Phát triển một mô hình biểu diễn tri thức hàm & Phương pháp giải quyết các vấn đề

Powerpoint Templates
Page 1
Phát triển một mô hình biểu diễn tri
thức hàm & Phương pháp giải quyết
các vấn đề
Học viên: Nguyễn Thị Ngọc Diễm
Hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Powerpoint Templates
Page 2
Nội dung
1.Mục tiêu của luận văn
2.Mô hình tri thức các đối tượng tính toán rút gọn
3.Vấn đề trên mô hình COKB rút gọn
4.Ứng dụng thiết kế hệ giải toán Hình học Không gian
5.Kết luận
Powerpoint Templates
Page 3
Nội dung
1.Mục tiêu của luận văn
2.Mô hình tri thức các đối tượng tính toán rút gọn
3.Vấn đề trên mô hình COKB rút gọn
4.Ứng dụng thiết kế hệ giải toán Hình học Không gian
5.Kết luận
Powerpoint Templates
Page 4
1. Mục tiêu luận văn
•
Về lý thuyết:
o
Đề tài tập trung nghiên cứu các thành phần của mô hình COKB liên quan tới khái niệm hàm.
o

Xây dựng và cải tiến thuật giải suy luận giải quyết một số vấn đề trên mô hình tri thức đó.
•
Về mặt thử nghiệm:
o
Xây dựng ứng dụng này sẽ giải các bài toán trong phạm vi miền tri thức hoat Hình học không gian nhằm hỗ trợ nhu cầu học tập
của học sinh Trung học Phổ thông.
o
Chương trình cho lời giải theo từng bước thể hiện quá trình suy luận.
o
Lời giải được đưa ra bởi các chương trình phù hợp với lời giải tự nhiên của con người.
Powerpoint Templates
Page 5
Nội dung
1.Mục tiêu của luận văn
2.Mô hình tri thức các đối tượng tính toán rút gọn
3.Vấn đề trên mô hình COKB rút gọn
4.Ứng dụng thiết kế hệ giải toán Hình học Không gian
5.Kết luận
Powerpoint Templates
Page 6
2. Mô hình tri thức các đối tượng tính toán rút gọn
•
Mô hình COKB rút gọn gồm 5 thành phần
(C, H, R, Funcs, Rules)
•
Trong đó:
o
C là tập các khái niệm của đối tượng tính toán, mỗi đối tượng có cấu trúc là một đối tượng tính toán
o
H là tập các quan hệ phân cấp trên C

o
R là tập các quan hệ trên C
o
Funcs là tập hợp các hàm Rules là tập hợp các luật
Powerpoint Templates
Page 7
Phân loại sự kiện
Mô hình COKB rút gọn sử dụng 12 loại sự kiện của mô hình COKB 6 thành phần.
Powerpoint Templates
Page 8
Đặc tả và nguyên tắc hoạt động của thành phần tri thức Hàm
Powerpoint Templates
Page 9
Phân loại hàm
Sau khi khảo sát các khái niệm, các tính chất và các đặc tính của hàm, đề tài nhận thấy có 2 dạng hàm như sau:
o
Dạng 1: Là các hàm không tự động xác định giá trị trả về của khi tập đối được xác định, mà phải nhờ đến các tính toán
bên ngoài hỗ trợ. Với loại hàm này, nội tại của hàm chỉ tồn tại các ràng buộc và các tính chất hàm.
o
Dạng 2: Là các hàm có thể tự động tính toán giá trị trả về của hàm khi xác định được các đối số. Với loại hàm này, nội
tại của hàm ngoài các ràng buộc và tính chất hàm thì có thêm một thủ tục tính toán để xác định giá trị trả về của hàm.
Powerpoint Templates
Page 10
Đặc tả hàm
Dựa vào phân loại hàm trình bày ở phần trên, đề tài phát biểu 2 cách đặc tả hàm tương ứng như sau:
Đặc tả hàm dạng 1
function-def ::= FUNCTION name;
ARGUMENT: argument-def+
RETURN: return-def;
[constraint]

[facts]
ENDFUNCTION;
Đặc tả hàm dạng 2
function-def ::= FUNCTION name;
ARGUMENT: argument-def+
RETURN: return-def;
[constraint]
[variables]
[statements]
ENDFUNCTION;
Powerpoint Templates
Page 11
Ví dụ/ cho hàm H= HinhChieu(A, P)
•
Tên hàm: HinhChieu
•
Các đối: A: Diem, P: MatPhang
•
Giá trị trả về kết quả: H: Diem
•
Các tính chất:
•

•
Thủ tục tích toán:
Bước 1: Xác định phương trình mp(P) có dạng: . Và tọa độ điểm A có dạng . Nếu P hoặc A chưa xác định thì dừng lại,
ngược lại chuyển sang bước 2.
Bước 2: Xác định (A, B, C) là vecto chỉ phương của đường AH.
Bước 3: Xác định là phương trình tham số của AH.
Bước 4: Thế d vào phương trình mp(P) để tìm t.

