Tiểu luận môn biểu diễn tri thức và suy luận TÌM HIỂU MẠNG TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC

 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
BÀI THU HOẠCH
BIỂU DIỄN TRI THỨC VÀ SUY LUẬN
Đề tài:
TÌM HIỂU MẠNG TÍNH TOÁN VÀ ỨNG DỤNG
GIẢI BÀI TOÁN HÓA HỌC
Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS ĐỖ VĂN NHƠN
Học viên thực hiện : TRỊNH NAM VIỆT
MSHV : CH1301115
MỤC LỤC
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 1
2014
Tháng 3/2014
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Mở đầu 2
I. Các phương pháp biểu diễn tri thức cơ bản 3
1. Logic mệnh đề và logic vị từ 3
2. Biểu diễn tri thức bằng luật dẫn 3
3. Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa 4
II. Mô hình biểu diễn tri thức COKB 5
1. Đối tượng tính toán (C-Object) 5
2. Mô hình cho một C-Object 6
3. Các thành phần của mô hình COKB 7
III. Mạng các đối tượng tính toán 8
1. Mạng con, đối tượng tính toán 9
2. Mạng các đối tượng tính toán 10
IV. Ứng dụng 13
1. Thiết kế cơ sở tri thức cho miền hóa học vô cơ 14
2. Thiết kế bộ suy diễn tự động của chương trình 15

3. Chương trình demo Hóa học 17
Kết luận 20
MỞ ĐẦU
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 2
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, có nhiều phương pháp để biểu diễn tri thức nhưng những
phương pháp này lại không hiệu quả trong việc biểu diễn và suy luận trên các tri thức phức tạp.
Phương pháp biểu diễn tri thức đóng vai trò quan trọng trong thiết kế hệ thống tri thức phức tạp
như hình học phẳng, hình học giải tích, vật lý, hóa học, sinh học…, nhưng nghững phương pháp
suy diễn hiện nay vẫn còn mang tính khái quát cao, chưa thể mô phỏng được lối tư duy của con
người. Trong thực tế, khi giải quyết một bài toán, chúng ta thường không tìm ngay một lời giải
mới mà trước tiên ta sẽ tìm những bài toán liên quan với bài toán ấy để từ đó có cách giải quyết
phù hợp. Trong bài viết này, em xin trình bày mô hình COKB (Computational Object Knowledge
Base), trong đó có sử dụng các bài toán mẫu như là các tri thức đã có sẵn về bài toán được đặt ra,
mô phỏng tối ưu hơn cho tri thức con người.
Cho các hợp chất hóa học ban đầu A,B,C…, dựa vào các phương trình phản ứng đã biết,
hãy điều chế ra hợp chất hóa học X từ những phương trình phản ứng trên. Bài toán đơn giản nếu
số lượng phương trình phản ứng là nhỏ. Nhưng với số lượng phương trình phản ứng là rất lớn thì
việc tìm ra những phương trình thích hợp để điều chế ra chất X là rất khó khăn. Từ lý do trên, áp
dụng giải bài toán điều chế dựa trên mô hình COKB.
Thông qua những buổi giảng dạy và hướng dẫn của thầy Đỗ Văn Nhơn, giúp em nắm được
kiến thức tổng quát và hiểu hơn về các mô hình biểu diễn tri thức và những ứng dụng hiện nay.
Do khả năng và kiến thức có hạn, nên bài viết còn nhiều sai sót. Em xin chân thành cảm ơn thầy
đã giảng dạy và hướng dẫn để hoàn thành bài viết này.
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 3
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
I. Các phương pháp biểu diễn tri thức cơ bản
1. Logic mệnh đề và logic vị từ
Dạng biểu diễn tri thức cổ điển nhất trong máy tính là logic, với 2 dạng phổ biến
là logic mệnh đề và logic vị từ. Cả 2 dạng này đều dùng ký hiệu để biểu diễn tri thức

