Đang tải... (xem toàn văn)
Nội dung chương 2 trình bày đến người học những vấn đề liên quan đến "ghi tiêu đề chương", cụ thể như: Các chiến lược điều khiển, các đặc trưng của bài toán, vấn đề trong thiết kế chương trình tìm kiếm,...
Chương 2: Chiến lược tìm kiếm mù Nội dung Bài tốn Biểu diễn tốn Tìm kiếm Các chiến lược điều khiển Các đặc trưng toán Vấn đề thiết kế chương trình tìm kiếm Mơ hình ứng dụng TTNT TTNT = Presentation & Search Tri Thức Knowledge Engineering Tìm kiếm Search Suy luận Heurictic Các lại tốn tìm kiếm Fully observable, deterministic single-belief-state problem Non-observable sensorless (conformant) problem Partially observable/non-deterministic contingency problem interleave search and execution Unknown state space exploration problem execution first Bài tốn Giải tốn cách tìm kiếm, gồm: Cấu trúc tốn: VD tìm đường đồ thị Biểu diễn tốn khơng gian trạng thái Giải tốn = Tìm trạng thái/con đường không gian trạng thái (trạng thái đầu -> trạng thái đích) Bài tốn Trạng thái Biểu diễn bước tốn Trong trị chơi, tic-tac-toe, bàn cờ trạng thái X Trạng thái O O Trạng thái Trạng thái Bài toán (tt) Chuyển trạng thái, luật chuyển Biểu diễn cho khả việc chuyển từ trạng thái đến trạng thái khác Ví dụ: trị chơi, luật chơi game O O O Bài toán (tt) Trạng thái đầu Trạng thái xuất phát tốn Một tốn có nhiều trạng thái khởi đầu Ví dụ: game tic-tac-toe, trạng thái rỗng Trạng đích Trạng thái mà tốn giải Một tốn có nhiều trạng thái đích Ví dụ: game tic-tac-toe, trạng thái đích là: O X X X O Bài tốn (tt) Khơng gian trạng thái: hệ thống gồm thành phần [N,A,S,G] N tập nút Graph Mỗi nút trạng thái trình giải vấn đề A: Tập cung nối nút N Mỗi cung bước giải vấn đề Cung có hướng S: Tập trạng thái bắt đầu S khác rỗng G: Tập trạng thái đích G Không rỗng Không gian trạng thái xây dựng DẦN chương trình chạy Với tốn lớn, không đủ thời gian, không gian để đặc tả cho trạng thái cụ thể, đường chuyển cụ thể Bài tốn (tt) Các vấn đề khó khăn tìm kiếm với tốn TTNT Đặc tả vấn đề phức tạp Khơng gian tìm kiếm lớn Đặc tính đối tượng cần tìm kiếm thay đổi Đáp ứng thời gian thực Khó khăn kỹ thuật Bộ nhớ tốc độ truy xuất 10 Depth-First-Search (tt) A Laàn laëp X Open B C E H F I D G J [A] A [B C D ] B [E F C D ] E [H I F C D ] H [I F C D ] I [F C D ] F [J C D ] J [C D ] C [GD] G Close [] [A] [A B] [A B E ] [A B E H ] [A B E H I ] [A B E H I F ] [A B E H I F J ] [A B E H I F J C ] 29 Breath First vs Depth First Breath First: open tổ chức dạng FIFO (Queue) Depth First: open tổ chức dạng LIFO (Stack) Đặc tính Breath First search hiệu lời giải nằm gần gốc tìm kiếm, tìm nhiều lời giải, ln tìm nghiệm có số cung nhỏ Depth First search hiệu lời giải nằm sâu tìm kiếm có phương án chọn hướng xác Kết Breath First search chắn tìm kết có Depth First sa lầy vào đường dài Bùng nổ tổ hợp khó khăn lớn cho giải thuật 30 Depth first search có giới hạn Depth first search có khả lặp vơ tận trạng thái sinh liên tục Độ sâu tăng vô tận Khắc phục cách giới hạn độ sâu giải thuật Sâu vừa? Chiến lược giới hạn: Cố định độ sâu MAX, danh thủ chơi cờ tính trước số nước định Theo cấu hình resource máy tính Meta knowledge việc định giới hạn độ sâu Giới hạn độ sâu ⇒ co hẹp không gian trạng thái ⇒ nghiệm 31 Các đặc trưng tốn Một số yếu tố cần phân tích chọn kỹ thuật giải BT: Khả phân rã toán Khả lờ quay lui Khả dự đốn tồn cục Đích trạng thái hay đường (tập TT) Lượng tri thức cần để giải tốn Có cần can thiệp người q trình giải khơng? 32 Các đặc trưng toán (tt) Khả phân rã toán Phân rã được: BT tính tích phân ký hiệu Giải cách Chia nhỏ BT lớn thành BT độc lập Giải BT nhỏ Kết hợp thành BT lớn Không phân rã được: BT giới khối (??) 