Bài giảng Hệ cơ sở tri thức (Tuần 13-15)

Bài giảng Hệ cơ sở tri thức (Tuần 13-15) trình bày các nội dung: Dạng luật trong CSTT, các dạng luật suy diễn, các phép toán, tiến trình suy diễn, phân giải luật suy diễn không đệ qui, các chức năng quản trị CSTT.

Tuần 13-15 (Week 13-15) Email: haivnu@yahoo.com

1

Hai V Pham hai@spice.ci.ritsumei.ac.jp

23 November 2015 2

Mục đích: Kết hợp cơ sở tri thức (CSTT)

với cơ sở dữ liệu (CSDL) nhằm suy diễn

thông tin từ CSDL bằng các luật suy

diễn trong CSTT và các dữ liệu trong

CSDL

Cách suy diễn thông tin từ các luật có

trong CSTT và dữ liệu trong CSDL,

cách quản trị CSTT

Rules

Rules:::: RRR111,,,, RRR222,,,,………RRR33

Ri

Ri :::: IFIFIF <conditions><conditions><conditions> THENTHENTHEN <actions><actions>

parent

parent(XXX,YYY): - fatherfatherfather(XXX,YYY) | mothermothermother(XXX,YYY)

Với fatherfatherfather, mothermothermother, parentparentparent là các vị từ XXX,YY

là các biến

Mỗi vị từ ppp(XXX,YYY,ZZZ) ứng với một quan hệ

P

P(XXX,YYY,ZZZ) trong CSDL

23 November 2015 4

Luậtttt khôngkhôngkhông đđệqui: Vị từ ở phần đầu không

xuất hiện trong phần thân của luật

VD: sibling(X sibling X X,Y Y Y):- parent parent parent(Z Z Z,X X X) & mother mother mother(Z Z Z,Y Y Y)

Luậtttt đđệ qui: Vị từ ở phần đầu xuất hiện

trong phần thân của luật

Ví

Ví d d dụ 3 3::::ancestor ancestor(X X X,Y Y Y): - parent parent parent(X X X,Y Y Y).

ancestor

ancestor(X X X,Y Y Y): - parent parent parent(X X X,Z Z Z) & ancestor ancestor ancestor(Z Z Z,Y Y Y)

23 November 2015 5

Phép AND(&) AND(&) AND(&) được xây dựng trên cơ sở

phép kết và phép chiếu của đại số quan hệ.

Với luật tttt(a a a,b b b,d d d,e e e): rrrr(a a a,b b b,c cc c) & s ss s(c cc c,d d d,e e e), quan hệ

trong T T T(a a a,b b b,d d d,e e e) ứng với vị từ tttt(a a a,b b b,d d d,e e e) được

tính theo cách sau:

Nếu dùng câu SQL, ta có câu lệnh tương

ứng:

SELECT

SELECT rrrr.a a a, rrrr.b b b, s ss s.d d d, s ss s.e e

FROM

FROM table rrrr, table s ss

WHERE

WHERE rrrr.c cc c = s ss s.c cc c.

23 November 2015 6

Phép toán OR OR OR (|) (|) (|) được xây dựng trên cơ sở

phép hợp sau đây:

t(a,b,c)

t(a,b,c):::: - - - r(a,b,c) r(a,b,c) r(a,b,c) |||| s(a,b,c) s(a,b,c)

Quan hệ T T T(a a a,b b b,c cc c) trong tttt(a a a,b b b,c cc c) được tính

theo cách sau:

T(a,b,c)

T(a,b,c) = = = R(a,b,c) R(a,b,c) R(a,b,c) ∪ ∪ S(a,b,c)

Nếu dùng SQL, ta có câu lệnh tương ứng :

SELECT

SELECT * FROM FROM FROM table1 rrrr

UNION

UNION SELECT SELECT SELECT * FROM FROM FROM table2 rrrr INTO INTO INTO table tttt

23 November 2015 7

Phép not( not( not(∼ ∼ )))) được xây dựng trên cơ sở phép

hiệu, ví dụ:

t(a,b,c)

t(a,b,c):::: - - - r(a,b,c) r(a,b,c) r(a,b,c) & & & ((((∼ ∼ s(a,b,c))

Quan hệ được suy T T T(a a a,b b b,c cc c) của vị từ tttt(a a a,b b b,c cc c)

được tính theo cách sau:

t(a,b,c)

t(a,b,c) = = = r(a,b,c) r(a,b,c) r(a,b,c) \ \ \ s(a,b,c) s(a,b,c)

Nếu dùng SQL, ta có thể cài đặt như sau:

SELECT

SELECT a a a, b b b, e e

FROM

FROM table rrrr

WHERE

WHERE a a a NOT NOT NOT IN IN IN (SELECT SELECT SELECT a a a FROM FROM FROM s ss s)

23 November 2015 8

Có thể mô tả các luật suy diễn bằng đồ

thị suy diễn Ví dụ với hai luật trên ta

có thể tạo đồ thị dạng cây suy diễn ở

hình sau:

Trong tiến trình suy diễn để tạo quan

hệ cho vị từ được suy grandfathergrandfathergrandfather(XXX,YYY)

chúng ta cần tạo các quan hệ cho các

vị từ fatherfatherfather(XXX,ZZZ) và parentparentparent(ZZZ,YYY)

23 November 2015 10

Do fatherfatherfather(XXX,ZZZ) là quan hệ nền nên chỉ

cần thẩm định parentparentparent(ZZZ,YYY) bằng cách

so khớp và đồng nhất biến để có dạng

sau:

parent(Z,Y)

parent(Z,Y):::: - father(Z,Y)father(Z,Y)father(Z,Y) |||| mother(Z,Y)mother(Z,Y)

23 November 2015 11

Với vị từ nền fatherfatherfather(ZZZ,YYY) chúng ta sử

dụng so khớp và đồng nhất biến theo

thứ tự xuất hiện của đối trong vị từ và

thứ tự xuất hiện trường trong quan hệ

nền

23 November 2015 12

Từ quan hệ fatherfatherfather(F,CF,CF,C), chúng ta có

các đồng nhất biến sau cho fatherfatherfather(XXX,ZZZ)

và fatherfatherfather(ZZZ,YYY)

FATHER

FATHER(F F F C C C) father father(X X X Z Z Z) father father(Z Z Y) Y

23 November 2015 13

Có hai bước chính là:

Tạo cây suy diễn theo các luật

Duyệt cây để thẩm định và tạo sinh

dữ liệu cho vị từ được suy

Với hai luật:

rrrr1: sibling sibling sibling(X X X,Y Y Y):- parent parent parent(X X X,Z Z Z) & parent parent parent(Z Z Z,Y Y Y) &

(X X X<>Y Y Y)

rrrr2: parent parent parent(X X X,Y Y Y):- father father father(X X X,Y Y Y) | mother mother mother(X X X,Y Y Y)

23 November 2015 14

Vị từ được suy sibling sibling sibling(X X X,Y Y Y) với các đích

sibling

sibling(A A A,B B B) sẽ được thẩm định như sau:

Tìm luật so khớp được với đích và thực hiện

đồng nhất biến.

Tạo cây con có gốc chính là đích của bài

toán Xử lý đệ qui với các đích con là các lá

của cây con vừa mới tạo được Nếu vị từ

trong lá là vị từ nền thì không thể mở rộng

được cây con.

23 November 2015 16

Sau khi đã tạo xong cây suy diễn,

chúng ta bước sang suy diễn bằng

cách duyệt cây để tạo sinh dữ liệu cho

các vị từ được suy Ý tưởng của thuật

toán như sau:

 Tìm luật có phần đầu so khớp được với

đích.

 Tạo dữ liệu cho các vị từ trong phần thân

của luật.

 Thực hiện các phép toán logic của cơ sở

dữ liệu suy diễn để tạo dữ liệu cho vị từ

được suy.

23 November 2015 17

23 November 2015 18

Xét một CSDL theo dõi kết quả học tập của sinh viên với các quan hệ

nền sau.

Nganhhoc

Nganhhoc(manganh,tennganh): chứa các ngành học của trường.

Sinhvien

Sinhvien(masv,manganh,holot,ten): chứa hồ sơ sinh viên.

Moncoso

Moncoso(manganh,mamon,tenmon,sotc): các môn cơ sở của từng

ngành học và số tín chỉ của môn.

Chuan

Chuan(manganh,mamon,dchuan): điểm chuẩn của môn cơ sở chính

của ngành dùng để suy diễn.

Diemcoso

Diemcoso(masv,mamon,dmon): điểm kết quả môn của sinh viên.

Chuyennganh

Chuyennganh(manganh,machnganh):các chuyên ngành của từng

ngành.

Chuyende

Chuyende(machnganh,machde,tenchde,sotc): các chuyên đề của

ngành.

