Chương I: Tổng quan về hệ chuyên gia và mạng ngữ nghĩa. Ở chƣơng này đề tài sẽ đi vào tìm hiểu các khái niệm về hệ chuyên gia và mạng ngữ nghĩa. Các ƣu nhƣợc điểm của mạng ngữ nghĩa. Chương II: Biểu diễn tri thức.
Trong chƣơng này đi tìm hiểu sâu về các luật và cách biểu diễn tri thức. Chương III: Ứng dung mạng ngữ nghĩa để giải bài toán tam giác lượng. Chƣơng này sẽ đƣa ra mục đích, yêu cầu cũng nhƣ mô tả chƣơng trình thực nghiệm đã đƣợc xây dựng 5. Phƣơng pháp nghiên cứu: - Nghiên cứu các tài liệu và viết tổng quan.
- Phƣơng pháp phân tích, đánh giá bài toán - Nghiên cứu triển khai thử nghiệm hệ thống -3- Chƣơng I : TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA VÀ MẠNG NGỮ NGHĨA 1.1 Hệ chuyên gia. Hệ chuyên gia là gì ? Hệ chuyên gia là một hệ thống chƣơng trình máy tính chứa các thông tin, tri thức và các quá trình suy luận về một lĩnh vực cụ thể nào đó để giải quyết các vấn đề khó hoặc hóc búa đòi hỏi sự tinh thông đầy đủ của các chuyên gia con ngƣời đối với các giải pháp của họ. Nói một cách khác hệ chuyên gia là dựa trên tri thức của các chuyên gia con ngƣời giỏi nhất trong lĩnh vực quan tâm. Tri thức của hệ chuyên gia bao gồm các sự kiện và các luật.
Các sự kiện đƣợc cấu thành bởi một số nhiều các thông tin, đƣợc thu thập rộng rãi, công khai và đƣợc sự đồng tình của các chuyên gia con ngƣời trong lĩnh vực. Các luật biểu thị sự quyết đoán chuyên môn của các chuyên gia trong lĩnh vực. Mức độ hiệu quả của một hệ chuyên gia phụ thuộc vào kích thƣớc và chất lƣợng của cơ sở tri thức mà hệ đó có đƣợc. Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trƣng cho một lĩnh vực vấn đề nào đó, nhƣ y học, tài chính, khoa học hay công nghệ, vv…, mà không phải là cho bất cứ một lĩnh vực vấn đề nào.
Ví dụ : hệ chuyên gia về lĩnh vực y học để phát hiện các căn bệnh lây nhiễm sẽ có nhiều tri thức về một số triệu chứng lây bệnh, lĩnh vực tri thức y học bao gồm các căn bệnh, triệu chứng và chữa trị. Hoạt động của một hệ chuyên gia dựa trên tri thức đƣợc minh họa nhƣ sau: Hệ Cơ sở tri thức thống Ngƣời sử dụng giao tiếp Máy suy diễn Hình 1.1: Hoạt động của hệ chuyên gia dựa trên tri thức -4- 1.2 Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia. Có 4 đặc trƣng cơ bản: Hiệu quả cao: Khả năng trả lời với mức độ tinh thông bằng hoặc cao hơn so với chuyên gia (ngƣời) trong cùng lĩnh vực. Thời gian trả lời thỏa đáng: Thời gian trả lời hợp lý, bằng hoặc nhanh hơn so với chuyên gia (ngƣời) để đi đến cùng một quyết định.
Độ tin cậy cao: Không thể xảy ra sự cố hoặc giảm sút độ tin cậy khi sử dụng. Dễ hiểu: Hệ chuyên gia giải thích các bƣớc suy luận một cách dễ hiểu và nhất quán. Những ƣu điểm của hệ chuyên gia : Phổ cập: Là sản phẩm chuyên gia, đƣợc phát triển không ngừng với hiệu quả sử dụng không thể phủ nhận. Giảm giá thành.
Giảm rủi ro: Giúp con ngƣời tránh đƣợc rủi ro trong các môi trƣờng nguy hiểm. Tính thƣờng trực: Bất kể lúc nào cũng có thể khai thác sử dụng. Trong khi con ngƣời có thể mệt mỏi, nghỉ ngơi hay vắng mặt. Đa lĩnh vực: Chuyên gia về nhiều lĩnh vực khác nhau và đƣợc khai thác đồng thời bất kể thời gian sử dụng.
