Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn thầy Phó Giáo sư Tiến sĩ Đỗ Văn Nhơn đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình học tập và thực hiện bài thu hoạch. 1 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 ♦ MỤC LỤC B. PHẦN MỞ ĐẦU 4 C. PHẦN NỘI DUNG 5 I. MÔ HÌNH TRI THỨC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN COKB. 5 1. Mô hình COKB 5 2. Các loại sự kiện 7 3. Tổ chức cơ sở tri thức 10 4. Mô hình bài toán 11 5. Sự thống nhất các sự kiện 11 6. Các bước giải cho mô hình COKB 13 7. Các qui tắc heuristic 14 8. Các định lý cơ sở 15 9. Thuật giải 18 10. Ưu điểm của mô hình COKB 19 II. ỨNG DỤNG 19 D. PHẦN KẾT LUẬN 21 E. PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 MỤC LỤC HÌNH 2 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 Hình 1 : Sơ đồ tổ chức cơ sở tri thức 11 3 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 B. PHẦN MỞ ĐẦU Biểu diễn tri thức giúp tổ chức và cài đặt cơ sở tri thức, sử dụng cho các hệ chuyên gia, hệ cơ sở tri thức và hệ giải toán trên cơ sở tri thức Có rất nhiều mô hình và phương pháp biểu diễn tri thức như logic vị từ, mạng ngữ nghĩa, hệ luật dẫn, frame, mạng tính toán nhưng vấp phải nhiều hạn chế trong việc biểu diễn, hiệu chỉnh, suy luận, lập trình trên hệ thống lớn phức tạp Mô hình tri thức của các đối tượng tính toán (COKB - Computational Objects Knowledge Base) biễu diễn tri thức theo hướng đối tượng kết hợp với lập trình symbolic Trong phạm vi đề tài, sẽ trình bày mô hình tri thức của các đối tượng tính toán (COKB - Computational Objects Knowledge Base), các ưu điểm của nó, kèm theo ví dụ ứng dụng. 4 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 C. PHẦN NỘI DUNG I. MÔ HÌNH TRI THỨC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN COKB 1. Mô hình COKB Mô hình COKB là một hệ thống gồm 6 thành phần: (C,H,R,Opts, Funcs,Rules) ♦ C: là một tập hợp các khái niệm về các đối tượng tính toán C- Object. Mỗi khái niệm là một lớp các đối tượng tính toán có cấu trúc nhất định và được phân cấp theo sự thiết lập của cấu trúc đối tượng, bao gồm: - Các đối tượng (hay khái niệm) nền: là các đối tượng (hay khái niệm) được mặc nhiên thừa nhận. Ví dụ: số thực (real) - Các đối tượng cơ bản (hay khái niệm) cơ bản cấp 0: có cấu trúc rỗng hoặc có cấu trúc thiết lập trên một số thuộc tính kiểu khái niệm nền. Ví dụ: đối tượng DIEM (hình học phẳng) - Các đối tượng (hay khái niệm) cấp 1: Các đối tượng này chỉ có các thuộc tính kiểu khái niệm nền và có thể được thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cơ bản. Ví dụ: đối tượng DOAN[A,B] trong đó A, B là các đối tượng cơ bản loại DIEM, thuộc tính a biểu thị độ dài đoạn thẳng có kiểu tương ứng là “real”. - Các đối tượng (hay khái niệm) cấp 2: Các đối tượng này có các thuộc tính kiểu khái niệm nền và các thuộc tính loại đối tượng cấp 1, có thể được thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cơ bản. Ví dụ: đối tượng TAMGIAC[A,B,C] trong đó A, B, C là các đối tượng cơ bản loại DIEM, các thuộc tính như GocA, a, S có kiểu tương ứng là “GOC[C,A,B]”, “DOAN[B,C]”, “real”. 