và các toán tử áp lên các ký hiệu để suy luận logic. Logic đã cung cấp cho các nhà
nghiên cứu những công cụ hình thức để biểu diễn và suy luận tri thức. Các phép tóan
logic được sử dụng phổ biến của dạng là: and ( Λ ), or ( V ), not ( ~ ) và phép kéo theo
( → ), tương đương ( ≡ ).
Kiểu biểu diễn tri thức vị từ giống như hàm trong các ngôn ngữ lập trình, đối
tượng tri thức là tham số của hàm, giá trị mệnh đề chính là kết quả của hàm.
Biểu diễn tri thức bằng mệnh đề gặp khó khăn là không thể can thiệp vào cấu trúc
của một mệnh đề → đưa ra khái niệm lượng từ, vị từ. Với vị từ có thể biểu diễn tri
thức dưới dạng các mệnh đề tổng quát.
2. Biểu diễn tri thức bằng luật dẫn
Phương pháp biểu diễn tri thức bằng luật dẫn được phát minh bởi Newell và Simon, trong
lúc hai ông đang cố gắng xây dựng một hệ giải bài toán tổng quát. Đây là một kiểu biểu diễn tri
thức có cấu trúc. Ý tưởng cơ bản là tri thức có thể được cấu trúc bằng một cặp giả thiết và kết
luận dưới dạng: nếu <giả thiết> thì <kết luận>. Đây là dạng biểu diễn tri thức rất phổ biến. Mô
hình biểu diễn tri thức dạng này thường bao gồm: tập các ký hiệu mô tả các sự kiện (có cấu trúc
đơn giản) và tập luật dẫn. Trong đó phần giả thiết và kết luận của luật là tập các sự kiện. Mỗi sự
kiện được mô tả có cấu trúc đơn giản như (tên đối tượng - thuộc tính - giá trị). Ví dụ: quả cam –
màu vàng.
Ph ng pháp suy lu n trong cách bi u di n tri th c d ng này là s d ng suyươ ậ ể ễ ứ ạ ử ụ
di n ti n và suy di n lùiễ ế ễ :
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 4
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Suy di n ti n: là quá trình suy lu n xu t phát t m t s s ki n ban u, xácễ ế ậ ấ ừ ộ ố ự ệ đầ
nh các s ki n có th c sinh ra t s ki n này“ ”đị ự ệ ể đượ ừ ự ệ .
Suy di n lùi: là quá trình suy lu n ng c xu t phát t m t s s ki n ban u,ễ ậ ượ ấ ừ ộ ố ự ệ đầ
ta tìm ki m các s ki n ã sinh ra s ki n này. M t ví d th ng g p trong th c t“ ”ế ự ệ đ ự ệ ộ ụ ườ ặ ự ế
là xu t phát t các tình tr ng c a máy tính, t ó ta ch n oán xem máy tính ã bấ ừ ạ ủ ừ đ ẩ đ đ ị
h ng hóc âuỏ ở đ .
Các lu t có u i m là d hi u nên d dàng dùng trao i v i ng i dùng.ậ ư đ ể ễ ể ễ để đổ ớ ườ
Có th d dàng xây d ng c c ch suy lu n và gi i thích t các lu t. Ngòai ra,ể ễ ự đượ ơ ế ậ ả ừ ậ

