Biểu Diễn Tri Thức Bằng Mạng Ngữ Nghĩa

- Mọi người là bạn của Huy thì không biết tiếng Anh.

- Bạn của Huy cũng là bạn của Bình.

a) Hãy chuyển các câu trên sang logic vị từ.

b) Dùng lập luận để trả lời câu hỏi"trong số Mai, An ai biết tiếng Anh, ai biết tiếng Pháp?”

4.12. Cho các câu sau:

- Mọi người là bạn của cả Mai và Huy đều biết tiếng Anh.

- Mọi bạn của Bình là bạn của Mai.

- Bạn của Huy là bạn của Mai.

- An và Huy là bạn của Bình.

- Mọi người đều là bạn của chính mình.

Có thể bạn quan tâm!

• Nhập môn trí tuệ nhân tạo - 16
• Nhập môn trí tuệ nhân tạo - 17
• Một Cây Chứng Minh Từ Đồ Thị Phân Giải Trong Hình 4.2
• Nhập môn trí tuệ nhân tạo - 20
• Nhập môn trí tuệ nhân tạo - 21
• Các Kiểu Dữ Liệu Sơ Cấp Của Prolog

Xem toàn bộ 272 trang tài liệu này.

a) Hãy chuyển các câu trên sang logic vị từ.

b) Dùng lập luận để trả lời câu hỏi"trong số An, Huy ai biết tiếng Anh?”

4.13. Cho các câu sau:

- Marcus là người đàn ông.

- Marcus là người Pompeian.

- Mọi người Pompeian là người La mã.

- Caesar là người cai trị.

- Mọi người La mã hoặc là trung thành với Caesar hoặc là ghét ông ta.

- Mọi người người mà họ trung thành với người cai trị thì họ không cố gắng ám sát người cai trị.

- Marcus cố gắng ám sát Caesar

a) Dùng logic vị từ biểu diễn các câu trên.

b) Dùng lập luận để trả lời câu hỏi"Marcus có ghét Caesar không?”.

4.14. Cho các câu sau:

- John thích ăn mọi loại thức ăn.

- Táo là thức ăn.

- Tất cả mọi thứ Bill ăn được và Bill vẫn còn sống thì thứ đó là thức ăn.

- Bill ăn Đậu phộng và Bill vẫn còn sống.

- Sue ăn mọi thứ mà John thích ăn.

a) Hãy biểu diễn các câu trên theo logic vị từ.

b) Sử dụng lập luận để trả lời câu hỏi"Sue có ăn Táo không? Sue có ăn Đậu phộng không?”

4.15. Cho các câu sau:

- John thích ăn mọi loại thức ăn.

145

- Gà là thức ăn.

- Tất cả mọi thứ con người ăn được và con người vẫn còn sống thì thứ đó là thức ăn.

- Bill ăn đậu phộng và Bill vẫn còn sống.

- Sue ăn mọi thức ăn mà Bill thích ăn.

- John, Bill, Sue là con người.

a) Hãy biểu diễn các câu theo logic vị từ.

b) Sử dụng lập luận để trả lời câu hỏi"John có thích ăn đậu phộng không?”,"Sue ăn Gà không?”

4.16. Cho các câu sau:

- Mọi người là bạn của Bình hoặc bạn của Hương đều có quê ở Nam Định.

- Bạn của Mai là bạn của Bình.

- An là bạn của Bình.

- Hương là bạn của Mai.

- Huy là bạn của vợ Bình.

- Bạn của vợ Bình cũng là bạn của Bình.

a) Hãy chuyển các câu trên sang logic vị từ.

b) Dùng lập luận để trả lời câu hỏi"trong số Hương, Huy, Bình ai có quê ở Nam Định?”

4.17. Chuyển các câu sau sang logic vị từ:

a) Tất cả các con mèo đều là động vật.

b) Không có con chó nào là loài bò sát.

c) Tất cả các nhà khoa học máy tính đều thích một hệ điều hành nào đó.

d) Mọi đứa trẻ đều thích Coca-cola.

e) Không có đứa trẻ nào thích ăn rau.

f) Một số người thích kẹo, một số khác thì không.

g) Không có sinh viên nào thi rớt môn TTNT.

