Các hệ cơ sở tri thức - Knowledge Based Systems

1
Các hệ cơ sở tri thức
KBS: Knowledge Based Systems
Trần Nguyên Hương
2
Hệ cơ sở tri thức
Chương 1: Tổng quan về hệ cơ sở tri thức
Chương 2: Biểu diễn và suy luận tri thức
Chương 3: Hệ MYCIN
Chương 4: Hệ học
Chương 5: Hệ thống mờ cho các biến liên tục
…….
3
Tài liệu tham khảo
GS.TSKH. Hoàng Kiếm. Giáo trình các hệ cơ sở tri thức. NXB Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh – 2007
Đỗ Trung Tuấn. Hệ Chuyên gia. NXB Giáo dục 1999
Robert I Levine. Knowledge Based Systems. Wissenschafs Verlag, 1991.

4
Chương 1. Tổng quan về Hệ cơ sở tri thức
1.1. Khái niệm về Hệ cơ sở tri thức (CSTT)
Hệ CSTT là chương trình máy tính được thiết kế để mô hình hoá khả năng giải quyết vấn đề của chuyên gia con người
Hệ CSTT là hệ thống dựa trên tri thức, cho phép mô hình hoá các tri thức của chuyên gia, dùng tri thức này để giải quyết vấn đề phức tạp thuộc cùng lĩnh vực.
Hai yếu tố quan trọng trong Hệ CSTT là: tri thức chuyên gia và lập luận, tương ứng với 2 khối chính là cơ sở tri thức và động cơ suy diễn.
5
6
7
1.2. Cấu trúc của Hệ chuyên gia
Bộ xử lý ngôn
ngữ tự nhiên
Giải thích
Động cơ suy diễn
Cơ sở tri thức
Vùng nhớ làm việc
Tiếp nhận tri thức
Người
chuyên gia
Tìm kiếm
Điều khiển
Sự kiện
Luật
8
9
10
11
1.4. Hệ học
Trong nhiều tình huống, sẽ không có sẵn tri thức như:
Kỹ sư tri thức cần thu nhận tri thức từ chuyên gia lĩnh vực.
Cần biết các luật mô tả lĩnh vực cụ thể
Bài toán không được biểu diễn tường minh theo luật, sự kiện hay quan hệ.
Có 2 tiếp cận cho hệ thống học
Học từ ký hiệu: Bao gồm việc hình thức hoá, sửa chữa các luật tường minh, sự kiện và các quan hệ.
Học từ dữ liệu số: được áp dụng cho những hệ thống được mô hình dưới dạng số liên quan đến các kỹ thuật nhằm tối ưu các tham số. Học theo dạng số bao gồm: Mạng Noron nhân tạo, thuật giải di truyền, bài toán tối ưu truyền thống. Các kỹ thuật học theo số không tạo ra CSTT tường minh.
12
13
14
15
Chương 2.
Biểu diễn và suy luận tri thức
Trần Nguyên Hương
16
Chương 2: Biểu diễn và suy luận tri thức
2.1. Mở đầu
Tri thức, lĩnh vực và biểu diến tri thức.
2.2. Các loại tri thức: được chia thành 5 loại
Tri thức thủ tục: mô tả cách giải quyết một vấn đề. Loại tri thức này đưa ra giải pháp để thực hiện một công việc nào đó. Các dạng tri thức thủ tục tiêu biểu thường là các luật, chiến lược, lịch trình và thủ tục.
Tri thức khai báo: cho biết một vấn đề được thấy như thế nào. Loại tri thức này bao gồm các phát biểu đơn giản, dưới dạng các khẳng định logic đúng hoặc sai. Tri thứ khai báo cũng có thể là một danh sách các khẳng định nhằm mô tả đầy đủ hơn về đối tượng hay một khái niệm nào đó.
17
2.2.Các loại tri thức (tiếp)
3. Siêu tri thức: mô tả tri thức về tri thức. Loại tri thức này giúp lựa chọn tri thức thích hợp nhất trong số các tri thức khi giải quyết một vấn đề. Các chuyên gia sử dụng tri thức này để điều chỉnh hiệu quả giải quyết vấn đề bằng cách hướng các lập luận về miền tri thức có khả năng hơn cả.
4. Tri thức heuristic: Mô tả các “mẹo” để dẫn dắt tiến trình lập luận. Tri thức heuristic là tri thức không bảo đảm hoàm toán 100% chính xác về kết quả giải quyết vấn đề. Các chuyên gia thường dùng các tri thức kho học như sự kiện, luật,… sau đó chuyển chúng thành các tri thức heuristic để thuận tiện hơn trong việc giải quyết một số bài toán.
18
2.2.Các loại tri thức (tiếp)
5. Tri thức có cấu trúc: mô tả tri thức theo cấu trúc. Loại tri thức này mô tả mô hình tổng quan hệ thống theo quan điểm của chuyên gia, bao gồm khái niêm, khái niệm con, và các đối tượng; diễn tả chức năng và mối liên hệ giữa các tri thức dựa theo cấu trúc xác định.
19
2.3. CÁC KỸ THUẬT BIỂU DIỄN TRI THỨC
2.3.1. Bộ ba: Đối tượng - Thuộc tính – Giá trị
2.3.2. Các luật dẫn
2.3.3. Mạng ngữ nghĩa
2.3.4. Frames
2.3.5. Logic
20
2.3.1. Bộ ba Đối tượng-Thuộc tính–Giá trị
Một sự kiện có thể được dùng để xác nhận giá trị của một thuộc tính xác định của một vài đối tượng. Ví dụ, mệnh đề “quả bóng màu đỏ” xác nhận “đỏ” là giá trị thuộc tính “màu” của đối tượng “quả bóng”. Kiểu sự kiện này được gọi là bộ ba Đối tượng-Thuộc tính–Giá trị (O-A-V – Object – Attribute - Value)
21
22
23
24
25
26
2.3.3. Mạng ngữ nghĩa
Là một phương pháp biểu diễn tri thức dùng đồ thị trong đó nút biểu diễn đối tượng và cung biểu diễn quan hệ giữa các đối tượng.
Sẻ
Chim
Cánh
Bay
LÀ
CÓ
DI CHUYỂN
Hình 2.3. “Sẻ là Chim” thể hiện trên mạng ngữ nghĩa
27
2.3.3. Mạng ngữ nghĩa (tiếp)
Chip
Sẻ
Cánh
Cánh cụt
LÀ
CÓ
DI CHUYỂN
Hình 2.4. Phát triển mạng ngữ nghĩa
Chim
Con vật
ĐI
Bay
Không khí
DI CHUYỂN
LÀ
LÀ
THỞ
28
2.3.4. Frame
Hình 2.6. Cấu trúc Frame
Frame là cấu trúc dữ liệu để thể hiện tri thức đa dạng về khái niệm hay đối tượng nào đó
29
2.3.4. Frame (tiếp)
Chim
Chim sẻ
Vịt
Sẻ đồng
Chim cảnh
Sẻ nhà
Vịt cỏ
Vẹt
Yểng
Hình 2.7. Nhiều mức của Frame mô tả quan hệ phức tạp hơn
30
31
32
2.4.2. Các hoạt động của Hệ thống Suy diễn tiến
THÊM THÔNG TIN VÀO
BỘ NHỚ LÀM VIỆC
XÉT LUẬT ĐẦU TIÊN
THÊM LUẬT VÀO BỘ
NHỚ LÀM VIỆC
DỪNG CÔNG VIỆC
XÉT LUẬT TIẾP THEO
GIẢ THIẾT KHỚP
VỚI BỘ NHỚ
CÒN LUẬT KHÁC
Đúng
Đúng
Sai
Sai
33
34
35
36
37
38
39
Chương 3. Hệ MYCIN
Trần Nguyên Hương
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
Hình 3.1. Mạng suy diễn
C5
C1
C2
e1
e2
e3
C3
e5
e4
C4
0.8
0.9
0.9
0.7
0.6
0.5
0.8
50
51
52
53
Chương 4. HỆ HỌC
Trần Nguyên Hương
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
Chương 5. HỆ THỐNG MỜ CHO CÁC BIẾN LIÊN TỤC
Trần Nguyên Hương
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105