33 Các đặc trưng toán (tt) Các bước giải lờ hay quay lui Có thể lờ : BT chứng minh định lý Vì: định lý sau vài bước áp dụng luật Có thể quay lui: BT 8-puzzle Vì: di chuyển theo hướng ngược lại để TT trước Không thể quay lui: BT chơi cờ Vì: game over! 34 Các đặc trưng tốn (tt) Các bước giải lờ hay quay lui: Có thể lờ : Có thể áp dụng chiến lược điều khiển đơn giản không cần quay lui Dể dàng thực Có thể quay lui: Chiến lược phức tạp để quay lui bước lỗi Có thể dùng Push-Down Stack Khơng thể quay lui: Dùng chiến lược phức tạp định định cuối Có thể dùng giải pháp Planning Sẽ xem xét chương sau 35 Các đặc trưng toán (tt) Khả dự đoán toán: Có thể dự đốn được: BT puzzle ⇒ đề chuỗi nước tự tin vào kết qua xãy ⇒ Có thể quay lui Khơng thể dự đốn được: game có đối kháng Cần theo đuổi nhiều kế hoạch Có chiến lược/đánh giá để chọn kế hoạch tốt 36 Các đặc trưng toán (tt) Lời giải tuyệt đối hay tương đối Tuyệt đối (best-path): tốn TSP Tính tốn khó (tổng qt) Cần giải thuật tìm kiếm tồn diện Tương đối (any-path): tốn suy luận đời thường (xem sau) Có thể dùng heuristic để giải thời gian hợp lý 37 Các đặc trưng toán (tt) Lời giải trạng thái hay đường (tập TT) Trạng thái: tốn tìm cách hiểu phù hợp cho câu Ví dụ: “The bank president ate a dish of pasta salad with the fork.” Từng từ như: bank, president, … hiểu theo nhiều cách Một kiểu tìm kiếm thực để tìm cách hiểu toàn cho câu Con đường Song, điều tương đối Vì biểu diễn trạng thái để bao gồm thơng tin phần hay toàn đường 38 Các đặc trưng tốn (tt) Vai trị tri thức gì? Cần tri thức: Như tốn: “chơi cờ” Tri thức ~ luật để di chuyển hợp lệ, chế điều khiển, chiến lược điều khiển để tăng tốc tìm kiếm Cần nhiều tri thức Như tốn: Hiểu câu chuyện tạp chí Tri thức: nhiều, ghi tường minh khơng ghi câu chuyện 39 Vấn đề thiết kế CT tìm kiếm Sự tìm kiếm Tìm kiếm ~ duyệt cây, từ TT bắt đầu -> TT đích Cả tìm kiếm thường khơng xây dựng sẵn Cấu trúc đồ thị thường thay cho biểu diễn KGTT Các vấn đề Xác định hướng tìm (forward hay backward reasoning) Cách lựa chọn luật để áp dụng (matching) Cách biểu diễn nút (NODE) q trình tìm kiếm Các NODE đồ thị phát sinh nhiều lần, xem xét trước q trình duyệt ⇒ cần loại bỏ NODE lặp lại ⇒ Cần lưu lại NODE xét 40 Vấn đề thiết kế CT … Giải thuật kiểm tra NODE lặp lại (DFS): Xem xét tập NODE tạo ra, để xem NODE có chưa Nếu chưa thêm NODE vào đồ thị Nếu có: Thiết lập điểm mở rộng NODE tồn , NODE bỏ Nếu GT có lưu giữ đường tốt có cần xem xét xem đạt đến NODE đường tốt khơng, cập nhật lại đường tốt 41 BÀI TẬP Xét đồ thị trạng thái sau đây, với chiến lược tìm kiếm bên liệt kê với danh sách thứ tự nút duyệt qua: 13 10 14 1/ Tìm kiếm rộng (BFS) 2/ Tìm kiếm sâu (DFS) 3/ Tìm kiếm sâu với độ sâu 11 15 12 16 17 42 BÀI TẬP Giả sử P nút mục tiêu đồ thị bên Hãy liệt kê danh sách thứ tự nút duyệt qua ứng với chiến lược tìm kiếm A B E C F K L S T D G M N H O I P J Q N U 1/ Tìm kiếm rộng (BFS) 2/ Tìm kiếm sâu (DFS) 3/ Tìm kiếm sâu với độ sâu 43 ... tốn tìm kiếm Fully observable, deterministic single-belief-state problem Non-observable sensorless (conformant) problem Partially observable/non-deterministic contingency problem interleave search... (trạng thái đầu -> trạng thái đích) Bài tốn Trạng thái Biểu diễn bước tốn Trong trị chơi, tic-tac-toe, bàn cờ trạng thái X Trạng thái O O Trạng thái Trạng thái Bài toán (tt) Chuyển trạng thái, luật... E: Áp dụng luật để sinh TT Nếu TT TT đích thốt, trả TT Ngược lại: Đưa TT vào CUỐI Open 22 Breadth-First-Search (tt) Procedure Breath_first_search; BEGIN Open :=[start]; Close:=[ ]; WHILE (Open