các lu t cậ đượ bi u di n theo mô hình này th ng c l p nhau nên vi c c p nh tể ễ ườ độ ậ ệ ậ ậ
lu t, ậ hi u ch nh và b o trì h trì h th ng thu n l i. Tuy nhiên, t nh ng c i mệ ỉ ả ệ ệ ố ậ ợ ừ ữ đặ đ ể
trong cách bi u di n tri th c d ng này t o nên uể ễ ứ ạ ạ ư i m thì nó c ng t o ra các khuy tđ ể ũ ạ ế
i m đ ể sau: chính vì các s ki n có c u trúc n gi n, trong khi tri th c c a m t sự ệ ấ đơ ả ứ ủ ộ ố
lĩnh v c l i tr u t ngự ạ ừ ượ và ph c t p, các khái ni m c a lĩnh v c có quan h ràngứ ạ ệ ủ ự ệ
bu c l n ộ ẫ nhau nên mô hình bi u di n này không th hi n cể ễ ể ệ đượ h t t t c nh ng y uế ấ ả ữ ế
t tr u ố ừ t ngượ ó.đ
3. Bi u di n tri th c b ng m ng ng ngh aể ễ ứ ằ ạ ữ ĩ
Mạng ngữ nghĩa là một phương pháp biểu diễn tri thức dùng đồ thị. Trong đó nút biểu diễn
đối tượng, và cung biểu diễn quan hệ giữa các đối tượng.
Động vật có vú
Con mèo
lông
trên cạn
có
sống
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 5
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
đuôi
có
là
Hình 1: Ví dụ về mạng ngữ nghĩa
Người ta có thể mở rộng mạng ngữ nghĩa bằng cách thêm các nút và nối chúng vào đồ thị.
Các nút mới ứng với các đối tượng bổ sung. Thông thường có thể mở rộng mạng ngữ nghĩa theo
ba cách:
- Thêm một đối tượng tương tự
- Thêm một đối tượng đặc biệt hơn
- Thêm một đối tượng tổng quát hơn
Cơ chế suy diễn thực hiện theo thuật toán “loang” đơn giản:
Bước 1: Kích hoạt những đỉnh hình tròn đã cho ban đầu (những yếu tố đã có giá trị).

Bước 2: Lặp lại bước sau cho đến khi kích hoạt được tất cả những đỉnh ứng với những yếu tố cần tính
hoặc không thể kích hoạt được bất kỳ đỉnh nào nữa.
Nếu một đỉnh hình chữ nhật có cung nối với n đỉnh hình tròn mà n-1 đỉnh hình tròn đã được kích
hoạt thì kích hoạt đỉnh hình tròn còn lại (và tính giá trị đỉnh còn lại này thông qua công thức ở đỉnh
hình chữ nhật).
II. Mô hình bi u di n tri th c COKBể ễ ứ
1. Đối tượng tính toán (C-Object)
Trong nhiều vấn đề giải toán dựa trên tri thức ta thường đề cập đến các đối tượng khác
nhau và mỗi đối tượng có cấu trúc bao gồm một số thuộc tính với những quan hệ nhất định.
Những quan hệ này giúp ta thực hiện sự suy diễn, tính toán và giải một số bài toán suy diễn-tính
toán trên các thuộc tính của đối tượng. Ví dụ: trong giải toán hình học, một tam giác với các
thuộc tính như 3 cạnh, 3 góc trong, diện tích, nửa chu vi, bán kính vòng tròn ngoại tiếp, v.v …
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 6
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
cùng với các công thức liên hệ giữa các thuộc tính đó sẽ cho ta một cấu trúc của một đối tượng
như thế. Theo cách tiếp cận hướng đối tượng trong biểu diễn tri thức và giải toán, chúng ta tích
hợp vào cấu trúc đối tượng trên một số hành vi giải toán nhất định để tạo ra một đối tượng. Dựa
trên các đối tượng này, nhiều bài toán khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng mạng các đối
tượng. Cách biểu diễn này có thể được áp dụng một cách có hiệu quả trong các hệ giải toán,
chẳng hạn như các hệ giải các bài toán hình học. So với các phương pháp được trình bày ở trên,
cách mô hình này tỏ ra có nhiều ưu điểm, đặc biệt là khả năng biểu diễn hầu như toàn bộ tri thức
và các dạng bài toán tổng quát thuận tiện cho việc phát triển các thuật toán giải tự động và cung
cấp những lời giải tự nhiên và phù hợp với cách nghĩ và viết của con người. Ngoài ra, nó còn
giúp ích cho việc thiết kế và cài đặt phần cơ sở tri thức cũng như ngôn ngữ qui ước để đặc tả bài
toán.
Định nghĩa 1: Ta gọi một đối tượng tính toán (C-Object) là một đối tượng O có cấu trúc
bao gồm:
(1) Một danh sách các thuộc tính Attr(O) = {x
1
, x

