MÔN BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG TÌM HIỂU MÔ HÌNH COKB-ONT

29 510 2
MÔN BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG TÌM HIỂU MÔ HÌNH COKB-ONT

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆ THÔNG TIN CHUYÊN ĐỀ BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG BÀI THU HOẠCH TÌM HIỂU MÔ HÌNH COKB-ONT HƯỚNG DẪN PGS. TS. ĐỖ VĂN NHƠN HỌC VIÊN THỰC HIỆN LÊ CUNG TƢỞNG (CH1101152) Tp. Hồ Chí Minh, 2013 i LỜI MỞ ĐẦU Trong lĩnh vực Trí tuệ Nhân tạo, vấn đề về biểu diễn tri thức đóng vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế các hệ cơ sở tri thức và các hệ chuyên gia. Hiện nay đã có nhiều phương pháp biểu diễn tri thức cho các hệ thống khác nhau ứng dụng trong nhiều lĩnh vực. Ontology là một phương pháp mới để biểu diễn tri thức đặc biệt là trong các hệ trí tuệ nhân tạo phân tán. Computational Object Knowledge Base Ontology (COKB- ONT) [3] đã được đề xuất và ứng dụng vào các hệ giải toán. COKB-ONT bao gồm mô hình, ngôn ngữ đặc tả, ngôn ngữ truy vấn và kỹ thuật xử lý hay suy diễn. Do thời gian có hạn, bài thu hoạch này chỉ dừng lại ở mức tìm hiểu mô hình, ngôn ngữ đặc tả, mạng các đối tượng tính toán và thuật giải suy luận trên mạng các đối tượng tính toán của PGS. TS. Đỗ Văn Nhơn đã đưa ra trong [3]. ii Mục lục LỜI MỞ ĐẦU i Mục lục ii Chương 1. TỔNG QUAN 1 1.1. Mô hình tri thức các đối tượng tính toán – ontology COKB 1 1.1.1. Tập các khai niệm về các đối tượng tính toán 1 1.1.2. Tập các quan hệ phân cấp 3 1.1.3. Tập các quan hệ giữa các khái niệm 4 1.1.4. Tập các hàm 5 1.1.5. Tập các toán tử 5 1.1.6. Tập các luật 6 Chương 2. NGÔN NGỮ ĐẶC TẢ ONTOLOGY COKB 8 2.1. Ký pháp EBNF 8 2.2. Định nghĩa C-Object 9 2.2.1. Cây phân cấp 12 2.2.2. Sự kiện 12 2.2.3. Quan hệ 13 2.2.4. Luật 13 2.2.5. Hàm 14 2.2.6. Phép toán 16 2.2.7. Cú pháp khai báo 17 Chương 3. MẠNG CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN 20 3.1. Định nghĩa mạng các đối tượng tính toán 20 3.2. Thuật giải suy diễn trong mạng các đối tượng tính toán 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 1 Chƣơng 1. TỔNG QUAN 1.1. Mô hình tri thức các đối tƣợng tính toán – ontology COKB Mô hình trí thức các đối tượng tính toán, viết tắt là COKB (Computational Objects Knowledge Base) đề xuất trong [3] được xây dựng theo cách tiếp cận hướng đối tượng kết hợp với các kỹ thuật lập trình tính toán hình thức, là một cấu trúc gồm 6 thành phần: (C, H, R, Ops, Funcs, Rules) Trong đó: - C: tập các khái niệm về đối tượng tính toán - H: tập các quan hệ phân cấp - R: tập các quan hệ giữa các loại khái niệm - Ops: tập các toán tử - Funcs: tập các hàm - Rules: tập các luật 1.1.1. Tập các khai niệm về các đối tƣợng tính toán Khái niệm được định nghĩa bằng một tên duy nhất. Các khái niệm được phân loại, áp dụng cơ chế kế thừa. Có các loại khái niệm sau: - Khái niệm nền: kiểu boolean, số tự nhiên, số nguyên, số hữu tỉ, số thực, tập hợp và danh sách. - Khái niệm cơ bản: có cấu trúc rỗng hoặc có một số thuộc tính có khái niệm nền. Ví dụ khái niệm NGAY bao gồm các thuộc tính Ngay, Thang và Nam là các số tự nhiên. Các khái niệm này làm nền cho các khái niệm cấp cao hơn. 2 - Khái niệm cấp 1: có một số thuộc tính là khái niệm nền và có thể thiết lập từ danh sách các khái niệm cơ bản. - Khái niệm cấp 2: có các thuộc tính là khái niệm nền và khái niệm cấp 1, có thể thiết lập từ danh sách các khái niệm nền hoặc cơ bản. Mỗi khái niệm cấp 2 là một