4.18. Biểu diễn các tri thức sau dưới dạng logic vị từ

a) Bất kỳ người nào cũng có cha mẹ

b) Mọi số nguyên tố lớn hơn 2 đều là số lẻ

c) Chuồn chuồn bay thấp thì mưa

4.18. Giả sử chúng ta biết các thông tin sau đây:

- Mọi người đếu chết

- Mọi phụ nữ đều chết

- Thần thánh không chết

- Tất cả cả những người bệnh phải được điều trị

- Beatrice là phụ nữ

- Christel là phụ nữ

- Marta là phụ nữ

- Socrate là người

- Zeus là thần thánh

- Socrate bị bệnh

Hỏi Socrate có được điều trị hay không?

CHƯƠNG 5. BIỂU DIỄN TRI THỨC

5.1. Các dạng mô tả tri thức

Để máy tính có thể sử dụng được tri thức, có thể xử lý được tri thức, chúng ta cần phải biểu diễn tri thức dưới dạng thuận tiện cho máy tính. Đó là mục tiêu của biểu diễn tri thức. Sau nhiều cố gắng, các nhà TTNT đã phát triển một số cách biểu diễn (thể hiện) tri thức có hiệu quả trong máy.

5.1.1. Biểu diễn tri thức bằng logic

Như ta đã nghiên cứu ở phần trước, ta có thể biểu diễn bài toán bằng các biểu thức logic (logic mệnh đề, logic vị từ).

5.1.2. Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa

Phương pháp biểu diễn tri thức bằng cách dùng một đồ thị g = (V, E) gồm tập đỉnh V và tập cung E. Trong đó các đỉnh ứng với các đối tượng, khái niệm hay sự kiện cụ thể, các cung thể hiện quan hệ giữa các đối tượng. Có một cung nối giữa hai đối tượng a và đối tượng b, ký hiệu ab nếu có một quan hệ nào đó giữa hai đối tượng a, b.

Có 2 loại quan hệ đặc biệt

-"a là b"nghĩa là đối tượng a thuộc vào tập đối tượng được biểu diễn bởi khái niệm b hoặc tập các đối tượng biểu diễn bởi khái niệm a là tập con của tập đối tượng biểu diễn khái niệm b. (quan hệ is-a)

Ví dụ 5.1: Yến

isa 

chim

- Ngược lại với quan hệ"là"là quan hệ"bao gồm". Khi có"a là b"(hoặc"b bao gồm a"), các thông tin cơ bản về các đối tượng được cho bởi b sẽ truyền lại cho a (nghĩa là a được thừa hưởng những gì b có).

Ví dụ 5.2:

Hình 5.1. Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa.

Ưu điểm:

- Cho phép biểu diễn một cách trực quan các sự kiện và các mối liên hệ giữa chúng;

- tính mô đun cao theo nghĩa các tri thức mới được thêm vào hoàn toàn độc lập với các tri thức cũ;

- có thể áp dụng một số cơ chế suy diễn trên mạng. Nhược điểm:

- Không có một phương pháp suy diễn chung nào cho mọi loại mạng ngữ nghĩa;

- Khó kiểm soát quá trình cập nhật tri thức để dẫn đến mâu thuẫn trong CSTT.

5.1.3. Biểu diễn tri thức bằng khung (Frame)

Một khung được mô tả bởi cấu trúc:

- Tên khung: Định danh đối tượng mô tả;

- Các khe (slot): trên mỗi khe lưu trữ các thông tin, miền giá trị, thuộc tính.

