[r]
Trang 1Ch ươ ng 5
TRI TH C VÀ CÁC PH Ứ ƯƠ NG PHÁP SUY DI N Ễ
Nh ta đã bi t con ngư ế ườ ối s ng trong môi trường có th nh n để ậ ược th gi iế ớ
nh các giác quan và s d ng tri th c tích lu đờ ử ụ ứ ỹ ược và nh kh năng l p lu n,ờ ả ậ ậ suy di n, con ngễ ười có th đ a ra các hành đ ng h p lý cho công vi c mà conể ư ộ ợ ệ
người đang làm Trong khi đó m c tiêu c a trí tu nhân t o ng d ng là thi tụ ủ ệ ạ ứ ụ ế
k các ế tác nhân thông minh (intelligent agent) cũng có kh năng đó nh conả ư
người (Tác nhân thông minh là b t c cái gì có th nh n th c đấ ứ ể ậ ứ ược môi
trường thông qua các b c m nh n (sensors) và đ a ra hành đ ng h p lý đápộ ả ậ ư ộ ợ
ng l i môi tr ng thông qua b ph n hành đ ng (effectors)
softrobot (software robot), các h chuyên gia, là các tác nhân thông minh).ệ
1 Tri th c và d li u ứ ữ ệ
- Tri th c là s hi u bi t v m t mi n ch đ (lĩnh v c) nào đó.ứ ự ể ế ề ộ ề ủ ề ự
Ví dụ - Hi u bi t v y h c, văn h c, là tri th cể ế ề ọ ọ ứ
- Thu th p thông tin ta đậ ược d li u và căn c vào tri th c ta có đữ ệ ứ ứ ượ c
nh ng quy t d nh phán đoán.ữ ế ị
Đ i v i qu cam ta xét các d li u nh v , cu ng, màu s c, c a nó nhố ớ ả ữ ệ ư ỏ ố ắ ủ ư
th nào? và d a vào hi u bi t c a ta mà xác đ nh xem qu cam đó là ngon hayế ự ể ế ủ ị ả không ngon, ngon v a, ừ
Nh v y, tri th c là d ng d li u b c cao Khó phân bi t gi a tri th c vàư ậ ứ ạ ữ ệ ậ ệ ữ ứ
d li u (không có ranh gi i rõ ràng gi a chúng) Tuy nhiên ta có th phân bi tữ ệ ớ ữ ể ệ theo b ng sau:ả
D
li u ữ ệ Tri th c ứ
- Đ nh l ị ượ ng
- Có c u trúc đ n gi n ấ ơ ả - Đ nh tính- Không có c u trúc ho c cóị ấ ặ
c u trúc ph c h p ấ ứ ợ
Trang 22 Các d ng mô t tri th c (các ph ạ ả ứ ươ ng pháp bi u di n tri th c) ể ễ ứ
(Đ máy tính có th s d ng để ể ử ụ ược tri th c, có th x lý đứ ể ử ược tri th c,ứ chúng ta c n ph i bi u di n tri th c dầ ả ể ễ ứ ướ ại d ng thu n ti n cho máy tính Đó làậ ệ
m c tiêu c a bi u di n tri th c) Sau nhi u c g ng, các nhà TTNT đã phátụ ủ ể ễ ứ ề ố ắ tri n m t s cách bi u di n (th hi n) tri th c có hi u qu trong máy ể ộ ố ể ễ ể ệ ứ ệ ả
2.1 Bi u di n tri th c b ng logic ể ễ ứ ằ
Nh ta đã nghiên c u ph n trư ứ ở ầ ước, ta có th bi u di n bài toán b ng cácể ể ễ ằ
bi u th c logic (logic m nh đ , logic v t )ể ứ ệ ề ị ừ
2.2 Bi u di n tri th c b ng m ng ng nghĩa ể ễ ứ ằ ạ ữ
Phương pháp bi u di n tri th c b ng cách dùng m t đ th G = (V, E) g mể ễ ứ ằ ộ ồ ị ồ
t p đ nh V và t p cung E ậ ỉ ậ Trong đó các đ nh ng v i các đ i tỉ ứ ớ ố ượng, khái ni mệ hay s ki n c th , các cung th hi n quan h gi a các đ i tự ệ ụ ể ể ệ ệ ữ ố ượng Có m tộ cung n i gi a hai đ i tố ữ ố ượng a và đ i tố ượng b, ký hi u aệ b n u có m tế ộ quan h nào đó gi a hai đ i tệ ữ ố ượng a, b
Có 2 lo i quan h đ c bi t ạ ệ ặ ệ
- "a là b" nghĩa là đ i tố ượng a thu c vào t p đ i tộ ậ ố ượng được bi u di nể ễ
b i khái ni m b ho c t p các đ i tở ệ ặ ậ ố ượng bi u di n b i khái ni m a làể ễ ở ệ
