giáo trình các hệ cơ sở tri thức

1
Chương 1
T
ỔNG QUAN
1.1.
M
Ở
Đ
ẦU
Các khác bi
ệt giữa các hệ c
ơ s
ở tri thức (CSTT) v
à các
chương tr
ình truy
ền thống nằm ở cấu trúc. Trong các ch
ương
trình truy
ền thống, cách thức xử lý hay h
ành vi c
ủa ch
ương
trình
đ
ã
đư
ợc ấn định sẵn qua các d
òng l

ệnh của ch
ương
trình
d
ựa tr
ên m
ột thuật giải đ
ã
đ
ịnh sẵn. Trong các hệ CSTT, có hai
ch
ức năng tách biệt nhau, tr
ư
ờng hợp đ
ơn gi
ản có hai khối: khối
tri th
ức hay c
òn
đư
ợc gọi l
à
c
ơ
s
ở tri thức
, và kh
ối điều khiển
hay còn
đư

ợc gọi l
à
đ
ộng c
ơ suy di
ễn
. V
ới các hệ thống phức
t
ạp, bản thân động c
ơ suy di
ễn cũng có thể l
à m
ột hệ CSTT
ch
ứa các si
êu tri th
ức (tri thức về cách sử dụng tri thức khác).
Vi
ệc tách biệt giữa tri thức khỏi các c
ơ ch
ế điều khiển giúp
ta d
ễ d
àng thêm vào các tri th
ức mới trong tiến tr
ình phát tri
ển
m
ột ch

ương tr
ình.
Đ
ây là
đ
i
ểm t
ươ
ng t
ự của
đ
ộng c
ơ
suy di
ễn
trong m
ột hệ CSTT v
à não b
ộ con ng
ư
ời (điều khiển xử lý), l
à
không đ
ổi cho d
ù hành vi c
ủa cá nhân có thay đổi theo kinh
nghi
ệm v
à ki
ến thức mới nhận

đư
ợc.
Gi
ả sử một chuy
ên gia dùng các chương tr
ình tru
y
ền thống
đ
ể hỗ trợ công việc h
àng ngày, s
ự thay đổi h
ành vi c
ủa ch
ương
trình yêu c
ầu họ phải biết cách c
ài đ
ặt ch
ương tr
ình. Nói cách
khác, chuyên gia ph
ải l
à m
ột lập tr
ình viên chuyên nghi
ệp. Hạn
ch
ế n
ày

đư
ợc giải quyết khi các chuy
ên gia ti
ếp cận sử dụn
g các
2
h
ệ CSTT. Trong các hệ CSTT, tri thức đ
ư
ợc biểu diễn t
ư
ờng
minh ch
ứ không nằm ở dạng ẩn nh
ư trong các chương tr
ình
truy
ền thống. Do vậy có thể thay đổi các CSTT, sau đó các
đ
ộng c
ơ suy di
ễn sẽ l
àm vi
ệc tr
ên các tri th
ức mới đ
ư
ợc cập
nh
ật nhằm thực hiệ

n yêu c
ầu mới của chuy
ên gia.
1.2. CƠ S
Ở TRI THỨC
Cơ s
ở tri thức có nhiều dạng khác nhau: trong ch
ương 2,
chúng ta s
ẽ t
ìm hi
ểu các dạng biểu diễn tri thức nh
ư mô h
ình
đ
ối t
ư
ợng
-
thu
ộc tính
-
giá tr
ị, thuộc tính
-
lu
ật dẫn
,
m
ạng ngữ

ngh
ĩa
,
frame
. Tri th
ức cũng
có th
ể ở dạng không chắc chắn,
m
ập mờ. Trong ch
ương 4, chúng ta s
ẽ thảo luận về hệ số chắc
ch
ắn trong các luật của hệ CSTT MYCIN, v
à chương 9 s
ẽ
nghiên c
ứu cách áp dụng các luật mờ trong các
h
ệ thống mờ
.
1.3. Đ
ỘNG C
Ơ SUY DI
ỄN
Các CSTT đ
ều có động c
ơ suy
di
ễn để tiến h

ành các suy
di
ễn nhằm tạo ra các tri thức mới dựa tr
ên các s
ự kiện, tri thức
cung c
ấp từ ngo
ài vào và tri th
ức có sẵn trong hệ CSTT.
Đ
ộng c
ơ suy di
ễn thay đổi theo độ phức tạp của CSTT. Hai
ki
ểu suy diễn chính trong động c
ơ suy di
ễn l
à
suy
di
ễn tiến
và
suy di
ễn l
ùi
.
Các h
ệ CSTT l
àm vi
ệc theo cách đ

ư
ợc điều khiển bởi dữ
li
ệu (data driven) sẽ dựa v
ào các thông tin s
ẵn có (các sự kiện
cho trư
ớc) v
à t
ạo sinh ra các sự kiện mới đ
ư
ợc suy diễn. Do vậy
không th
ể đoán đ
ư
ợc kết quả. Cách tiếp cận n
à
y đư
ợc sử dụng
cho các bài toán di
ễn dịch với mong mỏi của ng
ư
ời sử dụng l
à
3
h
ệ CSTT sẽ cung cấp các sự kiện mới. Ngo
ài ra còn có cách
đi
ều khiển theo mục ti

êu nh
ằm h
ư
ớng đến các kết luận đ
ã có và
đi t
ìm các d
ẫn chứng để kiểm định tính đúng đắn của kết luận
đó. Các ki
ểu suy diễn n
ày s
ẽ đ
ư
ợc thảo luận chi tiết trong
chương 3.
1.4. CÁC H
Ệ CHUY
ÊN GIA
Các h
ệ chuy
ên gia là m
ột loại hệ CSTT đ
ư
ợc thiết kế cho
m
ột lĩnh vực ứng dụng cụ thể. Ví dụ các hệ chuy
ên gia đ
ể cấu
hình m
ạng máy tính, các hệ chẩn đoán hỏng hóc

đư
ờng dây
đi
ện thoại… Hệ chuy
ên gia làm vi
ệc nh
ư m
ột chuy
ên gia th
ực
th
ụ v
à có th
ể cung cấp các ý kiến t
ư v
ấn hỏng hóc dựa tr
ên kinh
nghi
ệm của chuy
ên gia đ
ã
đư
ợc đ
ưa vào h
ệ chuy
ên gia. H
ệ
chuyên gia có các thành ph
ần c
ơ b

ản sau:
(1) B
ộ giao tiếp ngôn ngữ
t
ự nhi
ên
(2) Đ
ộng c
ơ suy di
ển
(3) Cơ s
ở tri thức
(4) Cơ ch
ế giải thích WHY
-
HOW
(5) B
ộ nhớ l
àm vi
ệc
(6) Ti
ếp nhận tri thức
B
ộ phận giải thích sẽ trả lời hai câu hỏi l
à WHY và HOW,
câu h
ỏi WHY nhằm mục đích cung cấp các lý lẽ để thuyết phục
ngư
ời sử dụng
đi theo con đư

ờng suy diễn của hệ chuy
ên gia.
Câu h
ỏi HOW nhằm cung cấp các giải thích về con đ
ư
ờng m
à
h
ệ chuy
ên gia s
ử dụng để mang lại kết quả.
4
Hình 1.1
. Các thành ph
ần của hệ chuy
ên gia
1.5. H
Ệ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH
Khái ni
ệ
m h
ệ hỗ trợ ra quyết định đ
ư
ợc đề xuất bởi Michael
S. Scott Morton vào nh
ững năm 1970. Hệ hỗ trợ ra quyết định
có:
B
ộ xử lý ngôn
ng

ữ tự nhi
ên
Gi
ải thích
C
ơ
s
ở
tri th
ứ
c
S
ự kiện
Lu
ật
Đ
ộng c
ơ
suy di
ễn
Tìm ki
ếm
Đ
i
ề
u khi
ể
n
Vùng nh
ớ l

àm
vi
ệc
Ti
ế
p nh
ậ
n tri th
ứ
c
Ngư
ời
chuyên
gi
a
5

Ph
ần mềm máy tính

Ch
ức năng hỗ trợ ra quyết định

Làm vi
ệc với các b
ài toán có c
ấu trúc yếu

Ho
ạt động theo cách t

ương tác v
ới ng
ư
ời d
ùng

Đư
ợc
trang b
ị nhiều mô h
ình phân tích và mô hình d
ữ
li
ệu
H
ệ hỗ trợ quyết định có các tính chất:

Hư
ớng đến các quyết định cấp cao của các nh
à lãnh
đ
ạo

Tính uy
ển chuyển, thích ứng với ho
àn c
ảnh v
à ph
ản ứng
nhanh


Do ngư
ời d
ùng kh
ởi động v
à ki
ểm soát

Ngoài vi
ệc c
ung c
ấp các dạng hỗ trợ quyết định th
ư
ờng
g
ặp, hệ quyết định c
òn
đư
ợc trang bị khả năng trả lời
các câu h
ỏi để giai quyết các tính huống d
ư
ới dạng câu
h
ỏi “if
-
then”
Trong chương 6, chúng ta s
ẽ t
ìm hi

ểu các hệ hỗ trợ ra quyết
đ
ịnh.
1.6. H
Ệ GIẢI B
ÀI TOÁN
M
ạn
g tính toán là m
ột dạng biểu diễn tri thức, mỗi mạng
tính toán là m
ột mạng ngữ nghĩa chứa các biến v
à nh
ững quan
h
ệ có thể c
ài đ
ặt v
à s
ử dụng đ
ư
ợc cho việc tính toán. Mạng tính
toán g
ồm một tập hợp các biến c
ùng v
ới một tập các quan hệ
(ch
ẳng hạn các công
th
ức) tính toán giữa các biến. Trong ứng

6
d
ụng cụ thể mỗi biến v
à giá tr
ị của nó th
ư
ờng gắn liền với một
khái ni
ệm cụ thể về sự vật, mỗi quan hệ thể hiện một sự tri thức
v
ề sự vật. Nhờ mạng tính toán có thể biểu diễn tri thức tính toán
dư
ới dạng các đối t
ư
ợ
ng m
ột cách tự nhi
ên và g
ần gũi đối với
cách nhìn và ngh
ĩ của con ng
ư
ời khi giải quyết các vấn đề tính
toán liên quan đ
ến một số khái niệm về các đối t
ư
ợng, chẳng
h
ạn nh
ư các tam giác, t

ứ giác, h
ình bình hành, hình ch
ữ nhật
Sau đó phát tri
ển các thuật g
i
ải tr
ên m
ạng tính toán để hỗ trợ
ti
ến tr
ình gi
ải các b
ài toán.
1.7. TI
ẾP THU TRI THỨC
Nhu c
ầu t
ìm ki
ếm các tri thức từ dữ liệu của một lĩnh vực cụ
th
ể l
à m
ột nhu cầu bắt buộc khi xâydựng các hệ CSTT. Một số
bài toán đ
ã có s
ẵn tri thức, tuy vậy có nhiều lĩ
nh v
ực rất khó
phát hi

ện các tri thức. Do vậy cần phát triển các kỹ thuật cho
phép ti
ếp nhận tri thức từ dữ liệu. Máy học l
à m
ột trong các
nghiên c
ứu giúp tạo ra tri thức từ dữ liệu. Trong ch
ương 7, m
ột
s
ố thuật giải học tr
ên cây đ
ịnh danh, thuật giải quy
n
ạp ILA
đư
ợc tr
ình bày nh
ằm hỗ trợ tiến tr
ình phân tích d
ữ liệu v
à t
ạo ra
tri th
ức.
1.8. TÍCH H
ỢP CÁC HỆ CSTT V
À CÁC H
Ệ QUẢN
TR

Ị CSDL
Có th
ể áp dụng c
ơ ch
ế CSTT v
à cơ ch
ế lập luận để nâng cao
các kh
ả năng cung cấp thông tin của các CSDL hiện có. Một ví
d
ụ ti
êu bi
ểu l
à trong CSDL v
ề h
ành trình c
ủa các con t
àu xu
ất
phát t
ừ cảng. Dựa tr
ên các thông tin lưu tr
ữ trong CSDL về giờ
xu
ất phát v
à các quy lu
ật hải h
ành có th
ể rút ra vị trí hiện tại của
7

con tàu. Rõ ràng
đi
ều n
ày không th
ể l
àm đư
ợc với các câu lệnh
SQL truy
ền thống. Tuy vậy khi đ
ưa các lu
ật suy diễn v
ào
CSDL, có th
ể dễ d
àng t
ạo sinh th
êm thông tin d
ựa tr
ên các s
ự
ki
ện cung cấp, các dữ liệu đang đ
ư
ợc l
ưu tr
ữ trong CSDL v
à
các lu
ật, c
ơ ch

ế suy diễn trong CSTT.
1.9. H
Ệ THỐNG ĐIỀU KHIỂN MỜ
Trong ch
ươ
ng 9
s
ẽ tr
ình bày các khái ni
ệm li
ên quan đ
ến
t
ập mờ nh
ư
khái ni
ệm tập mờ v
à hàm thành viên, lu
ật mờ v
à
suy di
ễn mờ, các th
ành ph
ần của một hệ thống mờ từ giai đoạn
gi
ải mờ, lập luận mờ, giai đoạn từ tập mờ chuyển sang trị r
õ.
M
ột số ứng dụng của các hệ thống
đi

ều khiển mờ đ
ư
ợc tr
ình
bày bao g
ồm tập các tập mờ, h
àm thành viên, lu
ật mờ v
à các
ti
ến tr
ình c
ủa hệ thống điều khiển mờ.
8
Chương 2
BI
ỂU DIỄN TRI THỨC
2.1. M
Ở
Đ
ẦU
Vi
ệc biễu diễn tri thức
đ
óng vai trò h
ết sức quan trọng trong
vi
ệc khẳng
đ
ịnh khả n

ă
ng
gi
ải quyết vấn
đ
ề của một hệ c
ơ
s
ở tri
th
ức.
Đ
ể hiểu r
õ
đ
i
ều n
ày, ta hãy tìm hi
ểu về mối li
ên h
ệ giữa
tri th
ức
,
l
ĩnh vực
và
bi
ểu diễn tri thức
.

Tri th
ức l
à s
ự hiểu biết về một vấn
đ
ề n
ào
đ
ó, ví d
ụ hiểu biết
v
ề y khoa. Tuy nhi
ên, trong th
ực tế, tri thức củ
a m
ột hệ chuy
ên
gia th
ư
ờng gắn liền với một lĩnh vực xác
đ
ịnh, chẳng hạn nh
ư
hi
ểu biết về các c
ă
n b
ệnh nhiễm tr
ùng máu. M
ức

đ
ộ hỗ trợ
(thành công) c
ủa một hệ chuy
ên gia ph
ụ thuộc v
ào mi
ền hoạt
đ
ộng của nó. Thế nh
ư
ng, cách th
ức tổ chức các tri thức nh
ư
th
ế
nào s
ẽ quyết
đ
ịnh lĩnh vực hoạt
đ
ộng của chúng. Với cách biểu
di
ễn hợp lý, ta có thể giải quyết các vấn
đ
ề
đư
a vào theo các
đ
ặc

tính có liên quan
đ
ến tri thức
đ
ã có.
2.2. CÁC LO
ẠI TRI THỨC
D
ựa v
ào cách th
ức con ng
ư
ời giải quyết vấn
đ
ề, các nh
à
nghiên c
ứu
đ
ã xây d
ựng các kỹ thuật
đ
ể biểu diễn các dạng tri
th
ức khác nhau tr
ên máy tính. M
ặc d
ù v
ậy, không một kỹ thuật
riêng l

ẻ n
ào có th
ể giải thích
đ
ầy
đ
ủ c
ơ
ch
ế tổ chức tri thức
trong các ch
ươ
ng trình máy tính.
Đ
ể giải quyết vấn
đ
ề, chúng ta
9
ch
ỉ chọn dạng biểu
di
ễn n
ào thích h
ợp nhất. Sau
đ
ây là các d
ạng
bi
ểu diễn tri thức th
ư

ờng gặp.
Tri th
ức thủ tục
mô t
ả cách thức giải quyết một vấn
đ
ề.
Lo
ại tri thức n
ày
đư
a ra gi
ải pháp
đ
ể thực hiện một công việc
nào
đó
. Các d
ạng tri thức thủ tục ti
êu bi
ểu th
ư
ờng l
à các lu
ậ
t,
chi
ến l
ư
ợc, lịch tr

ình, và th
ủ tục.
Tri th
ức khai báo
cho bi
ết một vấn
đ
ề
đư
ợc thấy nh
ư
th
ế
nào. Lo
ại tri thức n
ày bao g
ồm các phát biểu
đơ
n gi
ản, d
ư
ới
d
ạng các khẳng
đ
ịnh logic
đú
ng ho
ặc sai. Tri thức khai báo
c

