Chương 1 TỔNG QUAN VỀ TRÍ TUỆ NHÂN TẠO (TTNT). 4 Trí tuệ nhân tạo (AI: Artificial Intelligence) là một ngành của khoa học máy tính liên quan đến việc tự động hóa các hành vi thông minh. Trí tuệ nhân tạo (tương lai của nhân loại) không có gì khác hơn là mô phỏng hoạt động của não người - mạng nơ ron (Neural network). AI được xây dựng trên những nguyên lý lý thuyết vững chắc, có khả năng ứng dụng được.
Những nguyên lý đó bao gồm: Các cấu trúc dữ liệu dùng cho biểu diễn tri thức; Các thuật toán cần thiết để xử lý và áp dụng những tri thức đó; Các ngôn ngữ và kỹ thuật lập trình dùng cho việc cài đặt chúng. + Khái niệm: TTNT - AI: Artificial Intelligence; (Trí tuệ, Tri thức - knowledge) CSTT (Cơ sở tri thức)-Tập hợp các tri thức. + Vai trò, Chức năng của AI: Tìm kiếm, tập hợp những dữ liệu (mà con người gọi là tri thức, kiến thức); Tìm kiếm CTDL thích hợp để biểu diễn các tri thức đó trong MT; Tìm kiếm các Luật suy diễn phù hợp để từ các CSTT - một tập hợp các tri thức được biểu diễn dưới dạng nào đó, suy ra được các hành động đúng. + Các bộ phận cấu thành Hệ TT: CSTT + Bộ suy diễn.
Bộ suy diễn là thành phần cơ bản khác của các hệ tri thức. Như vậy hệ tri thức bảo trì một CSTT và được trang bị một thủ tục suy diễn. + Bài toán của TTNT gồm các dạng: - Cách biễu diễn tri thức và đánh giá; - Các thuật toán xử lý TT và các yếu tố vượt trội. - Học máy (Machine Learning - khác với việc máy là công cụ lưu trữ): Đưa dữ liệu vào máy; Hệ thống thuật toán xử lý; Đưa ra kết quả - đây là kiến thức thu/học được.
Qúa trình được lặp lại cho đến khi thu được kết quả mong đợi. + Mục tiêu của biểu diễn tri thức: Để máy tính có thể sử dụng được tri thức, có thể xử lý tri thức, chúng ta cần biểu diễn tri thức dưới dạng thuận tiện cho máy tính. Trong Công Nghệ Thông Tin, Trí Tuệ Nhân Tạo (Artificial Intelligence) là một ngành mới, nhưng đã và đang phát triển rất mạnh mẽ và đem lại nhiều kết quả to 5 lớn. Việc ra đời của máy tính điện tử vào những năm 50 của thế kỷ 20 đã đưa việc nghiên cứu trí tuệ nhân tạo (về các vấn đề lý thuyết và thực nghiệm) vào máy tính trên cả lĩnh vực nghiên cứu lý thuyết và ứng dụng thực tiễn.
Đối tượng và mục tiêu nghiên cứu của trí tuệ nhân tạo. Hai mối quan tâm nền tảng nhất của các nhà nghiên cứu TTNT là: Biểu diễn tri thức (knowledge representation) và tìm kiếm(search). Biểu diễn tức là Sử dụng các công cụ: ngôn ngữ hình thức, lô gic mệnh đề, lô gic vị từ, Luật suy diễn, Khung,….tùy theo bài toán cụ thể (một cách phù hợp) chuyển các bài toán thực tiễn (theo ngôn ngữ tự nhiên) về dạng các mô hình toán học. Tìm kiếm ở đây được hiểu theo nghĩa: Sử dụng kết hợp các kỹ thuật đã biết để tìm các phương án (lời giải) trên không gian trạng thái bài toán (problem state).