Bước 5: Thế t vào d để tìm tọa độ H.

Ta xác định được các thành phần của hàm như sau:
Powerpoint Templates
Page 12
Nguyên tắc hoạt động của hàm
•
Nguyên tắc hoạt động của dạng hàm thứ 1: Vì dạng hàm này được xác định dựa trên một luật, nên khi một luật xác định hàm được kích
hoạt thì hàm được kích hoạt. Hàm được kích hoạt sẽ đọc nội tại hàm và phát sinh các tính chất hàm (nếu có).
•
Nguyên tắc hoạt động của dạng hàm thứ 2: Hàm được kích hoạt dựa trên sự xác định của các đối số của hàm. Nghĩa là khi các đối số
trong hàm được xác định thì hàm sẽ được kích hoạt. Hàm được kích hoạt sẽ đọc nội tại hàm và phát sinh các tính chất hàm (nếu có).
Powerpoint Templates
Page 13
Nội dung
1.Mục tiêu của luận văn
2.Mô hình tri thức các đối tượng tính toán rút gọn
3.Vấn đề trên mô hình COKB rút gọn
4.Ứng dụng thiết kế hệ giải toán Hình học Không gian
5.Kết luận
Powerpoint Templates
Page 14
Mô hình bài toán
Mô hình bài toán COKB rút gọn gồm 3 tập sau:
(O, F) → G
•
O là tập hợp các C-Objects
•
F là tập hợp các sự kiện giữa các C-Objects
•

G là mục tiêu của bài toán
Powerpoint Templates
Page 15
Mô hình bài toán (cont)
Một mục tiêu của bài toán có thể là các loại sau đây:
•
Xác định hoặc tính giá trị của hàm liên quan đối các đối tượng
o
Hàm trả về giá trị số thực
o
Hàm trả về đối tượng cấp 1
•
Xem xét một quan hệ giữa các đối tượng.
Powerpoint Templates
Page 16
Thuật giải
Bước 1: Ghi nhận mô hình của bài toán bao gồm các đối tượng , các sự kiện đã có và các sự kiện mục tiêu oal.
Bước 2: Kiểm tra mục tiêu oal. Nếu được xác định thì chuyển qua bước 7.
Bước 3: Sử dụng các quy tắc heuristics để chọn dạng suy luận thích hợp nhằm phát sinh thêm sự kiện mới, các đối
tượng mới và đạt đến trạng thái mới của quá trình suy luận.
Bước 4: Nếu bước 3 không thành công thì sử dụng một dạng suy luận bất kì có thể áp dụng được nhằm phát sinh thêm
sự kiện mới, các đối tượng mới và đạt đến trạng thái mới của quá trình suy luận.

Powerpoint Templates
Page 17
•
Bước 5: Nếu ở bước 3 và bước 4 chọn được luật có thể áp dụng thì ta ghi nhận các thông tin của bước giải, ghi nhận đối
tượng mới vào tập hợp các đối tượng, ghi nhận các sự kiện mới vào tập các sự kiện đã biết và quay lại bước 2.
•
Bước 6: Nếu không tìm được luật hay dạng suy luận ở bước 3 và bước 4, thì ta kết luận: không tìm thấy lời giải cho bài

toán và dừng.
•
Bước 7: Rút gọn lời giải tìm được để có một lời giải tối ưu hơn bằng cách phân tích quá trình giải để xác định các sự
kiện mới cần thiết sau mỗi bước giải, từ đó loại bỏ các bước giải dư thừa.
•
Bước 8: Thể hiện lời giải.
Thuật giải
Powerpoint Templates
Page 18
Lưu đồ thuật toán tổng quát
Powerpoint Templates
Page 19
Thuật toán hợp nhất sự kiện
Powerpoint Templates
Page 20
Thuật toán cho các vấn đề kỹ thuật và các giải thuật tối ưu
•
Vì thế để hoàn thiện thuật giải tổng quát trên mô hình COKB rút gọn, ngoài những thuật toán cơ bản như thuật toán hợp nhất sự
kiện, thuật toán tìm luật áp dụng cho bài toán, các thuật toán xây dựng các bước giải thì đề tài tiến đến xây dựng những thuật toán
và một số kỹ thuật heuristics như sau:
o
Các quy tắc heuristics để chọn lựa bước giải thích hợp
o
Phương pháp giới hạn cơ sở tri thức áp dụng cho bài toán cụ thể
o
Phương pháp tìm thứ tự luật ưu tiên áp dụng
Powerpoint Templates
Page 21
Thuật toán kiểm tra và áp dụng một luật vào bài toán
Input: FactSet: Các sự kiện đang có của bài toán và luật r