Diemchde

Diemchde(masv,machde,dchde): điểm kết quả chuyên đề của sinh

viên

23 November 2015 19

Phần CSTT bao gồm các luật suy diễn dữ liệu sau:

Các

Các lu lu luậtttt suy suy suy di di diễn n n 1 1 1:::: Sinh Sinh Sinh viên viên viên gi gi giỏiiii ở giai giai giai đo đo đoạn n n cơ cơ cơ s ss sở

rrrr1 1 1:::: IF IF diemcoso diemcoso diemcoso(masv,mamon,dmon)

AND chuan chuan(manganh, mamon,

dmon,dchuan)

THEN

diemchinh

diemchinh(masv,manganh,mamon,dmon,dchuan)

Tạo quan hệ

diemchinh

diemchinh(masv,manganh,mamon,dmon,dchuan)

chứa điểm môn quan trọng của ngành ở giai đọan

của sinh viên và điểm chuẩn để suy diễn của môn đó

23 November 2015 20

r2

r2: : IFdchinh dchinh(masv,manganh, mamon,

dmon,dchuan)

AND

AND (dmon> dchuan)

THEN

THEN svgioicososvgioicososvgioicoso (masv,manganh)

Tạo quan hệ svgioicososvgioicososvgioicoso(masv,manganh)

chứa các sinh viên được đánh giá là giỏi ở

giai đoạn cơ sơ theo quan điểm nếu điểm

môn quan trọng của sinh viên lớn hơn

điểm chuẩn

Các lu Các luật suy di t suy di t suy diễn 2: Sinh viên gi n 2: Sinh viên gi n 2: Sinh viên giỏi i i ở giai giai

đo

đoạn chuyên ngành n chuyên ngành

r3:IF IF chuyende(machnganh,machde,tenchde,sotchi) chuyende

AND

AND (sotchi>5)

THEN

THEN chdeqtrong chdeqtrong chdeqtrong(machnganh, machde)

Tạo quan hệ

chdeqtrong

chdeqtrong(machnganh,machde) chứa các

chuyên đề quan trọng theo nghĩa có số tín

chỉ lớn hơn 5

23 November 2015 22

rrrr44:::: IFIFIF diemde(masv,machde,dchde)diemde(masv,machde,dchde)

AND

AND (dchde>(dchde>(dchde>888))))

THEN

THEN svgioicde(masv,svgioicde(masv,svgioicde(masv, machde)machde)

Tạo quan hệ svgioicdesvgioicdesvgioicde(masv,machde)

chứa các chuyên đề mà sinh viên đạt

kết quả tốt

23 November 2015 23

rrrr55:::: IFsvgioicde(masv,machde)IFsvgioicde(masv,machde)

AND

AND chdeqtrong(machnganh,machde)chdeqtrong(machnganh,machde)

THEN

THEN svgioichng(masv,svgioichng(masv,svgioichng(masv, machnganh)machnganh)

Tạo quan hệ svgioichngsvgioichngsvgioichng(masv,

machnganh) chứa các sinh viên được

đánh giá là giỏi chuyên ngành được

xác định bởi machnganh Ở đây có thể

dùng độ đo niềm tin vào để đánh giá

23 November 2015 24

Các luật suy diễn 3: Sinh viên sẽ làm sẽ làm

nghiên cứu sinh theo chuyên ngành nào sau

khi tốt nghiệp

r6:

r6: IF svgioicoso(masv,manganh) IF svgioicoso(masv,manganh)

AND svgioichng(masv, machnganh)

THEN svtheochnganh(masv,machnganh)

Tạo quan hệ

svtheochnganh

svtheochnganh(masv,machnganh) suy luận

về chuyên ngành sinh viên sẽ làm nghiên

cứu sinh Luật này có độ đo chính xác của

luật.

23 November 2015 25

a) Bảng 1: EvidenceTableEvidenceTableEvidenceTable(RuleNo,Term)

Thuộc tính TermTermTerm của bảng này chứa dạng

Postfix

Postfix của phần giả thuyết của luật suy

diễn dữ liệu

Với dạng lưu trữ của luật

r1: IF ( NOT a) AND ( NOT b )

THEN sẽ là a ~ b ~ &

23 November 2015 26

b) BBảngng 2::::2 RuleTable(Ruleno, Evidence,

Conclusion,Cfrule)

Chứa luật suy diễn dữ liệu Cfrule là độ tin cây

của luật

c) BBảngng 3::::3 NodeTable(NodeNo,NodeType,

NodeDescription,

NodeDescription, Cfnode)Cfnode)