Trí tuệ nhân tạo nghiên cứu về cách hành xử/hành vi thông minh (intelligent behaviour) với mục tiêu là xây dựng đầy đủ lý thuyết về thông minh để có thể giải thích được các hoạt động thông minh của sinh vật và áp dụng được các hiểu biết đó vào các công cụ/máy móc nói chung, nhằm phục vụ cho con người. Vai trò của Trí Tuệ Nhân Tạo. Trí tuệ nhân tạo nghiên cứu các lĩnh vực tổng quát như máy nhận biết, suy luận logic, đến các bài toán như chơi cờ, chứng minh định lý,các kỹ thuật hệ thống hoá và tự động hoá các xử lý tri thức cũng như các phương pháp thuộc lĩnh vực mang tính người. Trí tuệ nhân tạo nghiên cứu kỹ thuật làm cho máy tính có thể “suy nghĩ một cách thông minh” và mô phỏng quá trình suy nghĩ của con người khi đưa ra những quyết định, lời giải.
Trên cơ sở đó, thiết kế các chương trình cho máy tính để giải quyết bài toán. Sự ra đời và phát triển của Trí tuệ nhân tạo đã tạo ra một bước nhảy vọt về chất trong kỹ thuật và kỹ nghệ xử lý thông tin. Điều này được thể hiện qua các mặt sau: - Nhờ những công cụ hình thức hoá: Các mô hinh logic ngôn ngữ, logic mờ,., các tri thức thủ tục và tri thức mô tả có thể biểu diễn được trong máy. Do vậy quá trình giải bài toán được tiến hành hữu hiệu hơn.
6 - Logic ngôn ngữ đã mở rộng khả năng ứng dụng của máy tính trong lĩnh vực đòi hỏi tri thức ở trình độ cao, khó như: y học, sinh học, địa lý, tự động hóa. - Đã có nhiều phần mềm TTNT thể hiện tính thích nghi và tính mềm dẻo đối với các lớp bài toán thuộc nhiều lĩnh vực khác nhau: Y học, Dự báo, Thiết kế, Xây dựng, Thương mại,. Các kỹ thuật Trí tuệ nhân tạo. Có nhiều kỹ thuật nghiên cứu, phát triển Trí tuệ nhân tạo.
Tuy vậy, các kỹ thuật Trí tuệ nhân tạo thường khá phức tạp khi thực hiện cài đặt cụ thể, vì nó liên quan đến xử lý các ký hiệu. Các kỹ thuật Trí tuệ nhân tạo cơ bản bao gồm : - Lý thuyết giải bài toán và suy diễn thông minh: Viết các chương trình giải câu đố, các trò chơi thông qua các suy luận mang tính người; các hệ thống chứng minh định lý. - Lý thuyết thể hiện tri thức và hệ chuyên gia: Trí tuệ nhân tạo là khoa học về thể hiện và sử dụng tri thức. - Mạng ngữ nghĩa, lược đồ, logic vị từ, khung là các phương pháp thể hiện tri thức thông dụng.
Việc gắn liền cách thể hiện và sử dụng tri thức là cơ sở hình thành hệ chuyên gia. - Lý thuyết nhận dạng và xử lý tiếng nói:. Các phương pháp nhận dạng chính gồm: nhận dạng hình học, nhận dạng dùng tâm lý học, nhận dạng theo phương pháp hàm thế, dùng máy nhận dạng, nhận dạng chữ viết, âm thanh. - Người máy: Cuối những năm 70, người máy trong công nghiệp đã đạt được nhiều tiến bộ.
Người máy có bộ phận cảm nhận và các cơ chế hoạt động được nối ghép theo sự điều khiển thông minh. - Tâm lý học xử lý thông tin.Xử lý danh sách, kỹ thuật đệ quy, kỹ thuật quay lui và xử lý cú pháp hình thức,. là những kỹ thuật cơ bản của tin học truyền thống có liên quan trực tiếp đến Trí tuệ nhân tạo. Các khái niệm cơ bản về trí tuệ: Trí tuệ con người (Human Intelligence): Có hai khái niệm về trí tuệ con người được chấp nhận và sử dụng nhiều nhất, đó là: 7 • Khái niệm trí tuệ theo quan điểm của Turing “Trí tuệ là những gì có thể đánh giá được thông qua các trắc nghiệm thông minh” • Khái niệm trí tuệ đưa ra trong từ điển bách khoa toàn thư: “Trí tuệ là khả năng phản ứng một cách thích hợp những tình huống mới thông qua hiệu chỉnh hành vi một cách thích đáng.Hiểu rõ những mối liên hệ qua lại của các sự kiện của thế giới bên ngoài nhằm đưa ra những hành động phù hợp đạt tới một mục đích nào đó.