2
, , x
n
} trong đó mỗi thuộc tính lấy giá trị
trong một miền xác định nhất định, và giữa các thuộc tính ta có các quan hệ thể hiện qua các sự
kiện, các luật suy diễn hay các công thức tính toán.
(2) Các hành vi liên quan đến sự suy diễn và tính toán trên các thuộc tính của đối tượng hay
trên các sự kiện như:
 Xác định bao đóng của một tập hợp thuộc tính A ⊂ Attr(O), tức là đối tượng O có khả
năng cho ta biết tập thuộc tính lớn nhất có thể được suy ra từ A trong đối tượng O.
 Xác định tính giải được của bài toán suy diễn tính toán có dạng A → B với A ⊂ Attr(O)
và B ⊂ Attr(O). Nói một cách khác, đối tượng có khả năng trả lời câu hỏi rằng có thể
suy ra được các thuộc tính trong B từ các thuộc tính trong A không.
 Thực hiện các tính toán
 Thực hiện việc gợi ý bổ sung giả thiết cho bài toán
 Xem xét tính xác định của đối tượng, hay của một sự kiện
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 7
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
2. Mô hình cho một C-Object
Một C-Object có thể được mô hình hóa bởi một bộ:
(Attrs, F, Facts, Rules)
Trong đó: Attrs là tập hợp các thuộc tính của đối tượng, F là tập hợp các quan hệ suy diễn
tính toán, Facts là tập hợp các tính chất hay các sự kiện vốn có của đối tượng, và Rules là tập hợp
các luật suy diễn trên các sự kiện liên quan đến các thuộc tính cũng như liên quan đến bản thân
đối tượng.
Ví dụ: Đối tượng (C-Object) thuộc loại “TAM_GIAC” được biểu diễn theo mô hình trên
gồm có:
 Attrs = { GocA, GocB, GocC, a, b, c, ha, hb, hc, ma, mb, mc, pa, pb, pc, S, p, R, r,
ra, rb, rc }
 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}, }
3. Các thành phần của mô hình COKB
Mô hình cơ sở tri thức của các đối tượng tính toán (mô hình COKB) gồm 6 thành
phần:
(C, H, R, Ops, Funcs, Rules)
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 8
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Trong đó,
(1) C là tập hợp các khái niệm về C-Object.
(2) H là tập hợp các quan hệ phân cấp giữa các loại đối tượng.
(3) R là tập hợp các khi niệm về các loại quan hệ trên C-Object.
(4) Ops là tập hợp các toán tử.
(5) Funcs là tập hợp các hàm.
(6) Rules là tập hợp các luật.
Trong mô hình này mỗi đối tượng tính toán (C-Object) có cấu trúc và được phân cấp dựa
trên các thiết lập của đối tượng.
Ngoài ra, mô hình này có 11 loại sự kiện sau:
- Sự kiện loại 1: Sự kiện thông tin loại của đối tượng.
- Sự kiện loại 2: Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính của
đối tượng.
- Sự kiện loại 3: Sự kiện về tính xác định của một đối tượng hay của một thuộc tính của
đối tượng thông qua biểu thức hằng.
- Sự kiện loại 4: Sự kiện về sự bằng nhau của một đối tượng hay một thuộc tính của đối
tượng với một đối tượng hay một thuộc tính khác.
- Sự kiện loại 5: Sự kiện về sự phụ thuộc giữa các đối tượng và các thuộc tính của các

đối tượng thông qua một công thức tính toán hay một đẳng thức theo các đối tượng hay
các thuộc tính.
- Sự kiện loại 6: Sự kiện về một quan hệ trên các đối tượng hay trên các thuộc tính của
các đối tượng.
- Sự kiện loại 7: Sự kiện về tính xác định của một hàm.
- Sự kiện loại 8: Sự kiện về tính xác định của một hàm thông qua một biểu thức hằng.
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 9
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
- Sự kiện loại 9: Sự kiện về sự bằng nhau giữa một đối tượng với một hàm.
- Sự kiện loại 10: Sự kiện về sự bằng nhau giữa một hàm với một hàm khác.
- Sự kiện loại 11: Sự kiện về sự phụ thuộc của một hàm theo các hàm hay các đối tượng
khác thông qua một công thức tính toán.
Mô hình biểu diễn này sử dụng cách tiếp cận hướng đối tượng để biểu diễn tri thức. Do đó,
sử dụng mô hình này giúp dễ thiết kế các mô hình cho những ứng dụng cụ thể vá thiết kế các giải
thuật.
III. Mạng các đối tượng tính toán
1. Mạng con, đối tượng tính toán
Là một dạng biểu diễn tri thức về các vấn đề tính toán và được áp dụng một cách có hiệu
quà để giải quyết một số dạng bài tóan. Mỗi mạng tính tóan là một mạng ngữ nghĩa chứa các
biến và những quan hệ có thể cài đặt sử dụng cho việc tính toán.
Một mạng tính toán (M,F) được gọi là một mạng con của mạng tính toán (M’,F’) nếu thỏa
các điều kiện sau đây :
(1) M ⊆ M’,
(2) F ⊆ F’,
(3) M(f) ⊆ M’(f), với mọi f∈ F.
Đối với mỗi đối tượng tính toán O, có một tập biến và một tập các quan hệ tương ứng. Tập
các biến và tập các quan hệ của đối tượng O lần lượt được ký hiệu là M(O), F(O). Từ đó ta có thể
viết :
O = ( M(O), F(O) )
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 10