ũng có thề l
à m
ột danh sách các khẳng
đ
ịn
h nh
ằm mô tả
đ
ầy
đ
ủ h
ơ
n v
ề
đ
ối t
ư
ợng hay một khái niệm khái niệm n
ào
đ
ó.
Siêu tri th
ức
mô t
ả
tri th
ức về tri thức
. Lo
ại tri thức n
ày

giúp l
ựa chọn tri thức thích hợp nhất trong số các tri thức khi
gi
ải quyết một vấn
đ
ề. Các chuy
ên gia s
ử dụng tri thức n
ày
đ
ể
đ
i
ều chỉnh hiệu quả giải quyết vấn
đ
ề bằng cách h
ư
ớng các lập
lu
ận về miền tri thức có khả n
ă
ng h
ơ
n c
ả.
Tri th
ức heuristic
mô t
ả các “
m

ẹo
”
đ
ể dẫn dắt tiến tr
ình l
ập
lu
ận. Tri thức heuristic c
òn
đư
ợc gọi l
à
tri th
ức nông cạn
do
không b
ảm
đ
ảm ho
àn toàn ch
ính xác v
ề kết quả giải quyết vấn
đ
ề. Các chuy
ên th
ư
ờng d
ùng các tri th
ức khoa học nh
ư

s
ự kiện,
lu
ật, … sau
đ
ó chuy
ển chúng th
ành các tri th
ức heuristic
đ
ể
thu
ận tiện h
ơ
n trong vi
ệc giải quyết một số b
ài toán.
Tri th
ức có cấu trúc
mô t
ả tri thức theo cấu t
rúc
.
Lo
ại tri
th
ức n
ày mô t
ả mô h
ình t

ổng quan hệ thống theo quan
đ
i
ểm của
chuyên gia, bao g
ồm khái niệm, khái niệm con, v
à các
đ
ối
t
ư
ợng; diễn tả chức n
ă
ng và m
ối li
ên h
ệ giữa các tri thức dựa
theo c
ấu trúc xác
đ
ịnh.
10
2.3. CÁC K
Ỹ THUẬT BIỄU DIỄN TRI THỨC
P
h
ần n
ày trình bày các k
ỹ thuật phổ biến nhất
đ

ể biểu diễn
tri th
ức, bao gồm:

B
ộ ba
Đ
ối t
ư
ợng
-
Thu
ộc tính
-
Giá tr
ị

Các lu
ật dẫn

M
ạng ngữ nghĩa

Frame

Logic.
2.3.1. B
ộ ba
Đ
ối t

ư
ợng
-
Thu
ộc tính
-
Giá tr
ị
C
ơ
ch
ế tổ chức nhận thức của con ng
ư
ời th
ư
ờng
đư
ợc xây
d
ựng
d
ựa tr
ên các
s
ự kiện
(fact), xem nh
ư
các
đơ
n v

ị c
ơ
b
ản
nh
ất. Một sự kiện l
à m
ột dạng tri thức khai báo. Nó cung cấp
m
ột số hiểu biết về một biến cố hay một vấn
đ
ề n
ào
đ
ó.
M
ột sự kiện có thể
đư
ợc d
ùng
đ
ể xác nhận giá trị của một
thu
ộc tính xác
đ
ịnh của một
vài
đ
ối t
ư

ợng. Ví dụ, mệnh
đ
ề “quả
bóng màu
đ
ỏ” xác nhận “
đ
ỏ” l
à giá tr
ị thuộc tính “m
àu” c
ủa
đ
ối
t
ư
ợng “quả bóng”. Kiểu sự kiện n
ày
đư
ợc gọi l
à b
ộ ba
Đ
ối
t
ư
ợng
-
Thu
ộc tính

-
Giá tr
ị (O
-
A
-
V
–
Object
-
Attribute
-
Value).
Hình 2.1.
Bi
ểu diễn tri thức theo bộ ba O
-
A
-
V
Đ
ối t
ư
ợng
Thu
ộc tính
Giá tr
ị
Gh
ế

Nâu
Màu
11
M
ột O
-
A
-
V là m
ột loại mệnh
đ
ề phức tạp. Nó chia một phát
bi
ểu cho tr
ư
ớc th
ành ba ph
ần ri
êng bi
ệt:
đ
ối t
ư
ợng, thuộc tính,
giá tr
ị thuộc tính. H
ình 2.1 minh h
ọa cấu trúc bộ ba O
-
A

-
V.
Trong các s
ự kiện O
-
A
-
V, m
ột
đ
ối t
ư
ợng có
th
ể có nhiều
thu
ộc tính với các kiểu giá trị khác nhau. H
ơ
n n
ữa một thuộc
tính c
ũng có thể có một hay nhiều giá trị. Chúng
đư
ợc gọi l
à các
s
ự kiện
đơ
n tr
ị

(single
-
valued) ho
ặc
đ
a tr
ị
(multi
-
valued).
Đ
i
ều
này cho phép các h
ệ tri thức linh
đ
ộng trong việc b
i
ểu diễn các
tri th
ức cần thiết.
Các s
ự kiện không phải lúc n
ào c
ũng bảo
đ
ảm l
à
đ
úng hay

sai v
ới
đ
ộ chắc chắn ho
àn toàn. Ví th
ế, khi xem xét các sự kiện,
ng
ư
ời ta c
òn s
ử dụng th
êm m
ột khái niệm l
à
đ
ộ tin cậy
. Ph
ươ
ng
pháp truy
ền thống
đ
ể quản lý thông tin k
hông ch
ắc chắn l
à s
ử
d
ụng nhân tố chắc chắn CF (certainly factor). Khái niệm n
ày

b
ắt
đ
ầu từ hệ thống MYCIN (khoảng n
ă
m 1975), dùng
đ
ể trả lời
cho các thông tin suy lu
ận. Khi
đ
ó, trong s
ự kiện O
-
A
-
V s
ẽ có
thêm m
ột giá trị xác
đ
ịnh
đ
ộ tin cậy của nó l
à CF.
Ngoài ra, khi các s
ự kiện mang tính “nhập nhằng”, việc biểu
di
ễn tri thức cần dựa v
ào m

ột kỹ thuật, gọi l
à logic m
ờ (do
Zadeh
đư
a ra n
ă
m 1965). Các thu
ật ngữ nhập nhằng
đư
ợc thể
hi
ện, l
ư
ợng hoá trong
t
ập mờ
.
2.3.2. Các lu
ật dẫn
Lu
ật l
à c
ấu trúc tri thức d
ù
ng
đ
ể li
ên k
ết thông tin

đ
ã
bi
ết
v
ới các thông tin khác giúp
đư
a ra các suy lu
ận, kết luận từ
nh
ững thông tin
đ
ã
bi
ết.
Trong h
ệ thống dựa tr
ên các lu
ật, ng
ư
ời ta thu thập các tri
th
ức lĩnh vực trong một tập v
à l
ư
u chúng trong c
ơ
s
ở tri thức
12

c
ủa hệ thống. H
ệ thống d
ùng các lu
ật n
ày cùng v
ới các thông
tin trong b
ộ nhớ
đ
ể giải b
ài toán. Vi
ệc xử lý các luật trong hệ
th
ống dựa tr
ên các lu
ật
đư
ợc quản lý bằng một module gọi l
à
b
ộ
suy di
ễn
.
2.3.2.1. Các d
ạng luật c
ơ
b
ản

Các lu
ật thể hiện tri thức có thể
đư
ợc phân
lo
ại theo loại tri
th
ức. V
à nh
ư
v
ậy, có các lớp luật t
ươ
ng
ứng với dạng tri thức
nh
ư
quan h
ệ
, khuy
ến cáo, h
ư
ớng dẫn, chiến l
ư
ợc, v
à heuristic.
Các ví d
ụ sau minh họa cho các loại luật.

Quan h

ệ
IF
Bình
đ
i
ện hỏng
THEN
Xe s
ẽ không khởi
đ
ộng
đư
ợc

L
ời khuy
ê
n
IF
Xe không kh
ởi
đ
ộng
đư
ợc
THEN
Đ
i b
ộ


H
ư
ớng dẫn
IF
Xe không kh
ởi
đ
ộng
đư
ợc
AND
H
ệ thống nhi
ên li
ệu tốt
THEN
Ki
ểm tra hệ thống
đ
i
ện

Chi
ến l
ư
ợc
IF
Xe không kh
ởi
đ

ộng
đư
ợc
THEN
Đ
ầu ti
ên hãy ki
ểm tra hệ thống nhi
ên li
ệu, sau
đó
ki
ểm tra hệ thống
đ
i
ện
13
Các lu
ật cũng có thể
đư
ợc phân loại theo cách thức giải
quy
ết vấn
đ
ề.
Đ
i
ển h
ình theo phân lo
ại n

ày các lu
ật theo cách
th
ức diễn giải, chẩn
đ
oán, và thi
ết kế.

Di
ễn giải
IF
Cao 1m65
AND
N
ặng 65 kg
THEN
Phát tri
ển b
ình th
ư
ờng

Ch
ẩn
đ
oán
IF
S
ốt cao
AND

Ho nhi
ều
AND
H
ọng
đ
ỏ
THEN
Viêm h
ọng

Thi
ết kế
IF
Cao 1m75
AND
Da s
ẫm
THEN
Ch
ọn áo vải sáng
AND
Ch
ọn tấm vải khổ 1m40
2.3.2.2. M
ở rộng cho các luật
Trong m
ột số áp dụng cần thực hiện c
ùng m
ột phép toán

trên m
ột tập hay các
đ
ối t
ư
ợng giống nhau. Lúc
đó
c
ần các
lu
ật
có bi
ến
.
Ví d
ụ
IF
X là nhân viên
14
AND
Tu
ổi của X > 65
THEN
X có th
ể nghỉ h
ư
u
Khi m
ệnh
đ

ề phát biểu về sự kiện, hay bản thân sự kiện có
th
ể không chắc chắn, ng
ư
ời ta d
ùng h
ệ số chắc chắn CF. Luật
thi
ết lập quan hệ không chính xác giữa các
s
ự kiện giả thiết v
à
k
ết luận
đư
ợc gọi l
à
lu
ật không chắc chắn
.
Ví d
ụ
IF
L
ạm phát CAO
THEN
H
ầu nh
ư
ch

ắc chắn l
ãi su
ất sẽ CAO
Lu
ật n
ày
đư
ợc viết lại với giá trị CF có thể nh
ư
sau:
IF
L
ạm phát cao
THEN
Lãi su
ất cao, CF = 0,8
D
ạng luật tiếp theo l
à
si
êu lu
ật
-
m
ột luật với chức n
ă
ng mô
t
ả cách thức d
ùng các lu

ật khác. Si
êu lu
ật sẽ
đư
a ra chi
ến l
ư
ợc
s
ử dụng các luật theo lĩnh vực chuy
ên d
ụng, thay v
ì
đư
a ra
thông tin m
ới.
Ví d
ụ
IF
Xe không kh
ởi
đ
ộng
AND H
ệ thống
đ
i
ện l
àm vi

ệc b
ình th
ư
ờng
T
HEN Có th
ể sử dụng các luật li
ên quan
đ
ến hệ thống
đ
i
ện
Qua kinh nghi
ệm, các chuy
ên gia s
ẽ
đ
ề ra một
t
ập các luật
áp d
ụng cho một b
ài toán cho tr
ư
ớc. Ví dụ tập luật trong hệ
th
ống chẩn
đ
oán h