Khả năng giảng giải: Câu trả lời với mức độ tinh thông đƣợc giảng giải rõ ràng, chi tiết, dễ hiểu. Khả năng trả lời nhanh. Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi. Trợ giúp thông minh nhƣ một ngƣời hƣớng dẫn.
Có thể truy cập nhƣ là một cơ sở dữ liệu thông minh.3 Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia Tính đến thời điểm này, hàng trăm hệ chuyên gia đã đƣợc xây dựng và báo cáo thƣờng xuyên trong các tạp chí, sách báo và hội thảo khoa học. Ngoài ra còn các hệ -5- chuyên gia đƣợc sử dụng trong các công ty, các tổ chức quân sự mà không đƣợc công bố vì lí do bảo mật. Dƣới đây là một số lĩnh vực ứng dụng diện rộng của các hệ chuyên gia : Lĩnh vực Ứng dụng diện rộng Tập hợp thích đáng những thành phần của một hệ Cấu hình thống theo cách riêng Chẩn đoán Lập luận dựa trên những chứng cứ quan sát đƣợc Truyền đạt Dạy học kiểu thông minh sao cho sinh viên có thể hỏi Giải thích Giải thích những dữ liệu thu nhận đƣợc So sánh dữ liệu thu lƣợm đƣợc với chuyên môn để Kiểm tra đánh giá hiệu quả Lập kế hoạch Lập kế hoạch sản xuất theo yêu cầu Dự đoán Dự đoán hậu quả từ một tình huống xảy ra Chữa trị Chỉ định cách thụ lý một vấn đề Điều khiển một quá trình, đòi hỏi diễn giải, chẩn đoán, Điều khiển kiểm tra, lập kế hoạch, dự đoán và chữa trị -6- 1.4 Cấu trúc của hệ chuyên gia Một hệ chuyên gia kiểu mẫu gồm các thành phần cơ bản sau : Chuyên gia Ngƣời sử con ngƣời dụng Bộ thu nạp Giao diện Bộ tri thức ngƣời, máy giải thích Mô tơ suy diễn Suy diễn Điều khiển Cơ sở tri thức Bộ nhớ làm việc Hình 1.2: Cấu trúc của hệ chuyên gia Giao diện ngƣời, máy : Thực hiện giao tiếp giữa hệ chuyên gia và ngƣời sử dụng. Nhận các thông tin từ ngƣời dùng (các câu hỏi, các yêu cầu về lĩnh vực) và đƣa ra các lời khuyên, các câu trả lời, các giải thích về lĩnh vực đó.
Bộ giải thích : Giải thích các hoạt động của hệ khi có yêu cầu của ngƣời sử dụng. -7- Bộ thu nạp tri thức : Làm nhiệm vụ thu nhận tri thức từ chuyên gia con ngƣời, từ kỹ sƣ tri thức và cả ngƣời sử dụng thông qua các câu hỏi và yêu cầu của họ, sau đó lƣu trữ vào cơ sở tri thức. Cơ sở tri thức : Lƣu trữ, biểu diễn các tri thức trong lĩnh vực mà hệ đảm nhận, làm cơ sở cho các hoạt động của hệ. Cơ sở tri thức bao gồm các sự kiện và các luật.
Mô tơ suy diễn : Làm nhiệm vụ sử lý và điều khiển các tri thức đƣợc biểu diễn trong cơ sở tri thức nhằm đáp ứng các câu hỏi, các yêu cầu của ngƣời sử dụng. (*) Để thực hiện đƣợc các công việc của các thành phần trên trong cấu trúc hệ chuyên gia phải có một hệ điều khiển và quản lý việc tạo lập, tích lũy tri thức cho lĩnh vực hệ đảm nhận gọi là “Hệ quản trị cơ sở tri thức”. Hệ quản trị cơ sở tri thức thực chất là quản lý và điều khiển công việc của Bộ thu nạp tri thức, Bộ giải thích, Mô tơ suy diễn. Nó phải đảm bảo các yêu cầu : Giảm dƣ thừa tri thức, dữ liệu.
Tính nhất quán và phi mâu thuẫn của tri thức. Tính toàn vẹn và an toàn. Giải quyết các vấn đề cạnh tranh. Chuyển đổi tri thức.
