các luật
+ Danh sách các mẫu bài toán
Trang 113) CÁC LOẠI SỰ KIỆN TRONG MÔ HÌNH COKB
Trong mô hình COKB có 11 loại sự kiện được chấp nhận Những loại sự kiện này đã được
đề xuất từ nghiên cứu trên các yêu cầu thực tế và các vấn trong các lĩnh vực tri thức khácnhau
* Sự kiện loại 1: Thông tin về loại đối tượng Sau đây là một vài ví dụ:
ABC là một tam giác vuông
ABCD là một hình bình hành
Ma trận A là một ma trận vuông
* Sự kiện loại 2 : một xác định của một đối tượng hoặc một thuộc tính của đối tượng
Một vài ví dụ về sự kiện loại 2 trong hình học giải tích:
Bài toán: Cho hai điểm E, F và đường thẳng (d) Giả sử E, F và (d) được xác định.
(P) là mặt phẳng thỏa các quan hệ: E (P), F (P), và (d) // (P) Tìm phươngtrình tổng quát của (P)
Trong bài toán này, ta có ba sự kiện loại 2:
(1): Điểm E được xác định hay là ta đã biết tọa độ của E (2): Điểm F xác định
(3): Đường thẳng (d) được xác định hay là ta đã biết phương trình của (d)
* Sự kiện loại 3 : một xác định của một đối tượng hoặc một thuộc tính của đối tượng
bằng giá trị hoặc mộ biểu thức số Một vài ví dụ trong hình học phẳng và hình học giải tích:Trong tam giác ABC, giả sử chiều dài cạnh BC = 5
Mặt phẳng (P) có phương trình 2x + 3y – z + 6 =0 và điểm M(1, 2, 3)
* Sự kiện loại 4 : tính đẳng lập trên các đối tượng hoặc các thuộc tính của đối tượng.
Loại sự kiện này cũng rất phổ biến và có nhiều bài toán liên quan đến nó trên cơ sở tri thức Một vài ví dụ về sự kiện loại 4 trong hình học phẳng:
Bài toán: Cho hình bình hành ABCD Giả sử M và N là hai điểm của đoạn thẳng AC sao
cho AM = CN Chứng minh ABM = CDN
Trang 12Trong bài toán trên, ta phải xác định tính cân bằng của hai đối tượng tính toán, một
sự kiện loại 4
* Sự kiện loại 5 : sự phụ thuộc của một đối tượng trên các đối tượng khác bằng một
phương trình tổng quát Một ví dụ trong hình học về loại sự kiện này là w = 2*u + 3*v; mà u, v
và w là các vectơ
* Sự kiện loại 6 : Một quan hệ trên các đối tượng hoặc các thuộc tính của các đối tượng.
Trong các bài toán có các sự kiện loại 6 như là sự song song của hai đường thẳng, một đườngthẳng vuông góc với một mặt phẳng, một điểm thuộc một đoạn thẳng
* Sự kiện loại 7 : Sự xác định của một hàm
* Sự kiện loại 8 : Sự xác định của một hàm bởi một giá trị hoặc một biểu thức số.
* Sự kiện loại 9 : Tính cân bằng giữa một đối tượng với một hàm.
* Sự kiện loại 10 : Tính cân bằng giữa một hàm với một hàm khác.
* Sự kiện loại 11 : Sự xác định của một hàm trên một hàm khác hoặc những đối tượng
khác bằng một phương trình
Năm loại sự kiện sau cùng liên quan tới tri thức về các hàm – thành phần Funcs trong mô
hình COKB Một vài ví dụ về các sự kiện liên quan tới hàm:
Bài toán: Gọi d là đường thẳng có phương trình 3x + 4y – 12 = 0 P và Q là giao điểm
của d và các trục Ox, Oy
(a) Tìm trung điểm của PQ
(b) Tìm hình chiếu của O trên đường thẳng d
Đối với mỗi đoạn thẳng, tồn tại một và chỉ một điểm là trung điểm của đoạn thẳng đó Do
đó, có một hàm MIDPOINT(A, B) mà kết quả là trung điểm M của đoạn thẳng AB Câu (a) củabài toán trên có thể được biểu diễn là tìm điểm I mà I = MIDPOINT(P, Q) - một sự kiện loại 9.Hình chiếu cũng có thể được biểu diễn bằng hàm PROJECTION(M, d) mà kết quả là hình chiếu
Trang 13của N của điểm M trên đường thẳng d Câu (b) của bài toán trên có thể được biểu diễn là tìmđiểm A sao cho A = PROJECTION(O, d) – đây cũng là một sự kiện loại 9.