Ví dụ 5.3: xét khung (frame) mô tả tập học sinh Frame HOCSINH

IS-A: NGUOI-DI-HOC

A KIND OF: (HOCSINHCOSO, HOCSINHTRUNGHOC)

Cân nặng: 10-60kg Chiều cao: 80-170cm

Cấu trúc frame này cho ta một"khung dữ liệu"để khoanh vùng các đối tượng là học sinh. trường hợp gặp một người cao 175cm, nặng 45kg thì ta có thể khẳng định rằng đó không phải là học sinh vì không thoã mãn các ràng buộc đã có.

Ngoài ra, một trong những đặc trưng quan trọng của frame là khả năng thừa kế các thông tin của các khe có cùng tên ở đối tượng bậc trên.

Ví dụ 5.4: trong frame HOCSINHCOSO, HOCSINHTRUNGHOC có khe chiều cao với giá trị mô tả miền, thì sau khi thừa kế thông tin ở mức trên Frame HOCSINH, khe này cần phải lấy các giá trị trong khoảng 80-170cm.

5.1.4. Biểu diễn tri thức bằng các luật nếu - thì

Một tri thức được thể hiện bằng một câu Horn dạng chuẩn:

P1 P2...Pn  Q

các Pi (i = 1, .., n) được gọi là các điều kiện, Q được gọi là kết luận của luật. Các câu Horn dạng này còn được gọi là luật if - then và được biểu diễn như sau:

if P1 and...and Pm then Q Một câu Horn dạng tổng quát:

P1 P2...Pn  Q1Q2 ... Qm Chú ý:

Xét câu Horn dạng chuẩn (m=1):

- Nếu n=0: câu Horn có dạng  Q: gọi là sự kiện Q (fact).

- Nếu n>0: câu Horn có dạng: P1 P2...Pn  Q: gọi là luật (rule).

Trong các hệ chuyên gia, CSTT gồm 2 phần: tập các sự kiện (facts) và tập luật (rules).

Ví dụ 5.5:

- Kinh nghiệm dự báo thời tiết:"Chuồn chuồn bay thấp thì mưa, bay cao thì nắng, bay vừa thì râm"

Ký hiệu các sự kiện: A="chuồn chuồn bay thấp", B ="chuồn chuồn bay cao", C="chuồn chuồn bay vừa", D="trời mưa",

E="trời nắng", F="trời râm".

Khi đó ta có các luật sau: A  D, B  E, C  F

- Định lý toán học: nếu tam giác có một góc bằng 600 và tam giác có hai cạnh bằng nhau thì tam giác đó là tam giác đều.

Ký hiệu các sự kiện

A="tam giác có một góc bằng 600", B="tam giác có hai cạnh bằng nhau", C="tam giác đều".

Khi đó ta có luật sau: A B  C

- Chuẩn đoán y học:

Nếu bệnh nhân ho lâu ngày và bệnh nhân thường sốt vào buổi chiều thì bệnh nhân có khả năng bệnh lao.

Ký hiệu các sự kiện A="bệnh nhân ho lâu ngày",

B="bệnh nhân thường sốt vào buổi chiều", C="bệnh nhân có khả năng bệnh lao".

Khi đó ta có luật sau: A B  C

Các luật nếu - thì có các ưu điểm sau đây:

- Mỗi luật nếu - thì mô tả một phần nhỏ tương đối độc lập của tri thức.

- Có thể thêm và CSTT các luật mới, hoặc loại bỏ một số luật cũ mà không ảnh hưởng nhiều tới các luật khác.

- Các hệ tri thức với CSTT gồm các luật nếu - thì có khả năng đưa ra lời giải thích cho các quyết định của hệ.

- Các luật nếu - thì là dạng biểu diễn tự nhiên của tri thức. Bằng cách sử dụng các luật nếu - thì chúng ta có thể biểu diễn được một số lượng lớn tri thức của con người về tự nhiên, về xã hội, kinh nghiệm của con người trong lao động, sản xuất, tri thức của các thầy thuốc, tri thức của các kỹ sư, tri thức trong các ngành khoa học: kinh tế, sinh học, hoá học, vật lý, toán học...