 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Ngoài ra đối tượng tính toán, giả sử là O, còn có khả năng đáp ứng lại một số thông điệp
yêu cầu từ bên ngoài. Trong các khả năng đó của đối tượng tính toán ta có thể kể đến những
điểm sau đây :
(1) Xác định bao đóng (trong đối tượng O) của một tập A ⊆ M(O).
(2) Xác định tính giải được của một bài toán A → B,
trong đó A ⊆ M(O), B ⊆ M(O).
(3) Tìm một lời giải tốt cho bài toán A → B trên mạng ( M(O), F(O) ),
trong đó A ⊆ M(O), B ⊆ M(O).
2. Mạng các đối tượng tính toán
Mạng các đối tượng tính toán bao gồm một tập hợp các đối tượng tính toán :
O = {O
1
,O
2
, , O
n
}
và một tập hợp các quan hệ tính toán :
F = {f
1
,f
2
, , f
m
}.
Đặt :
M(f
i
) = tập hợp các biến có liên quan với nhau bởi quan hệ f

i.
M(F) = .
M(O) = .
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 11
M(f
i
i 1
m
)
=

M(O
i
i 1
n
)
=

 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
M là tập hợp những biến được xem xét trên mạng, kể cả các biến thuộc
các tập M(f
i
).
M
i
= M ∩ M(O
i
),i=1,2, , m.
Theo cách ký hiệu trên, M
i

là tập hợp những biến của đối tượng O
i
được xem xét trên mạng
các đối tượng tính toán. Ngoài ra ta còn có :
⊇ M ⊇ ,
hay M(O) ⊇ M ⊇ M(F).
Mô hình biểu diễn tri thức dạng này cho phép ta thực hiện tính toán các biến của một hay
hiều đối tượng dựa trên tập biến của các đối tượng khác.
Thuật toán: Thuật toán tìm một lời giải cho bài toán A → B trên mạng các đối tượng tính
toán (O, F) có tập biến được xem xét là M.
Nhập : Mạng các đối tượng tính toán (O,F), với tập biến là M,
tập giả thiết A ⊆ M,
tập biến cần tính B ⊆ M.
Xuất : lời giải cho bài toán A → B.
1. Solution ← empty; // Solution là dãy các quan hệ giữa các đối tượng
// hay các đối tượng sẽ áp dụng
2. if B ⊆ A then
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 12
M(O
i
i 1
n
)
=

M(f
i
i 1
m
)

=

 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
begin
Solution_found ← true; // khi bài toán là giải được
goto 5;
end
else
Solution_found ← false;
3. Repeat
Ao ← A;
Chọn ra một f ∈ F;
while not Solution_found and (chọn được f) do
begin
if ( f đối xứng and 0 < Card (M(f) \ A) ≤ r(f) ) or
( f không đối xứng and ∅ ≠ M(f) \ A ⊆ v(f) ) then
begin
A ← f(A);
Solution ← Solution ∪ {f};
end;
if B ⊆ A then
Solution_found ← true;
Chọn ra một f ∈ F;
end; // { while }
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 13
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Until Solution_found or (A = Ao);
4. if not Solution_found then
begin
Chọn ra một O

i
∈ O (theo thứ tự ưu tiên đã nói ở trên) sao cho
O
i
(A) ≠ A;
if (chọn được O
i
) then
begin
A ← O
i
(A);
Solution ← Solution ∪ { O
i
};
if (B ⊆ A) then
begin
Solution_found ← true;
goto 5;
end;
else
goto 3;
end;
end;
5. if not Solution_found then
Bài toán không có lời giải;
else
Solution là một lời giải;
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 14
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn

IV. Ứng dụng
Chúng ta biết rằng trong hóa học, việc xem xét các phản ứng hóa học là một trong những
vấn đề quan trọng. Về mặt tri thức người ta đã biết được nhiều chất và các phản ứng hóa học có
thể chuyển hóa từ một số chất này thành các chất khác. Ta có thể xem tri thức đó như một mạng
tính toán mà mỗi phản ứng là một quan hệ của mạng. Và áp dụng để giải 2 loại bài toán sau:
- Nhận diện loại phương trình phản ứng?
- Cho một số chất, hỏi có điều chế được một vài chất nào đó không?
- Tìm các phương trình phản ứng để biểu diễn dãy các biến hóa sau:
Zn → ZnO → ZnSO
4
1. Thiết kế cơ sở tri thức cho miền hóa học vô cơ
Tri thức được mô hình hóa bằng mô hình COKB gồm 4 thành phần:
(C, H, Funcs, Rules)
1.1. Tập C - tập hợp các khái niệm đối tượng
Tập C bao gồm các khái niệm: “Axit”, “Bazơ”, “Muối”, “Oxit”, “Kim loại”
- “Axit”: phân tử axit gồm có một hay nhiều nguyên tử H liên kết gốc axit.
- “Bazơ”: phân tử bazơ gồm có một nguyên tử kim loại liên kết với một hay
nhiều nhóm OH.
- “Muối”: phân tử muối gồm có một hay nhiều nguyên tử kim loại liên kết với
một hay nhiều gốc axit.
1.2. Tập H - tập hợp các quan hệ phân cấp giữa các loại đối tượng
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 15
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
- “Axit có oxi” và “Axit không có oxi” là các khái niệm của “Axit”.
- “Bazơ tan” và “Bazơ không tan” là các khái niệm của “Bazơ”.
- “Muối trung hòa” và “Muối axit” là các khái niệm của “Muối”.
1.3. Tập Funcs - tập hợp các hàm
Cân bằng phương trình phản ứng hóa học.
1.4. Tập Rules – tập hợp các luật
Các loại phản ứng hóa học cơ bản:

- “Axit” + “Bazơ” → “Muối” + “Nước”.
- “Kim loại kiềm” + “Nước” → “Bazơ” + H
2
2. Thiết kế bộ suy diễn tự động của chương trình
Về mặt tri thức người ta đã biết được nhiều chất và các phản ứng hóa học có thể chuyển
hóa từ một số chất này thành các chất khác. Ta có thể xem tri thức đó như một mạng tính toán mà
mỗi phản ứng là một quan hệ của mạng.
(O, F, G)
Bài toán 1

: Viết phương trình phản ứng (PTPU) biểu diễn các biến hóa sau:
Zn → ZnO → ZnSO
4
Mô hình bài toán:
O = { [Zn, ZnO, ZnSO
4
] }
F = { tập các phương trình phản ứng hóa học }
G = {}
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 16
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
Bài toán 2

: Từ lưu huỳnh (S) và nước (H
2
O) ta có thể điều chế được axit sunfuaric
(H
2
SO
4

) không ?
Mô hình bài toán:
O = { [S, H
2
O ? H
2
SO
4
] }
F = { tập các phương trình phản ứng hóa học }
G = {}
Bài toán 3

: Viết các PTPU để thực hiện các biến hóa theo các sơ đồ sau đây:
ZnS → SO
2
→ H
2
SO
4
ZnS → ZnO → ZnCl
2
Mô hình bài toán:
O = { [ZnS, SO
2
, H
2
SO
4
], [ZnS, ZnO, ZnCl

