ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA: KHOA HỌC MÁY TÍNH  BÁO CÁO MÔN HỌC BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG MẠNG TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢI TOÁN TỰ ĐỘNG PGS. TS. ĐỖ VĂN NHƠN  NGUYỄN KHẮC MẪN _ CH1101102 : CH06  : 2012-2013 TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2013 LỜI CẢM ƠN  !"#$#%&'()" *" Trước tiên, tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến Thầy hướng dẫn của tôi, PGS.TS Đỗ Văn Nhơn. Trong suốt quá trình làm báo cáo, Thầy đã giúp tôi đặt vấn đề, tìm hiểu vấn đề và giải quyết các vấn đề một cách khoa học. Tôi xin gởi lời cảm ơn chân thành đến quí thầy cô của khoa Khoa học Máy tính, cũng như tất cả quý thầy cô của trường Đại Học Công Nghệ Thông Tin đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập. TP. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2013 Nguyễn Khắc Mẫn "+,-./0%1121123 4563  !"#$#%&'()" *" NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) 777777777777777777777777777777777777777777 77777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 "+,-./0%1121123 4569  !"#$#%&'()" *" 7777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 77777777777777777777777777777778 7777777777777777777777777777777777777777777 777787777777 Mục Lục BÁO CÁO BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ÚNG DỤNG Nguyễn Khắc Mẫn #:;<=%>?"#?#@55%>/,#A %2BC/%'%1121123 Tóm tắt/?DE=AFGF5:5HIE1JJKLM<N'I"O8 <P,QHERE?DLS+-:TFSU+,VWFXFR8 #:LHLH,Y5Z[DES+XE?DE=AHERZ\ +]U+,VWFX:E=A8=F^Y5_Z[ `6E`aU+5ERZ\Tbc5E=A:V8+\d: LHLH,Z[F5:5]`aH:SEM:RE=A 8 I. MẠNG TÍNH TOÁN HFe:5:]LVfHg^ER+]HFS DEQ;LHf@hi?j P+:Q;QH^<\=LH:5^SdE?DE= AFSLS+-H`kQl:Tdm+]Z+,-FSDE Q;8 "+,-./0%1121123 456n  !"#$#%&'()" *" 1. Mạng tính toán là gì ? /=AQHER=LS+-:T^SdLS+-: TXWFXAHFGbER^+U+FSU+,V ERZ\=LH8/NE=AQHERE=mo5T5LV HmU+5^SHFeHZkbFGA8^S^ :pE=AQHERZqU+c5iS+mQ+:r+G^i I`P,HEdqGHO:D8 1.1. Các quan hệ /st` 1 u` 3 u888u` E vQHER]GLV^SQW,:w:EX `FwOT 1 u 3 u888u E 8<\ENU+5$⊆ 1 ` 3 `888` E :] G 1 u 3 u888u E 5^:pU+5x,QiVLV` 1 u` 3 u888u` E uHil+QH $y` 1 u` 3 u888u` E z5,..QH$y`zyil+`dFS{LRLV|` 1 u` 3 u888u` E hz8}+5 $y`z`FwERy5,ERZ\z`=f R,u,v : D u → D v. :F^+uQHLR LVH+⊆`u⊆`~ + H  QHAc5EX`FwOTc5LV :+H:8 #5^SW,:pU+5$y`z^SFGLS+-LMER`=• $u+u  +∪s`uH5Vf R,u,v : u → v5,..QHf : u → v8 <\U+5dAuil+:L5HEl o5QHERHE5^SAFG:wc5LV+RiLV FG:wc5LV+R+8 #:xZ5+5`aU+5`FwLMHE^=•+→u :F^+∩s∅y]:Nz8<eLQHquan hệ đối xứng ^=y:5iz LpERZ\+,Oi8<^QHU+5EH5^SAFGiLVLW i€rE@iLVi5yMFP,`QHLR•EELV|`1u`3u888u`Ehz8"H:5u: :;Gx^:‚5V+y•z5,+uy•z5,8<\U+5 i?QHF\`T^=iui?QHEEWAqU+u5^SZk U+5`Fw+,WERHE•]LVHQH+y•zH]LV:5QHy•z~ 5>Q=U+5x,QHU+5i?F\`T`FwERHEu5,>. .QHquan hệ không đối xứng8 "+,-./0%1121123 456K  !"