5 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 - Các đối tượng (hay khái niệm) cấp n >0: Các đối tượng này có các thuộc tính kiểu khái niệm nền và các thuộc tính loại đối tượng cấp thấp hơn, có thể được thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cấp thấp hơn. Một C-Object có thể được mô hình hóa bởi một bộ 6 thành phần chính: (BasicO,Attrs, CRela, Rules, Prop,Cons) Trong đó: - BasicO: là tập hợp các đối tượng nền của một đối tượng. - Attrs: là tập hợp các thuộc tính của đối tượng. - CRela: là tập hợp các quan hệ suy diễn tính toán. - Rules: là tập hợp các luật suy diễn trên các sự kiện liên quan đến các thuộc tính cũng như liên quan đến bản thân đối tượng. - Prop: là tập hợp các tính chất hay sự kiện vốn có của đối tượng (facts) - Cons: là tập hợp các điều kiện ràng buộc trên các thuộc tính Ví dụ: HINH_VUONG[A,B,C,D] có Attrs: a, b, c, d, S, c1 , Prop: [“VUONG”,a,b] , CRela: c1 = a*sqrt(2) , Rules: a → xác định đối tượng Cùng với cấu trúc trên, đối tượng C-Object 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 ♦ H: tập hợp các quan hệ phân cấp giữa các đối tượng, có thể xem là một loại quan hệ đặc biệt, H là một biểu đồ Hasse trên C khi xem quan hệ phân cấp là một quan hệ thứ tự trên C. Ví dụ: TAM_GIAC_CAN, TAM_GIAC ♦ R: tập hợp các khái niệm về các loại quan hệ trên các C-Object, xác định bởi tên quan hệ, các đối tượng, tính chất quan hệ như tính phản xạ, tính phản 6 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 xứng, tính đối xứng và tính bắc cầu. Ví dụ: quan hệ vuông góc giữa 2 đoạn có tính đối xứng ♦ Opts: tập hợp các toán tử trên các biến thực hay trên các đối tượng. Ví dụ: phép cộng, phép nhân vectơ ♦ Funcs: tập hợp các hàm, thể hiện tri thức về các khái niệm và các qui tắc tính toán trên các biến thực cũng như trên các loại C-Object, được xây dựng thông qua các quan hệ tính toán dạng hàm. Mỗi hàm được xác định bởi <tên hàm>, danh sách các đối số và một qui tắc định nghĩa hàm về phương diện toán học. Ví dụ: TRUNGDIEM(A,B) trả về đối tượng trung điểm đoạn AB có tọa độ ((A.x+B.x)/2,(A.y+B.y)/2) ♦ Rules: tập hợp các luật. Mỗi luật cho ta một qui tắc suy luận để đi đến các sự kiện mới từ các sự kiện nào đó Mỗi luật suy diễn r có thể được mô hình hoá dưới dạng : r : {sk 1 , sk 2 , , sk m } ⇒ {sk m+1 , sk m+2 , , sk n }. Cấu trúc của một luật: [ Kind, BasicO, Hypos, Goals] Trong đó: - Kind: loại luật. - BaseO: tập các đối tượng cơ bản. - Hypos: tập các sự kiện giả thiết của một luật. - Goals: tập các sự kiện kết luận của một luật. Ví dụ: a, b, c: DUONG_THANG {[“VUONG”,a,b],[“VUONG”,a,c]} → {[“SONG_SONG”,b,c]} 2. Các loại sự kiện Có 11 loại sự kiện 7 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 - Sự kiện loại 1: Sự kiện thông tin về loại của đối tượng. Cấu trúc sự kiện: [<đối tượng>, <loại đối tượng>] Ví dụ: TAM_GIAC_CAN[A,B,C] - Sự kiện loại 2: Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính của đối tượng. Cấu trúc sự kiện: <đối tượng>|<đối tượng >.<thuộc tính> Ví dụ: TAM_GIAC_CAN[A,B,C].a (cạnh a của tam giác) - Sự kiện loại 3: Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính của đối tượng thông qua biểu thức hằng. Cấu trúc sự kiện: <đối tượng>|<đối tượng >.<thuộc tính>= <biểu thức hằng> Ví dụ: DOAN[A,B].a = 5; GOC[A,B,C] = Pi/2. - Sự kiện loại 4: Sự kiện về sự bằng nhau của một đối tượng hay một thuộc tính của đối tượng với một đối tượng hay một thuộc tính khác. Cấu trúc sự kiện: <đối tượng>|<đối tượng >.<thuộc tính> = <đối tượng>| <đối tượng >.<thuộc tính> Ví dụ: Ob1.a = DOAN[C,D] - Sự kiện loại 5: Sự kiện về sự phụ thuộc giữa các đối tượng và các thuộc tính của các đối tượng thông qua một công thức tính toán hay một đẳng thức theo các đối tượng hay các thuộc tính. Cấu trúc sự kiện: <đối tượng>|<đối tượng >.