2
] }
F = { tập các phương trình phản ứng hóa học }
G = {}
Bài toán 4

: Hoàn thành các phương trình phản ứng sau:
Mg + H
2
SO
4
→ . . .
Fe(OH)
3
+ H
2
SO
4
→ . . .
K
2
CO
3
+ H
2
SO
4
→ . . .
Ba(NO
3

)
2
+ H
2
SO
4
→ . . .
Mô hình bài toán:
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 17
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
O = { [Mg + H
2
SO
4
= …],
[Fe(OH)
3
+ H
2
SO
4
= …],
[K
2
CO
3
+ H
2
SO
4

= …],
[Ba(NO
3
)
2
+ H
2
SO
4
= …] }
F = { tập các phương trình phản ứng hóa học }
G = {}
Bài toán 5

: Viết PTPU theo các sơ đồ sau:
FeS + ? → FeCl
2
+ ?
CuSO
4
+ ? → ? + Na
2
SO
4
Mô hình bài toán:
O = { [FeS + ? = FeCl
2
+ ?],
[CuSO
4

+ ? = ? + Na
2
SO
4
] }
F = { tập các phương trình phản ứng hóa học }
G = {}
3. Chương trình demo Hóa học
Chương trình được xây dựng trên môi trường Visual studio 2010, ngôn ngữ C#. Sau đây là
hình ảnh chương trình và chạy thử một số bài toán ở trên:
- Viết phương trình phản ứng (PTPU) biểu diễn các biến hóa (dạng bài tập 1, 3)
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 18
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
- Từ lưu huỳnh (S) và nước (H
2
O) ta có thể điều chế được axit sunfuaric (H
2
SO
4
)
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 19
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
- Hoàn thành các phương trình phản ứng (dạng bài tập 4)
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 20
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
- Viết PTPU theo các sơ đồ (dạng bài tập 5)
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 21
 Biểu diễn tri thức & Suy luận PGS.TS Đỗ Văn Nhơn
KẾT LUẬN
Qua bài vi t trên cho chúng ta có cái nhìn khái quát v các ph ng pháp bi uế ề ươ ể

di n tri th c.V i mô hình COKB là m t mô hình r t t t cho vi c bi u di n các tri th cễ ứ ớ ộ ấ ố ệ ể ễ ứ
c a con ng i, c bi t là các tri th c v Toán h c, V t lý, Hóa h c H n n a, sủ ườ đặ ệ ứ ề ọ ậ ọ ơ ữ ự
m r ng c a mô hình COKB b ng vi c thêm b t các thành ph n i t ng m t cáchở ộ ủ ằ ệ ớ ầ đố ượ ộ
d dàng phù h p v i t ng bài toán c th .ễ để ợ ớ ừ ụ ể
Trong ch ng trình demo Hóa h c trên, em ch d ng l i m c c b n do th iươ ọ ỉ ừ ạ ở ứ ơ ả ờ
gian có h n. Quá trình suy di n tìm ra c các ph ng trình ph n ng c n choạ ễ để đượ ươ ả ứ ầ
quá trình i u ch , nh ng các ph ng trình ó ch a c t i u (ph n ng t ti nđ ề ế ư ươ đ ư đượ ố ư ả ứ đắ ề
trong th c t , ch a nh n ra c ch t k t t a ). H ng phát tri n c a ch ng trìnhự ế ư ậ đượ ấ ế ủ ướ ể ủ ươ
là:
- T i u c ph ng trình ph n ng c n cho quá trình i u ch .ố ư đượ ươ ả ứ ầ đ ề ế
- K th a phát tri n thành bài toán Nh n bi t ch t hóa h c.ế ừ để ể ậ ế ấ ọ
Tài li u tham kh o chính:ệ ả
1.PSG.TS. Đỗ Văn Nhơn. Bài giảng Biểu diễn tri thức và ứng dụng, 2013.
2. GS.TSKH. Hoàng Kiếm & PSG.TS. Đỗ Văn Nhơn, Mạng tính toán và ứng dụng, Tạp chí
Tin học và điều khiển học, T.13, S.3(1997)
CH1301115 – Trịnh Nam Việt  Page 22