Các mô hình và các loại sự kiện trên có thể được sử dụng để biểu diễn tri thức trong cácứng dụng thực tế Các thuật toán thống nhất của các sự kiện được thiết kế và sử dụng trongnhững ứng dụng khác nhau như hệ thống hỗ trợ nghiên cứu tri thức và giải quyết các bài toánhình học giải tích, chương trình nghiên cứu và giải quyết các bài toán trong hình học phẳng, hệthống tri thức trong đại số tuyến tính
- Cú pháp để xác định các thành phần của mô hình COKB
Dưới đây là một số cấu trúc của định nghĩa về biểu thức, các đối tượng tính toán, cácquan hệ, sự kiện và các hàm
* Định nghĩa các biểu thức:
expr ::= expr | rel-expr | logic-exprexpr ::= expr add-operator term | termterm ::= term mul-operator factor | factorfactor ::= – factor | element ^ factor | element
element ::= ( expr ) | name | number | function-call
rel-expr ::= expr rel-operator exprlogic-expr ::= logic-expr OR logic-term |
logic-expr IMPLIES logic-term | NOT logic-term | logic-term
logic-term ::= logic-term AND logic-primary | logic-primary
Trang 14logic-primary ::= expr | rel-expr | function-call | quantify-expr
TRUE | FALSE
quantify-expr ::= FORALL(name <, name>*),
logic-expr | EXISTS(name), logic-expr
* Định nghĩa loại đối tượng tính toán:
cobject-type ::= COBJECT name;
equation ::= expr = expr
* Định nghĩa quan hệ đặc biệt:
isa ::= ISA: name <, name>*;
hasa ::= HASA:
[fact-def]
* Định nghĩa sự kiện:
facts ::= FACT: fact-def+
fact-def ::= object-type | attribute | name |
Trang 15equation | relation | expressionobject-type ::= cobject-type (name) |
cobject-type (name <, name>* )
relation ::= relation ( name <, name>+ )
* Định nghĩa quan hệ dựa trên các sự kiện:
relation-def ::= RELATION name;
Trang 165) VÍ DỤ VỀ MÔ HÌNH CƠ SỞ TRI THỨC CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
Trong mục này chúng ta nêu lên một ví dụ áp dụng: Biểu diễn tri thức về các tam giác và
tứ giác trong hình học phẳng theo mô hình tri thức về các C-Object Một phần lớn kiến thức vềhình học giải tích 3 chiều hay kiến thức về các phản ứng hóa học cũng có thể được biểu diễntheo mô hình này Cách biểu diễn kiến thức theo mô hình này có nhiều ưu điểm thuận lợi choviệc thiết kế một cơ sở tri thức truy cập được dễ dàng bởi các môđun quản trị tri thức cũng nhưcác môđun giải toán và tra cứu kiến thức Đặc biệt là mô hình giúp ta có thể thiết kế các thuậtgiải để giải toán tự động Phần kiến thức về các tam giác và tứ giác trong hình học phẳng cóthể được biểu diễn theo mô hình tri thức COKB với các thành phần như dưới đây
* Các khái niệm về các C-Object gồm:
- Khái niệm cơ bản là khái niệm điểm
- Các đối tượng C-Object cấp 1: đoạn, góc Mỗi đoạn có một thuộc tính giá trị thực, đó
là độ dài của đoạn; Mỗi đoạn có thể được thiết lập từ 2 điểm Mỗi góc có một thuộc tính giá trịthực, đó là số đo của góc; Mỗi góc có thể được thiết lập từ 3 điểm
- Các đối tượng C-Object cấp 2: các loại tam giác và các loại tứ giác Các loại tam giácbao gồm “tam giác”, “tam giác cân”, “tam giác vuông”, “tam giác vuông cân” và “tam giácđều” Các loại tứ giác bao gồm “tứ giác”, “hình thang”, “hình thang vuông”, “hình thang cân”,
Trang 19c1 : DOAN[A,C]; # duong cheo
c2 : DOAN[B,D]; # duong cheo