đối tượng tính toán gồm các thành phần: (Name, Constructs, Isa, Attrs, Constraints, F, Facts, Rules) Trong đó: - Name: tên của khái niệm - Constructs: các thuộc tính xác định khái niệm - Isa: phân cấp khái niệm - Attrs: tập hợp các thuộc tính của khái niệm - Constraints: tập hợp các điều kiện ràng buộc trên các thuộc tính - F: tập hợp các quan hệ suy diễn tính toán - Facts: tập hợp các tính chất hay các sự kiện vốn có của khái niệm - Rules: tập hợp các luật suy diễn trên các sự kiện liên quan đến các thuộc tính cũng như liên quan đến bản thân khái niệm. Ví dụ 1: Tri thức về tam giác gồm các yếu tố như: 3 cạnh a, b, c; 3 góc tương ứng A, B, C; 3 đường cao tương ứng ha, hb, hc; diện tính S; chu vi P; Các công thức liên hệ giữa chúng: định lý góc trong tam giác, định lý sin, định lý cosin, công thức tính diện tích. Ta có một đối tượng tam giác biễu diễn theo mô hình COKB như sau: Name: TAMGIAC Constructs: A, B, C Isa: {} Attrs: {GocA, GocB, GocC, a, b, c, ha, hb, hc, S, P} Constraints: {a>0, b>0, c>0, ha>0, hb>0, hc>0, S>0, P>0} 3 F: {GocA + GocB + GocC = Pi, a*sin(GocB)=b*sin(GocA), a^2 = b^2 + c^2 – 2*b*c*cos(GocA),…} Facts: {} Rules: {{GocA=GocB}⇒{a=b},{a=b}⇒{GocA=GocB},{a^2=b^2+c^2}⇒ {GocA=pi/2},{GocA=pi/2}⇒{a^2=b^2+c^2, b⊥c},…} Sự kiện là một phát biểu được mô tả bằng các biểu thức, đẳng thức, quan hệ giữa các đối tượng, thuộc tính hoặc các hàm mà có thể cho giá trị đúng hoặc sai. Sự kiện còn mô tả thông tin về đối tượng. Có 11 loại sự kiện sau: - Sự kiện thông tin về loại đối tượng. Ví dụ: A là một tam giác vuông. - Sự kiện về tính xác định của đối tượng hay thuộc tính, được biểu diễn bởi tên của đối tượng hay tên thuộc tính. Ví dụ: Phần tử thứ i của mảng A. - Sự kiện về sự xác định của đối tượng hay thuộc tính thông qua một biểu thức hằng. Ví dụ: phần tử thứ i của mảng A là 0. - Sự kiện về sự bằng nhau của hai đối tượng hay hai thuộc tính. Ví dụ: Mảng A = Mảng B. - Sự kiện về sự phụ thuộc của đối tượng vào đối tượng khác thông qua biểu thức tính toán. Ví dụ: Phần tử thứ i của mảng B bằng phần tử thứ i của mảng A cộng 1. - Sự kiện về quan hệ giữa các đối tượng hay thuộc tính các đối tượng. - Sự kiện về biểu thức hàm cơ bản. - Sự kiện về sự bằng nhau của một biểu thức hàm cơ bản với một giá trị hoặc biểu thức hằng. - Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng với một biểu thức hàm cơ bản - Sự kiện về sự bằng nhau giữa một biểu thức hàm với một biểu thức hàm khác. - Sự kiện về sự phụ thuộc của một biểu thức hàm cơ bản vào một biểu thức hàm cơ bản hoặc đối tượng khác thông qua phương trình. 1.1.2. Tập các quan hệ phân cấp 4 Trên tập C ta có một quan hệ phân cấp, một số khái niệm sẽ là trường hợp đặc biệt của một số khái niệm khác. Ví dụ: tam giác vuông cân cũng là một tam giác. Nếu xem quan hệ phân cấp này là quan hệ có thứ tự trên C thì H chính là một biểu đồ Hasse. Hình 1. Biểu đồ Hasse thể hiện phân cấp của các khái niệm tam giác. 1.1.3. Tập các quan hệ giữa các khái niệm Mỗi quan hệ được xác định bởi: (Name, Args, Facts) Trong đó: - Name: tên của quan hệ - Args: các đối tượng (thuộc kiểu khái niệm) của quan hệ. - Facts: các sự kiện định nghĩa quan hệ. Quan hệ có tính chất: phản xạ, đối xứng, phản xứng và bắc cầu. Ví dụ 2: Quan hệ vuông góc giữa hai đường thằng được mô tả như sau: Name: VUONG Args: a,b: DUONGTHANG Facts: A, B là hai điểm; A thuộc a và A không thuộc b; B thuộc b và B không thuộc a; Góc tạo bởi A, B và giao điểm của a, b là góc vuông. 