Chứa thông tin của các node trên đồ thị suy

diễn Thuộc tính Nodetype có ba gía trị là 1

nếu là node lá, 2 nếu là nối mục tiêu trung

gian và 3 nếu là mục tiêu cuối

HHệ quququảnnn trtrtrị CSTTCSTTCSTT này,này,này, chúngchúngchúng tatata cócócó thththể

ti

tiếnnn hànhhànhhành sososoạnnn thththảooo cáccáccác lululuậtttt suysuysuy dididiễnn

d

dữ lililiệuuu

HHệ quququảnnn trtrtrị CSTTCSTTCSTT baobaobao gggồmmm cáccáccác chchchứccc

năng

năng thêm,thêm,thêm, xoá,xoá,xoá, ssssửaaa lululuậtttt

23 November 2015 28

a) Hàm ttttạoo dữd liệuli u cho các bbảngng

EvidenceTable

b)

b) HàmHàmHàm ttttạooo dddữ lililiệuuu chochocho cáccáccác bbbảngngng RuleTableRuleTable

c) Hàm ttttạoo ddữ liệuli u cho các bbảngng

NodeTable

23 November 2015 29

a)

a) HàmHàmHàm ttttạooo dddữ lililiệuuu chochocho cáccáccác bbbảngng

EvidenceTable

b)

b) HàmHàmHàm ttttạooo dddữ lililiệuuu chochocho cáccáccác bbbảngng

RuleTable

c)

c) HàmHàmHàm ttttạooo dddữ lililiệuuu chochocho cáccáccác bbbảngng

NodeTable

23 November 2015 30

a)

a) ThêmThêmThêm lululuậtttt vàovàovào CSTTCSTT

b)

b) HàmHàmHàm xxxử lýlýlý xóaxóaxóa lululuậtttt khkhkhỏiiii CSTTCSTT

c)

c) HàmHàmHàm ssssửaaa lululuậtttt suysuysuy dididiễnnn trongtrongtrong CSTTCSTT

d)

d) HàmHàmHàm kikikiểmmm tratratra tínhtínhtính hhhợppp llllệ ccccủaaa CSTTCSTT

23 November 2015 31

a)

a) HàmHàmHàm tínhtínhtính trtrtrị ccccủaaa mmmộtttt nútnút

b)

b) HàmHàmHàm tínhtínhtính trtrtrị ccccủaaa mmmộtttt lululuậtttt

c)

c) CácCácCác hàmhàmhàm phânphânphân gigigiảiiii cáccáccác phépphépphép toántoán

AND,

AND, OR,OR,OR, NOTNOT

Các

Các hàmhàmhàm ANDCombine(ANDCombine(ANDCombine( ))));;;; ORCombine(ORCombine(

))));;;; NOTEvaluate(NOTEvaluate(NOTEvaluate( )))) nhnhnhằmmm thththứcccc hihihiệnnn cáccác

phép

phép toántoántoán AND,AND,AND, OR,OR,OR, NOTNOTNOT nhnhnhằmmm ttttạooo sinhsinh

ra

ra quanquanquan hhhệ ứngngng vvvớiiii vvvị ttttừ kkkếtttt qqqủaa

23 November 2015 32

CáchCách kkkếtttt hhhợppp cơcơcơ ssssở tritritri thththứcccc (CSTT)(CSTT)(CSTT) vvvớiiii

cơ

cơ ssssở dddữ lililiệuuu (CSDL)(CSDL)

CácCác dddạngngng lululuậtttt cócócó tititiềnnn đđđề làlàlà cáccáccác vvvị ttttừ

ứngng vvvớiiii cáccáccác bbbảngngng trongtrongtrong CSDLCSDL

CáchCách dididiễnnn dddịchchch cáccáccác toántoántoán ttttử logiclogic

CáchCách suysuysuy dididiễnnn ccccủaaa hhhệ CSTTCSTTCSTT kkkếtttt hhhợppp vvvớiiii

CSDL

MMộtttt ssssố thuthuthuậtttt gigigiảiiii trongtrongtrong đđđộngngng cơcơcơ suysuy

di

diễnn

VíVí dddụ ápápáp dddụngng

Cấu trúc báo cáo bao gồm các phần như sau:

◦ 1 Mục đích

◦ 2 Phạm vi

◦ 3 Các sự kiện, ngữ cảnh và cách biểu diễn tri thức

◦ 4 aộng cơ suy diễn, các luật và diễn giải của luật

◦ 6 Thiết kế giao diện, giao diện tổng thể và đặc tả chi tiết

◦ 7 Cài đặt chương trình và lựa chọn công cụ lập trình

Các bước cài đặt và cấu hình

Hướng dẫn sử dụng chương trình

◦ 8 Kiểm tra và đánh giá

◦ 9 Viết báo cáo tổng kết

nhóm)

Tất cả file mã nguồn, file chương trình và file

báo cáo nén zip ghi theo định dạng

báo cáo

Hai V Pham hai@spice.ci.ritsumei.ac.jp 34