<thuộc tính>=<biểu thức theo các đối tượng hay thuộc tính > Ví dụ: O1.a = O1.b + O2.c 8 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 - Sự kiện loại 6: Sự kiện về một quan hệ trên các đối tượng hay trên các thuộc tính của các đối tượng. Cấu trúc sự kiện: [<tên quan hệ>,<object1>,<object2>,…] Ví dụ: ["VUONG", a, b] : a vuông góc với b - Sự kiện loại 7: Sự kiện về tính xác định của một hàm. Cấu trúc sự kiện: <hàm> Ví dụ: TRUNGDIEM(A,B)  Hàm xác định trung điểm của 2 điểm A,B. - Sự kiện loại 8: Sự kiện về tính xác định của một hàm thông qua một biểu thức hằng. Cấu trúc sự kiện: <hàm> = <biểu thức hằng> Ví dụ: KHOANGCACH(d1, d2) = 9 - Sự kiện loại 9: Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng hay thuộc tính với một hàm. Cấu trúc sự kiện: <đối tượng> | <đối tượng >.<thuộc tính> = <hàm> Ví dụ : M = TRUNG_DIEM(A, B) - Sự kiện loại 10: Sự kiện về sự bằng nhau của một hàm với một hàm khác. Cấu trúc sự kiện: <hàm> = <hàm> Ví dụ: KHOANGCACH(d,d1) = KHOANGCACH(d1,d2) - Sự kiện loại 11: Sự kiện về sự phụ thuộc của một hàm theo các hàm hay các đối tượng khác thông qua một phương trình Cấu trúc sự kiện: <hàm> = <biểu thức theo các hàm hay các đối tượng> 9 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 Ví dụ: GOC(d,d1) = GOC(d,d2) + GOC(d,d3). 3. Tổ chức cơ sở tri thức Cơ sở tri thức được tổ chức bởi một hệ thống tập tin văn bản có cấu trúc dựa trên một số từ khoá và qui ước về cú pháp, thể hiện các thành phần trong mô hình tri thức COKB. Hệ thống này bao gồm các tập tin như sau: ♦ Tập tin OBJECT.txt : Lưu trữ tất cả các khái niệm đối tượng của cơ sở tri thức ♦ Tập tin HIERARCHY.txt: Lưu lại các biểu đồ Hasse thể hiện quan hệ phân cấp đặc biệt hoá giữa các loại đối tượng C-Object ♦ Tập tin RELATIONS.txt, RELATION_DEF.txt: Lưu trữ tất cả các quan hệ cũng như các tính chất giữa các loại đối tượng C-Object ♦ Tập tin OPERATORS.txt: lưu trữ các thông tin, cơ sở tri thức của thành phần toán tử trên các đối tượng C-Object ♦ Tập tin OPERATORS_DEF.txt: Lưu trữ định nghĩa về các loại toán tử hay định nghĩa của các thủ tục tính toán phục vụ toán tử ♦ Tập tin RULES.txt: Lưu trữ các hệ luật trên các loại đối tượng và các sự kiện trong cơ sở tri thức ♦ Tập tin FUNCTIONS.txt: Lưu trữ cách khai báo hàm, thông tin về hảm trên các C-Object ♦ Tập tin FUNCTIONS_DEF.txt: Lưu trữ định nghĩa về các hàm trên các đối tượng và các sự kiện ♦ Các tập tin có tên <tên các C-OBJECT>.txt: Lưu trữ cấu trúc của đối tượng C-Object 10 [...]... đề của bài tốn như có lời giải hay khơng, các bước giải, các bước tính ra lời giải, xác định đối tượng Mục tiêu của bài tốn có thể là: - Xác định một đối tượng - Xác định thuộc tính của đối tượng - Chứng minh một quan hệ giữa các đối tượng - Tính giá trị các tham số, tính giá trị của hàm số trên các đối tượng 5 Sự thống nhất các sự kiện Kỹ thuật cơ bản nhất của giải thuật suy diễn là thống nhất các. .. CH1101046 Hình 1 : Sơ đồ tổ chức cơ sở tri thức 4 Mơ hình bài tốn Trên một mơ hình COKB, một mạng các đối tượng tính tốn C-Ojbect, viết vắn tắt bởi CO-Net, là một bộ (O, F) với O là tập hợp gồm các C-Objects, F là tập hợp các sự kiện giữa các C-Objects, mỗi sự kiện thể hiện một tính chất hay một liên hệ nào đó trên các đối tượng hay trên các thuộc tính của các đối tượng G là tập hợp sự kiện các mục tiêu của. .. Phương Thủy - CH1101046 D PHẦN KẾT LUẬN Mơ hình COKB là mơ hình thích hợp cho việc biểu diễn cơ sở tri thức với các khái niệm có thể được biểu diễn bởi các đối tượng tính tốn, như tri thức về Tốn (Đại số, Hình học phẳng, Hình học giải tích ), Lý (Điện ), Hóa Có rất nhiều loại thu gọn và mở rộng của mơ hình COKB để phù hợp với từng dạng quy mơ của ứng dụng tri thức cụ thể 21 