5 1.1.4. Tập các hàm Hàm thể hiện các quy tắc tính toán trên các loại khái niệm. Có hai loại: - Hàm cơ bản: các hàm trên số tự nhiên, số nguyên, số hữu tỉ, số thực và số phức. - Hàm cấp n (n>0): được mô tả bằng tập các sự kiện và trong cấu trúc mô tả bao gồm các khái niệm, quan hệ, hàm và toán tử. Trong cấu trúc mô tả phải xuất hiện ít nhất các khái niệm, quan hệ, hàm và toán tử có cấp n. Mỗi hàm gồm các thành phần: (Name, Args, Return, Facts) Trong đó: - Name: tên của hàm - Args: đối số của hàm là các đối tượng thuộc kiểu khái niệm. - Return: khái niệm trả về của hàm - Facts: các sự kiện định nghĩa hàm. Ví dụ 3: Hàm xác định giao điểm của hai đường thẳng Name: GIAODIEM Args: a,b: DUONGTHANG Return: X: DIEM Facts: X thuộc a và X thuộc b 1.1.5. Tập các toán tử Gồm các phép toán trên các biến thuộc các loại khái niệm. Có hai loại: - Toán tử nền: các phép toán trên các kiểu boolean, số tự nhiên, số nguyên, số hữu tỉ, số thực, tập hợp và danh sách. 6 - Toán tử cấp n: các phép toán số học và tính toán trên các đối tượng, các thuộc tính của đối tượng tương tự như đối với các biến thực. Một toán tử gồm các thành phần: (Name, Args, Return, Facts) Trong đó: - Name: tên toán tử - Args: danh sách các toán hạng - Return: kiểu trả về của toán tử - Facts: các sự kiện định nghĩa toán tử Ví dụ 4: phép toán trừ hai góc được mô tả như sau: Name: “-” Args: g1, g2: GOC Return: x: real Facts: x = op1.sd – op2.sd 1.1.6. Tập các luật Các luật thể hiện tri thức. Mỗi luật cho ta một qui tắc suy luận để đi đến kết luận từ những sự kiện giả thuyết dưới dạng luật dẫn. Mỗi luật gồm các thành phần: (Name, Kind, Vars, Hypothesis, Goal) Trong đó: - Name: tên của luật - Kind: chuỗi mô tả loại luật - Vars: Các đối tượng thuộc kiểu khái niệm - Hypothesis: tập các sự kiện giả thuyết của luật - Goal: tập các sự kiện kết luận của luật. 7 Ví dụ 5: Luật hai tam giác bằng nhau: Name: “TAM_GIAC_BANG_NHAU” Kind: “BANG_NHAU” Vars: tg1, tg2: TAMGIAC Hypothesis: 3 cạnh của tg1 bằng với 3 cạnh tương ứng của tg2 Facts: tg1 = tg2 [...]... Trong hình bên dưới, giả sử rằng AB = AC, cho trước góc A và độ dài cạnh BC ABDE và ACFG là hình vuông Xác định EG 20 Vấn đề này có thể được xem xét trên mạng các đối tượng tính toán (O, F) như sau: O = {O1: tam giác ABC với AB = AC, O2: tam giá AEG, O3: hình vuông ABDE, O4: hình vuông ACFG }, và F = {f1, f2, f3, f4, f5} bao gồm những quan hệ sau: f1 : O1.c = O3.a cạnh c của tam giá ABC = cạnh của hình. .. [attributes] [constructs] [constraints] [crelations] [facts] [rules] ENDCOBJECT  Mô tả khái niệm description ::= DESCRIPTION: string;  Thuộc tính Hầu hết các khái niệm đều có thuộc tính Các giá trị thuộc tính có kiểu cơ bản (số nguyên, số thực…) hoặc có kiểu đối tượng C-Object Khai báo thuộc tính của khái niệm bắt đầu bằng từ khóa ATTRIBUTE và nằm trong phần định nghĩa khái niệm attributes ::= ATTRIBUTE:... 2 2.1 NGÔN NGỮ ĐẶC TẢ ONTOLOGY COKB Ký pháp EBNF BNF (Backus-Naur Form) là tập ký hiệu dùng để mô tả văn phạm các ngôn ngữ lập trình, các tập lệnh và giao thức truyền thống EBNF (Extended BNF) là phiên bản mở rộng của BNF được đơn giản hóa bằng cách sử dụng một số quy ước đặt biệt để định nghĩa danh sách và các tập hợp tùy chọn Quy ước cú pháp EBNF: : Tên của cấu trúc cú pháp được gọi là ký hiệu... hình vuông ABDE f2 : O1.b = O4.a cạnh b của tam giá ABC = cạnh của hình vuông ACFG f3 : O2.b = O4.a cạnh b của tam giác AEG = cạnh hình vuông ACFG f4 : O2.c = O3.a cạnh c của AEG = cạnh hình vuông ABDE f5 : O1.A + O2.A =  3.2 Thuật giải suy diễn trong mạng các đối tƣợng tính toán Cho một mạng các đối tượng tính toán (O, F) và M là một tập hợp các thuộc tính liên quan Giả sử A là một tập hợp... A6 = O1.a , O1.A, O2.A, O1.b, O1.c, O3.a, O4.a, O2.b, O2.c, A7 = O1.a , O1.A, O2.A, O1.b, O1.c, O3.a, O4.a, O2.b, O2.c, O2.a 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Đỗ Tấn Nhàn (2006), Một mô hình Ontology và ứng dụng, Luận văn Thạc sĩ Tin học, Đại học Khoa học Tự nhiên Tp.HCM [2] Trần Nguyễn Thanh Ngân (2011), Xây dựng ngôn ngữ truy vấn cho Ontolgy Cokb, Luận văn Thạc sĩ Tin học, Đại học Khoa học Tự... các luật trong khái niệm tam giác của hình học phẳng RULE R1; KINDRULE: “”; HYPOTHESIS: GocA = GocB; ENDHYPOTHESIS GOAL: a = b; ENDGOAL ENDRULE; 2.2.5 Hàm Mỗi hàm có một tên và một dãy các tham số Hàm thực hiện các tính toán trên các loại khái niệm (đối tượng, thuộc tính, quan hệ…) và trả về giá trị function ::= basic-funcion | def-function Có 2 loại hàm: hàm cơ bản và hàm được định nghĩa: 14  Hàm cơ... attribute-def+ attribute-def ::= name *: type;  Thuộc tính thiết lập 9 Thuộc tính thiết lập là tính chất đặc trưng tạo nên một khái niệm mới trên cơ sở kế thừa từ một khái niệm nào đó, được khai báo sau từ khóa CONSTRUCT constructs ::= CONSTRUCT: construct-def+ construct-def ::= name *: type  Ràng buộc Các điều kiện ràng buộc liên quan đến thuộc tính được thể hiện qua các biểu thức. .. đặt sau từ khóa FACT như sau: facts ::= FACT: fact-def+ fact-def ::= object-type | attribute | name | equation | relation | function object-type ::= cobject-type (name * ) 12 relation ::= name relation name function ::= function ( name * ) 2.2.3 Quan hệ Quan hệ giữa các đối tượng và thuộc tính được mô tả bằng các sự kiện relation-def ::= RELATION name; ARGUMENT: argument-def+ DEFINE:... suy diễn tính toán trong khái niệm tam giác của hình học phẳng CRELATION: CR r1; MF: GocA, GocB, GocC; MFEXP: GocA + GocB + GocC = Pi; ENDCR; CR r2; MF: a, b, c, GocA; MFEXP: a^2 = b^2 + c^2 - 2*b*c*cos(GocA); ENDCR; 11 ENDCRELATION; 2.2.1 Cây phân cấp Quan hệ phân cấp giữa các C-Object được thể hiện qua từ khóa ISA isa ::= ISA: name *; Các quan hệ phân cấp trong tập hợp H cũng có thể được mô. .. A, A1 = t1(A0), , Am = tm(Am-1), và D(A) = Am Ta có A0  A1   Am = D(A)  M Một vấn đề HG được gọi là khó thể giải được nếu tồn tại một danh sách D  F  O như là D(A)  B Trong trường hợp này, ta nói D chính là giải pháp để giải quyết vấn đề trên Thuật toán sau dùng để tìm bài giải cho một HG trên mạng các đối tượng tính toán Các đối tượng có thể tham gia vào trong bài giải như là những mối . CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆ THÔNG TIN CHUYÊN ĐỀ BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG BÀI THU HOẠCH TÌM HIỂU MÔ HÌNH COKB-ONT HƯỚNG DẪN PGS. TS. ĐỖ VĂN NHƠN HỌC VIÊN THỰC. tạo, vấn đề về biểu diễn tri thức đóng vai trò rất quan trọng trong việc thiết kế các hệ cơ sở tri thức và các hệ chuyên gia. Hiện nay đã có nhiều phương pháp biểu diễn tri thức cho các hệ. xuất và ứng dụng vào các hệ giải toán. COKB-ONT bao gồm mô hình, ngôn ngữ đặc tả, ngôn ngữ truy vấn và kỹ thuật xử lý hay suy diễn. Do thời gian có hạn, bài thu hoạch này chỉ dừng lại ở mức tìm

Ngày đăng: 10/04/2015, 09:58

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

  • Đang cập nhật ...

Tài liệu liên quan