ỏng hóc xe ô tô.
Đ
i
ều n
ày giúp gi
ải quyết các
tr
ư
ờng hợp m
à khi
ch
ỉ với các luật ri
êng, ta không th
ể lập luận
và gi
ải quyết cho một vấn
đ
ề.
15
Hình 2.2.
T
ập các luật li
ên quan
đ
ến việc hỏng xe
M
ột nhu cầu
đ
ặt ra trong các hệ thống tri thức l
à s

ự hợp tác
gi
ữa các chuy
ên gia. Trên ph
ươ
ng di
ện t
ổ chức hệ thống, ta có
th
ể sử dụng một cấu trúc
đư
ợc gọi l
à
b
ảng
đ
en
, dùng
đ
ể li
ên k
ết
thông tin gi
ữa các luật tách biệt, thông qua các module với các
nhi
ệm vụ tách biệt. Dạng hệ thống n
ày
đư
ợc Erman
đư

a ra l
ần
đ
ầu ti
ên vào n
ă
m 1980 áp d
ụng cho hệ chuy
ên g
ia hi
ểu biết
ti
ếng nói HEARSAY
-
II.
2.3.3. M
ạng ngữ nghĩa
M
ạng
ng
ữ
ngh
ĩa l
à m
ột ph
ươ
ng pháp bi
ểu diễn tri thức d
ùng
đ

ồ thị trong
đó
nút bi
ểu diễn
đ
ối t
ư
ợng v
à cung bi
ểu diễn quan
h
ệ giữa các
đ
ối t
ư
ợng.
Hình 2.3.
“S
ẻ l
à Chim” th
ể
hi
ện tr
ên m
ạng ngữ nghĩa
S
ẻ
Cánh
LÀ
CÓ

Chim
Bay
DI
-
CHUY
ỂN
Ch
ẩn đoán hỏng hóc xe ôtô
Ch
ẩn đoán hệ thống điện
Ch
ẩn đoán hệ thống xăng dầu
Acquy
B
ộ sạc
Ch
ế ho
à khí
Xăng d
ầu
16
Ng
ư
ời ta có thể nới rộng mạng ngữ nghĩa bằng cách th
êm
các nút và n
ối chúng v
ào
đ
ồ thị. Các nút mới ứng với các

đ
ối
t
ư
ợng bổ sung. Thông th
ư
ờng có thể nới rộng mạng ngữ nghĩa
theo ba cách:
1.
Thêm m
ột
đ
ối t
ư
ợng t
ươ
ng t
ự
2.
Thêm m
ột
đ
ối
t
ư
ợng
đ
ặc biệt h
ơ
n

3.
Thêm m
ột
đ
ối t
ư
ợng tổng quát h
ơ
n
Th
ứ nhất
, thêm “Cánh c
ụt” thể hiện một loại chim mới.
Th
ứ
hai
, thêm “Chip” c
ũng có nghĩa nó l
à con “S
ẻ” v
à
đ
ồng thời l
à
“Chim”.
Th
ứ ba
, có th
ể
đư

a ra
đ
ối t
ư
ợng tổng quát nh
ư
“Con
v
ật”. Lúc n
ày, không nh
ữn
g có th
ể biết
đư
ợc rằng “Chim l
à Con
v
ật”, m
à còn bi
ết “Chip thở bằng không khí”.
Hình 2.4.
Phát tri
ển mạng ngữ nghĩa
DI
-
CHUY
ỂN
DI
-
CHU

Y
ỂN
TH
Ở
CÓ
LÀ
LÀ
LÀ
LÀ
Chim
Chip
S
ẻ
Con
v
ật
Không
khí
Cánh
Bay
Cánh
c
ụt
Đ
i
17
Tính ch
ất quan trọng của mạng ngữ nghĩa l
à tính k
ế thừa.

Nó cho phép các nút
đư
ợc bổ sung sẽ nhận các thông
tin c
ủa
các nút
đ
ã có tr
ư
ớc, v
à cho phép mã hóa tri th
ức một cách dễ
dàng.
Đ
ể minh họa cho tính kế thừa của mạng ngữ nghĩa, h
ãy xét
m
ột câu hỏi tr
ên
đ
ồ thị. Chẳng hạn tại nút “Chim”, ng
ư
ời ta
mu
ốn hỏi con “Chip” hoạt
đ
ộng nh
ư
th
ế n

ào? Thông qua cung
ho
ạt
đ
ộng ng
ư
ời ta biết
đư
ợc nó bay.
Hình 2.5.
Các b
ư
ớc thực hiện phép toán tr
ên m
ạng ngữ nghĩa
2.3.4. Frame
M
ột trong các kỹ thuật biểu diễn tri thức l
à dùng frame, phát
tri
ển từ khái niệm
l
ư
ợc
đ
ồ
. M
ột l
ư
ợc

đ
ồ
đư
ợc coi l
à kh
ối tri
th
ức
đ
i
ển h
ình v
ề khái niệm hay
đ
ối t
ư
ợng n
ào
đ
ó, và g
ồm cả tri
th
ức thủ tục lẫn tri thức mô tả.
Bay
Bay
Di chuy
ển ra sao?
Di chuy
ển ra sao?
DI

-
CHUY
ỂN
Bay
Di chuy
ển ra sao?
Ng
ư
ời d
ùng
Chim
Bay
Bay
Di chuy
ển ra sao?
Ng
ư
ời d
ùng
Chip
S
ẻ
DI
-
CHUY
ỂN
Chim
Bay
18
Theo