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046... nghĩa 8.1: Cho (O,F) là một mạng các đối tượng tính tốn với tập biến được xem xét là M, A là một tập hợp con của M Ta gọi bao đóng của A trên mạng các đối tượng tính tốn là tập hợp lớn nhất trong M gồm các biến có thể tính được từ A, và ký hiệu bao đóng nầy là Lưu ý rằng bao đóng là bao đóng rằng giữa của A trên mạng các đối tượng tính tốn khơng phải của A trên mạng tính tốn tương ứng Tuy nhiên ta có... khả năng thực hiện các hành vi nhất định để phát sinh sự kiện mới, thực hiện suy diễn tính tốn 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 ♦ (8) Deduce_from9s: suy ra các sự kiện loại 2, 3 , 6, 7, 8 từ các sự kiện loại 9 bằng cách thực hiện tính tốn hàm 13 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 ♦ (9) Deduce_Rules: dò tìm luật có... nêu lên trong mệnh đề dưới đây ♦ Mệnh đề 8.1 : Bao đóng của một tập hợp biến A trên một mạng các đối tượng tính tốn bằng phần giao giữa bao đóng của tập biến đó trong mạng tính tốn tương ứng và tập biến M được xem xét của mạng các đối tượng tính tốn, tức là ta có : = ∩ M Ngồi ra ta cũng có định lý sau: ♦ Định lý 8.1 Trên một mạng các đối tượng tính tốn (O,F), bài tốn A → B là giải được khi và chỉ khi... suy ra các sự kiện loại 7 từ các sự kiện loại 8 ♦ (6) Deduce_from983s: suy ra các sự kiện loại 3, 8 từ các sự kiện loại 3, 8, 9 bằng cách thay thế các sự kiện loại 8 (hay sự kiện loại 3) vào các sự kiện loại 9 ♦ (7) Deduce_Objects: thực hiện suy diễn và tính tốn bên trong cấu trúc của từng đối tượng Các đối tượng tham gia vào bước giải có khả năng tham gia vào các bước giải có khả năng thực hiện các hành... mà có thể giải được các bài tốn phức tạp, trừu tượng (như các đối tượng có thể xác định bằng các tham biến ) ♦ Cấu trúc tường minh giúp dễ dàng thiết kế, hiệu chỉnh các module cơ sở tri thức, tiện lợi cho việc thiết kế các module giải bài tốn tự động II ỨNG DỤNG Có rất nhiều ứng dụng tri thức sử dụng mơ hình COKB như ứng dụng giải tốn hình học phẳng, tốn hình học giải tích, điện một chiều, hóa học, thiết... các luật ta ưu tiên áp dụng luật khác với luật xác định đối tượng trong trường hợp mục tiêu là sự kiện về tính xác định của các thuộc tính Ngược lại thì ưu tiên xem xét các luật là luật xác định đối tượng ♦ Qui tắc 4: Thực hiện giải hệ phương trình để xác định giá trị của biến trong các trường hợp đơn giản của hệ n phương trình với n ẩn 8 Các định lý cơ sở ♦ Định nghĩa 8.1: Cho (O,F) là một mạng các. .. chỉ khi B ⊆ 15 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 ♦ Mệnh đề 8.2 : Cho A ⊆ M là một tập hợp biến của mạng các đối tượng tính tốn (O,F), Oi ∈ O Gọi A’ là bao đóng của A ∩ Mi trong mạng tính tốn Oi (xét đối tượng Oi như một mạng tính tốn), ta có : Oi(A) = A ∪ (A’ ∩ M) ♦ Mệnh đề 8.3 : Trên mạng các đối tượng tính tốn (O,F), M là tập biến được xem xét, cho A ⊆ M, một dãy D = {t1, t2, , tm} ⊆ F ∪ O áp dụng . 5 I. MÔ HÌNH TRI THỨC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN COKB. 5 1. Mô hình COKB 5 2. Các loại sự kiện 7 3. Tổ chức cơ sở tri thức 10 4. Mô hình bài toán 11 5. Sự thống nhất các sự kiện 11 6. Các bước. các ưu điểm của nó, kèm theo ví dụ ứng dụng. 4 Nguyễn Thị Phương Thủy - CH1101046 C. PHẦN NỘI DUNG I. MÔ HÌNH TRI THỨC CỦA CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN COKB 1. Mô hình COKB Mô hình COKB là một hệ. bằng nhau của một đối tượng hay một thuộc tính của đối tượng với một đối tượng hay một thuộc tính khác. Cấu trúc sự kiện: < ;đối tượng& gt;|< ;đối tượng >.<thuộc tính& gt; = < ;đối tượng& gt;| <đối