t p con c a t p đ i tậ ủ ậ ố ượng bi u di n khái ni m b (quan h is-a)ể ễ ệ ệ
- Ngượ ạ ớc l i v i quan h "là" là quan h "bao g m" ệ ệ ồ Khi có " a là b" (ho cặ
"b bao g m a"), các thông tin c b n v các đ i tồ ơ ả ề ố ượng được cho b i bở
s truy n l i cho a (nghĩa là a đẽ ề ạ ược th a hừ ưởng nh ng gì b có).ữ
Trang 3Ví dụ
u đi m
- Cho phép bi u di n m t cách tr c quan các s ki n và các m i liên hể ễ ộ ự ự ệ ố ệ
gi a chúng.ữ
- Tính mô đun cao theo nghĩa các tri th c m i đứ ớ ược thêm vào hoàn toàn
đ c l p v i các tri th c cũ.ộ ậ ớ ứ
- Có th áp d ng m t s c ch suy di n trên m ng: c ch truy n vàể ụ ộ ố ơ ế ễ ạ ơ ế ề
th a hừ ưởng thông tin gi a các đ i tữ ố ượng, c ch "cháy" trên m ngơ ế ạ
N
hược đi mể :
- Không có m t phộ ương pháp suy di n chung nào cho m i lo i m ng ngễ ọ ạ ạ ữ nghĩa
- Khó ki m soát quá trình c p nh t tri th c đ d n đ n mâu thu n trongể ậ ậ ứ ể ẫ ế ẫ
c s tri th c.ơ ở ứ
2.3 Bi u di n tri th c b ng khung (Frame) ể ễ ứ ằ
Khung th c ch t là s t ng quát hoá c a c u trúc b n ghi trong Pascal vàự ấ ự ổ ủ ấ ả
tương t nh c u trúc đ i tự ư ấ ố ượng trong C++
M t khung độ ược mô t b i c u trúc:ả ở ấ
- Tên khung: Đ nh danh đ i tị ố ượng mô tả
- Các khe (slot): trên m i khe l u tr các thông tin, n\mi n giá tr , thu cỗ ư ữ ề ị ộ
cánh
Chim
bay
Con v t ậ
Y n ế Chíp chíp
Cánh c t ụ
đi
Không khí
is-a
ho t đ ng ạ ộ
th ở có
Trang 4Ví dụ Xét khung (frame) mô t t p h c sinh HOCSINHả ậ ọ
Frame HOCSINH
IS-A:
PART-OF: NGUOI-DI-HOC
A KIND OF: (HOCSINHCOSO, HOCSINHTRUNGHOC)
Cân n ng: 10-60kgặ
Chi u cao: 80-170cmề
C u trúc frame này cho ta m t "khung d li u" đ khoanh vùng các đ iấ ộ ữ ệ ể ố
tượng là h c sinh ọ Trường h p g p m t ngợ ặ ộ ười cao 175cm, n ng 45kg thì ta cóặ
th kh ng đ nh r ng đó không ph i là h c sinh vì không thoã mãn các ràngể ẳ ị ằ ả ọ
bu c đã có.ộ
Ngoài ra, m t trong nh ng đ c tr ng quan tr ng c a frame là kh năng th aộ ữ ặ ư ọ ủ ả ừ
k các thông tin c a các khe có cùng tên đ i tế ủ ở ố ượng b c trên ậ
Ví dụ Trong frame HOCSINHCOSO, HOCSINHTRUNGHOC có khe
chi u cao v i giá tr mô t mi n, thì sau khi th a k thông tin m c trênề ớ ị ả ề ừ ế ở ứ Frame HOCSINH, khe này c n ph i l y các giá tr trong kho ng 80-170cm.ầ ả ấ ị ả
2.4 Bi u di n tri th c b ng các lu t s n xu t ể ễ ứ ằ ậ ả ấ
Phương pháp bi u di n tri th c nh logic (logic m nh đ và logic v t )ể ễ ứ ờ ệ ề ị ừ khá tr c quan song ch phù h p khi không có quá nhi u lu t suy di n ự ỉ ợ ề ậ ễ
M t tri th c độ ứ ược th hi n b ng m t ể ệ ằ ộ câu Horn d ng chu n: ạ ẩ
p1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ⇒ q (Các câu Horn d ng này còn đạ ược g i là lu t if- then và đọ ậ ược bi u di n nhể ễ ư
sau: if P 1 and and P m then Q)
M t câu Horn d ng t ng quát:ộ ạ ổ
p1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ⇒ q1 ∨ q2 ∨ ∨ qm
Trang 5L u ý: ư