đ
ịnh nghĩa của Minsky (1975), th
ì frame là c
ấu trúc
d
ữ liệu
đ
ể thể hiện tri thức
đ
a d
ạng về khái niệm hay
đ
ối t
ư
ợng
nào
đ
ó.
Hình 2.6.
C
ấu trúc frame
M
ột frame có h
ình th
ức nh
ư
b
ảng mẫu, nh
ư
t

ờ khai cho
phép ng
ư
ời ta
đ
i
ền các ô trống. Cấu trúc c
ơ
b
ản của frame có
tên
đ
ối t
ư
ợng
đư
ợc thể hiện trong frame, có các tr
ư
ờng thuộc
tính c
ủa
đ
ối t
ư
ợng. Mỗi thuộc tính có một ng
ă
n
đ
ể nhập
d

ữ liệu
riêng. Các thu
ộc tính v
à giá tr
ị thuộc tính tạo n
ên danh sách các
m
ệnh
đ
ề O
-
A
-
V, cho phép th
ể hiện
đ
ầy
đ
ủ về
đ
ối t
ư
ợng.
M
ột
frame l
ớp
th
ể hiện các tính chất tổng quát của tập các
đ

ối t
ư
ợng chung. Chẳng hạn ng
ư
ời ta cần mô tả các tính chất
t
ổng quát
nh
ư
bay, có cánh, s
ống tự do,… của cả lo
ài chim.
Đ
ể mô tả một biểu diễn của frame lớp, ta d
ùng m
ột dạng
frame khác, g
ọi l
à
frame th
ể hiện
. Khi t
ạo ra thể hiện của một
l
ớp, frame n
ày k
ế thừa tính chất v
à giá tr
ị của lớp. Có thể thay
đ

ổi giá trị
đ
ể ph
ù h
ợp
v
ới biễu diễn cụ thể. Thậm chí, ta cũng có
th
ể th
êm các tính ch
ất khác
đ
ối với frame thể hiện.
PHI
ẾU
Đ
I
ỂM
H
ọ t
ên:
Đ
ịa chỉ:
Môn
Đ
i
ểm
V
ật lý
Toán


Tên frame:
L
ớp:
Thu
ộc tính:
Thu
ộc tính 1
Giá tr
ị 1
Thu
ộc tính 2
Giá tr
ị 2

…
…
…
19
C
ũng nh
ư
tính ch
ất kế thừa giữa các
đ
ối t
ư
ợng trong mạng
ng
ữ nghĩa, frame thể hiện nhận giá trị kế thừa từ frame lớp. Khi

t
ạo một frame thể hiện, ng
ư
ời ta khẳng
đ
ịnh frame
đ
ó là th
ể
hi
ện của một frame lớp. Khẳng
đ
ịnh n
ày cho phép nó k
ế thừa
các thông tin t
ừ frame lớp.
Hình 2.7.
Nhi
ều mức của frame mô tả quan hệ phức tạp h
ơ
n
Ngoài các frame l
ớp
đơ
n gi
ản v
à các th
ể hiện gắn với nó,
ng

ư
ời
ta có th
ể tạo ra cấu trúc frame phức tạp. Ví dụ, d
ùng c
ấu
trúc phân c
ấp các frame
đ
ể mô tả thế giới lo
ài chim. C
ấu trúc
này t
ổ chức khái niệm về chim theo các mức trừu t
ư
ợng khác
nhau. Frame
ở mức cao mang thông tin chung về tất cả lo
ài
chim. M
ức giữa có
frame l
ớp con, mang thông tin
đ
ặc th
ù h
ơ
n
c
ủa nhóm chim. Mức cuối c

ùng là frame th
ể hiện, ứng với
đ
ối
t
ư
ợng cụ thể.
2.3.5. Logic
D
ạng biểu diễn tri thức cổ
đ
i
ển nhất trong máy tính l
à logic,
v
ới hai dạng phổ biến l
à logic m
ệnh
đ
ề v
à logic v
ị từ. Cả hai kỹ
Chim
Chim s
ẻ
V
ịt
Chim c
ảnh
Y

ểng
V
ẹt
V
ịt c
ò
S
ẻ nh
à
S
ẻ
đ
ồng
20
thu
ật n
ày
đ
ều d
ùng
ký hi
ệu
đ
ể thể hiện tri thức v
à các
toán t
ử
áp
lên các ký hi
ệu

đ
ể suy luận logic. Logic
đ
ã cung c
ấp cho các
nhà nghiên c
ứu một công cụ h
ình th
ức
đ
ể biểu diễn v
à suy lu
ận
tri th
ức.
Phép toán
AND
OR
NOT
Kéo theo
T
ươ
ng
đươ
ng
Kí hi
ệu

,


,


,

,


,


,


B
ảng 2.1.
Các phép toán logic và các ký hi
ệu sử dụng
2.3.5.1. Logic m
ệnh
đ
ề
Logic m
ệnh
đ
ề biểu diễn v
à l
ập luận với các mệnh
đ
ề toán

h
ọc. Mệnh
đ
ề l
à m
ột câu nhận giá trị hoặc
đ
úng ho
ặc sai. Giá trị
này g
ọi l
à chân tr
ị của mệnh
đ
ề. Lo
gic m
ệnh
đ
ề gán một biến
ký hi
ệu v
ào m
ột mệnh
đ
ề, ví dụ A = “Xe sẽ khởi
đ
ộng”.
Khi c
ần kiểm tra trị chân trị của câu tr
ên trong bài toán s

ử
d
ụng logic mệnh
đ
ề, ng
ư
ời ta kiểm tra giá trị của A. Nhiều b
ài
toán s
ử dụng logic mệnh
đ
ề
đ
ể thể hiện tri thức v
à gi
ải vấn
đ
ề.
Bài toán lo
ại n
ày
đư
ợc
đư
a v
ề b
ài toán x
ử lý các luật, mỗi phần
gi
ả thiết v