Theo tâm lý học, quá trình hoạt động trí tuệ của con người bao gồm 4 thao tác cơ bản: 1- Xác định tập đích (goals). 2- Thu thập các sự kiện (facts) và các luật suy diễn (inference rules) để đạt được đích đặt ra. 3- Thu gọn (pruning) quá trình suy luận nhằm xác định tập các suy diễn có thể sử dụng được. 4- Áp dụng các cơ chế suy diễn cụ thể (inference mechanisms) để đưa các sự kiện ban đầu đi đến đích.
Trí tuệ máy: Không có một định nghĩa tổng quát, nhưng cũng có thể nêu các đặc trưng chính: 1- Khả năng học. 2- Khả năng mô phỏng hành vi của con người. 3- Khả năng trừu tượng hoá, tổng quát hoá và suy diễn. 4- Khả năng tự giải thích hành vi.
5- Khả năng thích nghi tình huống mới kể cả thu nạp tri thức và dữ liệu. 6- Khả năng xử lý các biểu diễn hình thức như các ký hiệu tượng trưng. 7- Khả năng sử dụng tri thức heuristic. 8- Khả năng xử lý các thông tin không đầy đủ, không chính xác 8 1.
Những vấn đề đặt ra trong tương lai và các chuyên ngành của Trí tuệ nhân tạo. Trong tương lai, những nghiên cứu và ứng dụng của TTNT tập trung vào các vấn đề lớn sau: + Nghiên cứu và ứng dụng các mạng Neuron;Các hệ thống Trí tuệ nhân tạo mô phỏng chức năng hoạt động của bộ não với các khả năng học, tự tổ chức, tự thích nghi, tổng quát hoá, xử lý song song, có khả năng diễn giải, xử lý thông tin liên tục và rời rạc. + Nghiên cứu và tạo lập các hệ thống có giao tiếp thân thiện giữa người và máy trên cơ sở nghiên cứu nhận thức máy, thu thập và xử lý tri thức, xử lý thông tin hình ảnh, tiếng nói. + Nghiên cứu các phương pháp biểu diễn tri thức và các phương pháp suy diễn thông minh, các phương pháp giải quyết vấn đề đối với những bài toán phụ thuộc không gian, thời gian.
Các phương pháp tìm kiếm lời giải. Hệ chuyên gia 3. Lý thuyết nhận dạng. Các mô hình thần kinh.
Câu hỏi, Bài tập.Nêu sự khái quát của riêng bạn về Trí tuệ nhân tạo. Trí tuệ người và máy? 2. Hãy so sánh những điểm khác nhau cơ bản trong khả năng giải quyết vấn đề giữa máy tính hiện đại với con người. Hãy cho biết một số ứng dụng của TTNT trong cuộc sống xã hội mà bạn biết.
9 Chương 2 PHƯƠNG PHÁP BIỄU DIỄN TRI THỨC VÀ CÁC GIẢI THUẬT Như ta đã biết, không thể có một phương pháp giải quyết vấn đề tổng quát cho mọi bài toán. Có thể phương pháp này phù hợp cho bài toán này, nhưng lại không phù hợp cho lớp bài toán khác. Điều này có nghĩa là khi nói tới một bài toán, ta phải chú ý đến phương pháp biểu diễn nó và các phương pháp tìm kiếm lời giải trong không gian bài toán nhận được. Đầu tiên, chúng ta quan tâm đến vấn đề biểu diễn.
Biểu diễn bài toán nhờ không gian trạng thái (Sau đó, mới nói đến các chiến lược tìm kiếm trên đồ thị biểu diễn vấn đề) 2. Biểu diễn bài toán nhờ Quy về các bài toán con (Phân rã bài toán) 3. Biểu diễn vấn đề nhờ logic hình thức (có các phương pháp suy diễn logic). 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 (để máy tính hiểu được).