Các hệ tri thức mà CSTT bao gồm các luật sẽ được gọi là các hệ dựa trên luật (rule - based system). Trong các mục còn lại của chương này chúng ta sẽ nghiên cứu các thủ tục suy diễn trong các hệ dựa trên luật.

Một khi chúng ta đã lưu trữ một CSTT, chúng ta cần có thủ tục lập luận để rút ra các kết luận từ CSTT. Trong các hệ dựa trên luật, có hai phương pháp luận lập luận cơ bản:

• lập luận tiến, và

• lập luận lùi

Chúng ta sẽ phân chia CSTT thành hai bộ phận: cơ sở luật (rule base) và cơ sở sự kiện (fact base) (hoặc bộ nhớ làm việc (working memory)). Cơ sở luật bao gồm các luật có ít nhất một điều kiện, biểu diễn các tri thức chung về lĩnh vực áp dụng. Còn cơ sở sự kiện bao gồm các câu phần tử (các luật không điều kiện) mô tả các sự kiện mà chúng ta biết về các đối tượng trong lĩnh vực áp dụng.

5.2. Lập luận tiến

5.2.1. Khái niệm

Tư tưởng cơ bản của lập luận tiến là áp dụng luật suy diễn Modus Ponens tổng quát. Trong mỗi bước của thủ tục lập luận tiến, người ta xét một luật trong cơ sở luật. Đối sánh mỗi điều kiện của luật với các sự kiện trong cơ sở sự kiện, nếu tất cả các điều kiện của luật đều được thoả mãn thì sự kiện trong phần kết luận của luật được xem là sự kiện được suy ra. nếu sự kiện này là sự kiện mới (không có trong bộ nhớ làm việc), thì nó được đặt vào bộ nhớ làm việc. Quá trình trên được lặp lại cho tới khi nào không có luật nào sinh ra các sự kiện mới.

như vậy quá trình lập luận tiến là quá trình xem xét các luật. Với mỗi luật, ta đi từ phần điều kiện tới phần kết luận của luật, khi mà tất cả các điều kiện của luật đều được làm thoả mãn (bởi các sự kiện trong cơ sở sự kiện), thì ta suy ra sự kiện trong phần kết

luận của luật. Chính vì lẽ đó mà có tên lập luận tiến (forward chaining hoặc forward reasoning).

Quá trình lập luận tiến không định hướng tới giải quyết một vấn đề nào cả, không định hướng tới tìm ra câu trả lời cho một câu hỏi nào cả. lập luận tiến chỉ là quá trình suy ra các sự kiện mới từ các sự kiện trong bộ nhớ làm việc. Vì vậy lập luận tiến còn được gọi là lập luận điều khiển bởi dữ liệu (data - driven reasioning), hoặc lập luận định hướng dữ liệu (data - directed reasioning).

Để thấy được quá trình lập luận tiến diễn ra như thế nào, chúng ta xét ví dụ sau đây.

Ví dụ 5.6. Giả sử cơ sở luật về các động vật trong sở thú gồm các luật sau: luật 1: nếu động vật có lông mao thì động vật là loài có vú

Luật 2: nếu động vật có lông vũ thì động vật là chim Luật 3: nếu 1. động vật biết bay, và

2. động vật đẻ trứng thì động vật là chim

Luật 4: nếu 1. động vật là loài có vú, và

2. động vật ăn thịt thì động vật là thú ăn thịt

Luật 5: nếu 1. động vật là loài có vú, và

2. động vật có răng nhọn, và

3. động vật có móng vuốt thì động vật là thú ăn thịt

Luật 6:

Luật 7:

Luật 8:

nếu 1. động vật là thú ăn thịt, và

2. động vật có màu lông vàng hung, và

3. động vật có đốm sẫm thì động vật là báo Châu Phi

nếu 1. động vật là thú ăn thịt, và

2. động vật có màu lông vàng hung, và

3. động vật có vằn đen thì động vật là hổ

nếu 1. động vật là chim, và

2. động vật không biết bay, và

3. động vật có chân dài, và