N u có lu t d ng: pế ậ ạ 1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ⇒ q1 ∨ q2 ∨ ∨ qm thì tương đương v i m lu tớ ậ sau:
p1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ∧¬ q2 ∧ ∧¬qm ⇒ q1 p1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ∧¬ q1 ∧¬ q3 ∧¬qm ⇒ q2 p1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ∧¬ q1 ∧¬qm-1 ⇒ qm Tuy nhiên ta ch xét câu Horn d ng chu n (m=1)ỉ ạ ẩ
- N u n=0, m=1: câu Horn có d ng ế ạ ⇒ q: g i là s ki n (fact) q.ọ ự ệ
- N u n>0, m=1: câu Horn có d ng: pế ạ 1 ∧ p2 ∧ ∧ pn ⇒ q: g i là lu t (rule).ọ ậ Trong các h chuyên gia, c s tri th c g m 2 ph n: t p các s ki n (facts) vàệ ơ ở ứ ồ ầ ậ ự ệ
t p lu t (rules).ậ ậ
Ví dụ
1) Ta có các lu t v kinh nghi m d báo th i ti t:ậ ề ệ ự ờ ế
"Chu n chu n bay th p thì m a, bay cao thì n ng, bay v a thì râm"ồ ồ ấ ư ắ ừ
a: chu n chu n bay th p, b: chu n chu n bay cao, c: chu n chu n bay v aồ ồ ấ ồ ồ ồ ồ ừ d: tr i m a, e: tr i n ng, f: tr i râmờ ư ờ ắ ờ
lúc đó ta có các lu t sau: ậ
a ⇒ d
b ⇒ e
c ⇒ f
2) Nhi u đ nh lý trong toán h c có th bi u di n b i các lu t, ví d :ề ị ọ ể ể ễ ở ậ ụ
N u ế tam giác có m t góc b ng 60ộ ằ 0 và tam giác có hai c nh b ng nhau ạ ằ thì
tam giác đó là tam giác đ u.ề
3 Suy di n trên lu t s n xu t ễ ậ ả ấ
3.1. Khái ni m ệ
Trang 6Bài t p 2 ậ Cho c s tri th c đơ ở ứ ược bi u di n b ng các bi u th c logic đúngể ễ ằ ể ứ sau
Bi u di n tri th c đã cho dể ễ ứ ướ ại d ng lu t s n xu t và dùng phậ ả ấ ương pháp suy
di n ti n và suy di n lùi đ ch ng minh ho c bác b s ki n sễ ế ễ ể ứ ặ ỏ ự ệ ≡1
Bài t p 3 ậ Cho c s tri th c đơ ở ứ ược bi u di n b ng các bi u th c logic đúngể ễ ằ ể ứ sau
1) (a+c)b → f
2) ¬e +¬f + a
3) gfh → i
4) (e+ f)b → gi
5) (¬a+ e +¬c)abc
Dùng phương pháp suy di n ti n và suy di n lùi đ ch ng minh ho c bác bễ ế ễ ể ứ ặ ỏ
s ki n iự ệ ≡1
Bài t p 4 ậ Cho c s tri th c đơ ở ứ ược bi u di n b ng các bi u th c logic đúngể ễ ằ ể ứ sau
1) efh
2) ¬a + g + d
3) ¬h + c + d
4) af → bg
5) ke → d
6) (ef → a )(¬c+ ¬e +¬f )
Trang 7- Bi u di n tri th c đã cho dể ễ ứ ướ ại d ng lu t s n xu t ậ ả ấ
- Dùng phương pháp suy di n ti n đ ch ng minh s ki n dễ ế ể ứ ự ệ ≡1 đúng Cho
bi t các lu t d th a trong v t suy di nế ậ ư ừ ế ễ
Bài t p 5 ậ Trong m t l p h c, có m t nhóm h c sinh g m 10 b n có tên l nộ ớ ọ ộ ọ ồ ạ ầ
lượt là: A, B, C, D, E, F, G, H, I và J Gi a các b n h c sinh đó có m i quanữ ạ ọ ố
h g i là quan h nh hệ ọ ệ ả ưởng Ví d : n u ta vi t AB>C thì có nghĩa là hai b nụ ế ế ạ
đ ng th i cùng thuy t ph c b n C tham gia m t ho t đ ng nào đó Gi sồ ờ ế ụ ạ ộ ạ ộ ả ử ban đ u có b n b n E, F, H, I tham gia d thi s n ph m ph n m m do nhàầ ố ạ ự ả ẩ ầ ề
tr òng t ch c và ta cũng bi t đư ổ ứ ế ượ ằc r ng:
1) ACH>B
2) BH>ACD
3) ABCI>BDI
4) ADEI>BCG
5) CGI>AJE
6) H>BC
Hãy dùng phương pháp suy di n ti n đ ch ng minh r ng c 10 b n trongễ ế ể ứ ằ ả ạ nhóm trên đ u tham gia d thi s n ph m ph n m m.ề ự ả ẩ ầ ề