Ngôn ngữ xử lý tri thức.5 Một số mô hình kiến trúc hệ chuyên gia a)Mô hình J.Ermin -8- b)Mô hình C.Ernest c)Mô hình E. Mạng ngữ nghĩa 1.1 Đặc điểm Mạng ngữ nghĩa là một phƣơng pháp biểu diễn tri thức, đƣợc xây dựng dựa trên phƣơng pháp đồ thị để biểu diễn các mối liên hệ giữa các tri thức tổng quát, các khái niệm, các sự việc. Do mạng ngữ nghĩa là một loại đồ thị cho nên ta có thể dùng những thuật toán của đồ thị trên mạng ngữ nghĩa nhƣ thuật toán tìm liên thông, tìm đƣờng đi ngắn nhất,… để thực hiện các cơ chế suy luận. Điểm đặc biệt của mạng ngữ nghĩa so với đồ thị thông thƣờng chính là việc gán một ý nghĩa cho các cung.
Cung nối giữa hai đỉnh -9- cho biết giữa hai khái niệm tƣơng ứng có sự liên hệ nhƣ thế nào. Việc gán ngữ nghĩa vào các cung của đồ thị đã giúp giảm bớt đƣợc số lƣợng đồ thị cần phải dùng để biễu diễn các mối liên hệ giữa các khái niệm. Một đặc điểm quan trọng của mạng ngữ nghĩa là tính kế thừa. Chính đặc tính kế thừa của mạng ngữ nghĩa đã cho phép ta có thể thực hiện đƣợc rất nhiều phép suy diễn từ những thông tin sẵn có trên mạng.
Cơ chế suy diễn áp dụng trong mạng ngữ nghĩa là thực hiện theo thuật toán loang truyền đơn giản theo hai bƣớc sau: Kích hoạt các đỉnh đã cho ban đầu (các đỉnh đã có giá trị) Nếu một đỉnh chƣa xác định nối với n đỉnh khác (thông qua những mối liên hệ). Và trong đó có n-1 đỉnh đã xác định thì đỉnh đó cũng đƣợc xác định. Lặp lại bƣớc này cho đến khi xác định đƣợc tất cả các đỉnh.2 Ưu nhược điểm 1.1 Ưu điểm: Mạng ngữ nghĩa rất linh động, có thể thêm vào mạng các đỉnh hoặc cung mới để bổ sung các tri thức cần thiết Mạng ngữ nghĩa có tính trực quan cao nên rất dễ hiểu Mạng ngữ nghĩa cho phép các đỉnh có thể kế thừa các tính chất từ các đỉnh khác thông qua các cung loại “là’ từ đó có thể tạo ra các liên kết “ngầm” giữa những đỉnh không có liên kết trực tiếp với nhau. Mạng ngữ nghĩa hoạt động khá tự nhiên theo cách thức con ngƣời ghi nhận thông tin.2 Nhược điểm: Vẫn chƣa có một chuẩn nào quy định các giới hạn cho các đỉnh và cung của mạng.
Điều đó đồng nghĩa với ngƣời dùng có thể gắn bất kỳ khái niệm nào cho đỉnh hoặc cung. Tính thừa kế trong mạng có thể dẫn đến khả năng mâu thuẩn tri thức - 10 - 1.3 Cách biểu diễn tri thức Khi biểu diễn một mạng ngữ nghĩa, các đỉnh của đồ thị là các đối tƣợng (khái niệm, tri thức, sự việc) nào đó, còn các cung giữa các đỉnh thể hiện các mối liên hệ giữa các đối tƣợng (khái niệm, tri thức, sự việc) này. Xe máy Xăng là chạy bằng Xe có di chuyển trên Đường Động cơ Hình 1.6: Ví dụ về mạng ngữ nghĩa tiêu biểu Trong ví dụ trên, các yếu tố nhƣ “Xe máy, Xe, Động cơ, Xăng, Đƣờng” đƣợc xem là các đối tƣợng của mạng ngữ nghĩa. Trong khi đó các yếu tố “Là, Di chuyển trên, chạy bằng hay có” là các mối liên hệ giữa các đối tƣợng.
- 11 - Xét ví dụ bên dƣới đây: Hình vuông 2 đường chéo là có bằng nhau Hình chữ nhật là là Tứ giác Hình bình hành có có Hai cặp cạnh 4 góc bằng nhau Hình 1.