à k
ết luận của luật có thể có nhiều mệnh
đ
ề.
Ví d
ụ
IF
Xe không kh
ởi
đ
ộng
đư
ợc

A
AND
Kho
ảng cách từ nh
à
đ
ến chỗ l
àm là xa

B
THEN
S
ẽ trễ giờ l
àm

C

Lu
ật
trên có th
ể biểu diễn lại nh
ư
sau:
A

B

C
.
Các phép toán quen thu
ộc tr
ên các m
ệnh
đ
ề
đư
ợc cho trong
b
ảng 2.2.
21
A
B

A
A

B

A

B
A

B
A

B
T
T
F
T
T
T
T
F
T
T
F
T
T
F
T
F
F
F
T
F
F

F
F
T
F
F
T
T
B
ảng 2.2.
B
ảng chân trị, với các giá trị
Đ
úng (T), Sai (F)
2.3
.5.2. Logic v
ị từ
Logic v
ị từ l
à s
ự mở rộng của logic mệnh
đ
ề nhằm cung cấp
m
ột cách biểu diễn r
õ h
ơ
n v
ề tri thức. Logic vị từ d
ùng ký hi
ệu

đ
ể biểu diễn tri thức.
Logic v
ị từ, cũng giống nh
ư
logic m
ệnh
đ
ề, d
ùng các ký
hi
ệu
đ
ể thể hiện tri thức. Những ký hi
ệu n
ày g
ồm
h
ằng số
,
v
ị
t
ừ
,
bi
ến
và
hàm
.

a.
H
ằng số:
Các h
ằng số d
ùng
đ
ể
đ
ặt t
ên các
đ
ối t
ư
ợng
đ
ặc
bi
ệt hay thuộc tính. Nh
ìn chung, các h
ằng số
đư
ợc ký hiệu
b
ằng chữ viết th
ư
ờng, chẳng hạn
an
,
bình

,
nhi
ệt
đ
ộ
. H
ằng
s
ố
an
có th
ể
đư
ợc d
ùng
đ
ể thể hiện
đ
ối t
ư
ợng
A
n
, m
ột
ng
ư
ời
đ
ang xét.

b.
V
ị từ:
M
ột mệnh
đ
ề hay sự kiện trong logic vị từ
đư
ợc chia
thành hai ph
ần l
à
v
ị từ
và
tham s
ố
. Tham s
ố thể hiện một
hay nhi
ều
đ
ối t
ư
ợng của mệnh
đ
ề; c
òn m
ệnh
đ

ề d
ùng
đ
ể
kh
ẳng
đ
ịnh về
đ
ối t
ư
ợng. Chẳng hạn mệnh
đ
ề “Nam thích
Mai” vi
ết
theo v
ị từ sẽ có dạng:
thích(nam, mai)
22
V
ới cách thể hiện n
ày, ng
ư
ời ta d
ùng t
ừ
đ
ầu ti
ên, t

ức
“thích”, làm v
ị từ. Vị từ cho biết quan hệ giữa các
đ
ối số
đ
ặt
trong ngo
ặc.
Đ
ối số l
à các ký hi
ệu thay cho các
đ
ối t
ư
ợng
c
ủa b
ài toán. Theo quy
ư
ớc chuẩn, ng
ư
ời ta
dùng các ch
ữ
th
ư
ờng
đ

ể thể hiện các
đ
ối số.
c.
Bi
ến:
Các bi
ến d
ùng
đ
ể thể hiện các lớp tổng quát của các
đ
ối t
ư
ợng hay thuộc tính. Biến
đư
ợc viết bằng các ký hiệu
b
ắt
đ
ầu l
à ch
ữ in hoa. Nh
ư
v
ậy, có thể d
ùng v
ị từ có biến
đ
ể

th
ể hiện nhiều vị từ t
ươ
ng t
ự.
Ví
d
ụ
Có hai m
ệnh
đ
ề t
ươ
ng t
ự “Nam thích Mai” v
à “B
ắc
thích Cúc”. Hai bi
ến X, Y d
ùng trong m
ệnh
đ
ề
thích(X, Y).
Các bi
ến nhận giá trị sẽ
đư
ợc thể hiện qua X=Nam, Bắc;
Y=Mai, Cúc. Trong phép toán v
ị từ ng

ư
ời ta d
ùng bi
ến nh
ư
đ
ối số của biểu thức vị từ hay của
hàm.
d.
Hàm:
Logic v
ị từ cũng cho phép d
ùng ký hi
ệu
đ
ể biểu diễn
hàm. Hàm mô t
ả một ánh xạ từ các thực thể hay một tập hợp
đ
ến một phần tử duy nhất của tập hợp khác. Ví dụ, các h
àm
sau
đâ
y
đư
ợc
đ
ịnh nghĩa nhằm trả về một giá trị xác
đ
ịnh:

cha(s
ơ
n) = d
ũng
m
ẹ(
s
ơ
n) = an
e.
Phép toán:
Logic v
ị từ cũng d
ùng các phép toán nh
ư
logic
m
ệnh
đ
ề.
Ví d
ụ
thích(X,Y) AND thích(Z,Y)
-
>

thích(X,Z).
23
Vi
ệc lập luận theo cách không h

ình th
ức
đ
òi h
ỏi một khả
n
ă
ng rút ra
đư
ợc kết luận từ các sự kiện
đ
ã có. Vi
ệc lấy ra thông
tin m
ới
t
ừ các thông tin
đ
ã bi
ết v
à các lu
ật l
à tr
ọng tâm của lập
lu
ận trong các hệ chuy
ên gia. Quá trình l
ập luận
đư
ợc h

ình th
ức
hoá trong bài toán suy lu
ận.