#$#%&'()" *" #5^S[DLS+-U+5F\`THU+5i?F\ `Ty`FwERHEz:D1 }+5F\`T^=i }+5i?F\`T^=i Hình 1: Biểu diễn quan hệ đối xứng và quan hệ không đối xứng 1.2. Mạng tính toán và các kí hiệu "Fƒ^M:u5Z[`6E`aE=AL5•EER]G LV/HER]GU+5yAz„:LV8#::;G qU+^SV M = { x 1 ,x 2 , ,xn} F = { f 1 ,f 2 , ,fm} <\EN• ∈„u5il+/y•zQH]LV^Q:U+5•8 o /y•zQHER]c5//y•z⊆/8"V+V•=•+y•z →y•zD 5^/y•zs+y•z∪y•z8 Ví dụ 1 : Mạng tính toán về vật lý cơ học Việc tính toán trong lĩnh vực vật lý cơ học sẽ liện quan đến các giá trị sau: P: Trọng lực F hd : Lực hấp dẫn "+,-./0%1121123 456B  !"#$#%&'()" *" G: Hằng số lực hấp dẫn m: Khối lượng của vật g: Gia tốc trọng trường k: Độ cứng của lò xo ∆l: độ biến dạng lò xo …. trong đó mỗi biến đều có giá trị là thuộc tập các số thực dương. Giữa các biến ta đã biết có các quan hệ sau đây: f 1 : P = m.g f 2 : 2 m2*m1 r GF hd = f 3 : F dh =k*∆l …. các quan hệ nầy đều là các quan hệ đối xứng có hạng 1. Như vậy tập biến và tập quan hệ của mạng tính toán này là : M = { P, F dh , G, m, g, k, ∆l . . .} F = { f 1 , f 2 , f 3, . . . }. 2. Bài toán trên mạng tính toán ERE=Ay/u„zu/QH]LVH„QH]U+58 Zk^ER]LVf⊆/FƒFG`FwyTQH]•ELVFƒLV: :wzuHQHER]LVLWi€:/8 "+,-./0%1121123 456…  !"#$#%&'()" *" Các vấn đề đặt ra là: 1. Có thể xác định được tập B từ tập A nhờ các quan hệ trong F hay không? Nói cách khác, ta có thể tính được giá trị của các biến thuộc B với giả thiết đã biết giá trị của các biến thuộc A hay không? 2. Nếu có thể xác định được B từ A thì quá trình tính toán giá trị của các biến thuộc B như thế nào? 3. Trong trường hợp không thể xác định được B, thì cần cho thêm điều kiện gì để có thể xác định được B. Bài toán xác định B từ A trên mạng tính toán ( M,F ) được viết dưới dạng: A → B trong đó A được gọi là giả thiết, B được gọi là mục tiêu tính toán (hay tập biến cần tính) của vấn đề. Trường hợp tập B chỉ gồm có một phần tử b, ta viết vắn tắt bài toán trên là A → b. Định nghĩa 1: Hf→ FG>QH giải đượci^SAFG:w LV+R`+WrVf8#5^:pERƒ,U+5t• 1 u• 3 u888u• i v ⊆„QHERlời giảic5LHf→V+5QxQGbU+5† ys1u888uiz`+WrVfDZ[AFGLV+R8;{ • 1 u • 3 u888u• i vFG>QHlời giải tốtV+i?SLgLERZ\LA: U+:DuTQHi?SLgLERZ\U+5:Q;8;FG >QHlời giải tối ưui^^Z\LAAWuTQHZ\U+5b :AQHAW8 'DEQ;LHQHDE:5ERƒ,U+5FS^Sb A:5FGrf8<X+x,_^o5QHDE:5FGERU+:DA FSLH8 "+,-./0%1121123 456‡  !"#$#%&'()" *" Định nghĩa 2 :  st• 1 u• 3 u888u†ivQHERƒ,U+5c5E=Ay/u„zufQHER ]c5/8#5^ƒ,U+5 QHáp dụng được:]fiH{i5 ^SQxQGbFGU+5• 1 u• 3 u888u• i `+WrVf8 Nhận xét : Trong định nghĩa trên, nếu đặt : A 0 = A, A 1 = A 0 ∪ M(f 1 ), . . . , Ak = Ak -1 ∪ M(fk), và ký hiệu Ak là D(A), thì ta có D là một lời giải của bài toán A → D(A). Trong trường hợp D là một dãy quan hệ bất kỳ (không nhất thiết là áp dụng được trên A), ta vẫn ký hiệu D(A) là tập biến đạt được khi lần lượt áp dụng các quan hệ trong dãy D (nếu được). Chúng ta có thể nói rằng D(A) là sự mở rộng của tập A nhờ áp dụng dãy quan hệ D. Thuật toán tính D(A) : "]/=Ay/u„z f⊆/ ƒ,U+5 st• 1 u• 3 u888u•Ev8 ˆ+W yfz8 #+] 18f‰ ←f~ 38•:s1E •†bFG:f‰6 f‰← f‰∪ /y†z~ 98 yfz←f‰8 "+,-./0%1121123 456J  !"#$#%&'()" *" 3. Giải quyết vấn đề 3.1. Tính giải được của bài toán #:Ebx,Y5+QERiE^QU+5FVA FGc5WFX:ERE=AL5F^c5ER]GLV: ERE=A8 Định nghĩa 1: E=Ay/u„zHfQHER]c5/8#5^SW,:p^ +,WER]GQW⊆/Z5LHf→QHFGuH] Gx,FG>QHbao đóngc5f:E?Dy/u„z8/R:U+5u^ S^L5F^c5fQHZEM:R\F5c5f:E?Dy/u„z8l+L5 F^c5fQHŠu Định lý 1. Trên một mạng tính toán (M,F), bài toán A → B là giải được khi và chỉ khi B ⊆ Š #rFwQlx,u5^SiSE:5AFGc5LHf→Lp AL5F^c5]f:•`a`6E^L5HE:Š5,i?. Định lý 2. Cho một mạng tính toán (M,F), A, B là hai tập con của M. Ta có các điều sau đây là tương đương: (1) B ⊆Š. (2) Có một dãy quan hệ D = { f 1 , f 2 , , fk} ⊆ F thỏa các điều kiện : (a) D áp được trên A. (b) D(A) ⊇ B. }+5FwQl:u5W,:p`FwL5F^c5ER]LV :E?DAQHxV8 FP,QH+]a`FwL5 F^c5]Gf⊆/8#:+]x,Y5kbU+5• "+,-./0%1121123 45612 [...]... ngôn ngữ lập trình C# cùng với OpenMaple để xây dựng chương trình giải toán tự động dựa trên mạng tính toán Do đó chương trình xây dựng chủ yếu tập trung vào giải quyết các vấn đề như: - Làm thế nào để có thể sử dụng OpenMaple trong C# ? Làm thế nào để có thể áp dụng mạng tính toán vào việc suy diễn tìm - lời giải cho bài toán ? Làm thế nào để chương trình có thể nhận biết được yêu câu bài toán đặt ra... cần xem xét quá trình áp dụng các quan hệ trong lời giải và chỉ tính toán các biến thật sự cần thiết cho quá trình giải theo lời giải Định lý sau đây cho ta một sự phân tích tập các biến được xác định theo lời giải và trên cơ sở đó có thể xây dựng quá trình tính toán các biến để giải quyết bài toán Định lý Cho { f1, f2, , fm} là một lời giải tốt cho bài toán A → B trên một mạng tính toán (M,F) Đặt :... trên mạng tính toán (M,F) Trong các mục trên chúng ta đã trình bày một số phương pháp để xác định tính giải được của bài toán, tìm ra một lời giải tốt cho bài toán Trong mục nầy ta nêu lên một cách xây dựng quá trình giải từ một lời giải đã biết Đối với một lời giải, rất có khả năng một quan hệ nào đó dẫn tới việc tính toán một số biến thừa, tức là các biến tính ra mà không có sử dụng cho các bước tính. .. quá trình tìm lời giải cho bài toán Và câu hỏi được đặt ra là chúng ta có thể viết một chương trình tìm lời giải cho các bài toán như vậy hay không? 2 Xây dựng package mạng tính toán 2.1 Giới thiệu package Package cung cấp các hàm thao tác với với các đối tượng tính toán chẳng hạn như hỗ trợ load cơ sở tri thức từ file, hỗ trợ load đề bài từ file, hỗ trợ giải bài toán bằng mạng đối tượng tính toán. .. giá trị được xác định; và quá trình nầy tạo ra một sự lan truyền tính xác định trên tập các biến cho đến khi đạt đến tập biến B Dưới đây là thuật toán tìm một lời giải cho bài toán A → B trên mạng tính toán (M,F) Thuật toán tìm một lời giải cho bài toán A → B: Nhập : Mạng tính toán (M,F), tập giả thiết A ⊆ M, tập biến cần tính B ⊆ M Xuất : lời giải cho bài toán A → B Thuật toán : 1 Solution ← empty; //... ÚNG DỤNG cost=2 relation 1 …… III NHẬN XÉT VÀ CÁC HƯỚNG MỞ RỘNG PHÁT TRIỂN MẠNG TÍNH TOÁN 1 Nhận xét 1.1 Ưu điểm − Mạng tính toán biểu diễn tri thức và thực hiện suy luận theo cách gần giống với cách suy nghĩ của con người do đó nó dễ hiểu và dễ sử dụng − Áp dụng mạng tính toán ta gần như chắc chắn sẽ tìm được lời giải cho bài toán nếu nó tồn tại Mạng tính toán cung cấp một hệ thống các thuật giải. .. (4) S1 là một lời giải tốt của bài toán A → B Từ định lý trên ta có một thuật toán tìm lời giải tốt từ một lời giải đã biết sau đây: Thuật toán tìm một lời giải tốt từ một lời giải đã biết Nhập : Mạng tính toán (M,F), lời giải { f1, f2, , fm } của bài toán A→ B Xuất : lời giải tốt cho bài toán A → B Thuật toán : 1 D ← { f1, f2, , fm } ; 2 for i=m downto 1 do if D \ { fi } là một lời giải then D ← D \... VÀ ÚNG DỤNG Lời giải của bài toán 3.2 Ở trên ta đã nêu lên cách xác định tính giải được của bài toán Tiếp theo, ta sẽ trình bày cách tìm ra lời giải cho bài toán A → B trên mạng tính toán (M,F) Mệnh đề : Dãy quan hệ D là một lời giải của bài toán A → B khi và chỉ khi D áp dụng được trên A và D(A) ⊇ B Do mệnh đề trên, để tìm một lời giải ta có thể làm như sau: Xuất phát từ giả thiết A, ta thử áp dụng. .. THỨC VÀ ÚNG DỤNG 4 if not Solution_found then Bài toán không có lời giải; else Solution là một lời giải; Ghi chú : 1 Về sau, khi cần trình bày quá trình giải (hay bài giải) ta có thể xuất phát từ lời giải tìm được dưới dạng một dãy các quan hệ để xây dựng bài giải 2 Lời giải (nếu có) tìm được trong thuật toán trên chưa chắc là một lời giải tốt Ta có thể bổ sung thêm cho thuật toán ở trên thuật toán để... Bm-1, , B1, B0  Xác định các tập B1’, B2’, , Bm’ II ỨNG DỤNG CỦA MẠNG TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢI TOÁN TỰ ĐỘNG 1 Đặt vấn đề Trong thực tế chúng ta thường hay thực hiện các tính toán đơn giản để suy luận ra một điều gì đó từ các đều đã biết Giả sử nếu trong một tam giác khi đã biết được các yếu tố như cạnh a, cạnh b, góc A thì ta có thể tính được diện tích S, bán kính đường tròn ngoại tiếp . thuật toán trên. Bài toán: áp dụng mô hình mạng tính xây dựng chương trình để giải các bài toán cơ học đơn giản. Để tìm ra lời giải cho bài toán trước hết ta xét mạng tính toán của các bài toán. CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA: KHOA HỌC MÁY TÍNH  BÁO CÁO MÔN HỌC BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ỨNG DỤNG MẠNG TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢI TOÁN TỰ ĐỘNG PGS. TS Bm -1 , , B 1 , B 0 . Xác định các tập B 1 ’, B 2 ’, , Bm’ . II. ỨNG DỤNG CỦA MẠNG TÍNH TOÁN XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH GIẢI TOÁN TỰ ĐỘNG 1. Đặt vấn đề #:VY5;5,AFOFSZ+, Q+]:5ERFX+DF^rFX+FƒLV8ZkV+:ER5EiFƒ LVFG,V+=5u=Lu^fD5^SAFGAu LiAF;:Ž=V$7rZ+,Q+]5:ER+N U+5FƒLV:8'HZ+,Q+]FSDE:55,$FG>QHU+:D DEQ;LH8'HP+gFGFe:5QHY5^SVER O:DDEQ;LH],5,i?j 2.