Các ký hiệu: Hypos: Tập sự kiện giả thiết của luật r đang xét
Goals: Tập sự kiện kết luận của luật r đang xét
Output: Các sự kiện mới (nếu có) khi áp dụng luật r lên bài toán P
Bước 1: Xét khả năng áp dụng được của luật. Nếu áp dụng được luật (chỉ xét về cấu trúc của luật, chưa có sự hợp nhất cụ thể) thì chuyển sang bước 2. Ngược lại thì KẾT THÚC và xét luật tiếp
theo.
Bước 2: Dựa vào tập FactSet và tập sự kiện trong tập Hypos của luật, tạo các bảng dữ liệu tương ứng với từng sự kiện trong tập Hypos.
Bước 3: Sử dụng Sort Merge Join để thực hiện kết các các bảng sự kiện theo các cột chung (các đối tượng chung). Nếu kết quả bằng NULL thì luật không áp dụng được cho bài toán, KẾT
THÚC. Ngược lại thì luật hoàn toàn có thể áp dụng cho bài toán. Chuyển sang Bước 4.
Bước 4: Thay thế các đối tượng thực tế áp dụng trên luật đang xét và đưa các sự kiện trong phần Goals của luật vào tập FactSet (nếu sự kiện đó chưa có trong tập FactSet)
Bước 1: Xét khả năng áp dụng được của luật. Nếu áp dụng được luật (chỉ xét về cấu trúc của luật, chưa có sự hợp nhất cụ thể) thì chuyển sang bước 2. Ngược lại thì KẾT THÚC và xét luật tiếp
theo.
Bước 2: Dựa vào tập FactSet và tập sự kiện trong tập Hypos của luật, tạo các bảng dữ liệu tương ứng với từng sự kiện trong tập Hypos.
Bước 3: Sử dụng Sort Merge Join để thực hiện kết các các bảng sự kiện theo các cột chung (các đối tượng chung). Nếu kết quả bằng NULL thì luật không áp dụng được cho bài toán, KẾT
THÚC. Ngược lại thì luật hoàn toàn có thể áp dụng cho bài toán. Chuyển sang Bước 4.
Bước 4: Thay thế các đối tượng thực tế áp dụng trên luật đang xét và đưa các sự kiện trong phần Goals của luật vào tập FactSet (nếu sự kiện đó chưa có trong tập FactSet)
Powerpoint Templates
Page 22
Powerpoint Templates
Page 23
Phương pháp giới hạn cơ sở tri thức áp dụng cho bài toán cụ thể
Để giải một bài toán cụ thể, không cần thiết phải sử dụng tất cả các tri thức trong CSTT ban đầu. Thay vào đó chỉ cần sử dụng một CSTT con của CSTT ban đầu là đủ.
=> Đề tài đưa ra một phương pháp nhằm tìm kiếm một cơ sở tri thức sao cho vừa đủ để giải quyết bài toán nếu bài toán có thể giải được. Điều này sẽ hạn chế phát sinh ra
các sự kiện thừa và qua đó làm giảm thời gian tính toán.
•

Powerpoint Templates
Page 24
•
Gọi là bao đóng của tập sự kiện F trên cơ sở tri thức K.
Và là tập sự kiện giả thuyết của bài toán , là tập kết luận cần tìm.

•
Khi đó ta gọi là tập cơ sở tri thức vừa đủ đối với bài toán nếu
•
Tùy vào miền tri thức và bài toán cần giải quyết thì có chiến lược xây dựng cơ sở tri thức vừa đủ khác nhau.
Định nghĩa: Tập là tập các luật mà trong đó kết luận của mỗi luật có cấu trúc giống như sự kiện :
Định nghĩa: Tập là tập chứa các sự kiện giả thiết của tập mà có thể suy kết luận dạng:
•

Phương pháp giới hạn cơ sở tri thức áp dụng cho bài toán cụ thể (cont)
Powerpoint Templates
Page 25
Hình 3.3 Quá trình tìm tập cơ sở tri thức giới hạn áp dụng cho bài toán cụ thể
Phương pháp giới hạn cơ sở tri thức áp dụng cho bài toán cụ thể (cont)
Từ đó ta định nghĩa dãy đệ quy như sau: