Biêu diễn tri thức có cấu trúc

Chương 7: Biểu diễn tri
thức có cấu trúc

1


Nội dung
Semantic Nets – Mạng ngữ nghĩa
Frames – Khung

2


Semantic Nets – Mạng ngữ nghĩa
Mạng ngữ nghĩa là một ñồ thị ñịnh hướng gồm tập nút và
tập cung/cạnh, trong ñó,
Mỗi nút có ñánh nhãn ñể biểu diễn một ñối tượng.
Mỗi cạnh ñường mũi tên có ñánh nhãn liên kết giữa hai nút chỉ
mối quan hệ giữa hai ñối tượng.

Cách biểu diễn này cho ta cái nhìn tổng thể về tri thức của
bài tóan bằng bằng ñồ thị
Nhờ cách biểu diễn này, luật suy diễn ñược thiết lập
thông qua nút và cung liên kết
Biểu diễn ñược xem như một cấu trúc dữ liệu mà các ràng
buộc của bài toán có thể ñược vạch ra
3


Mạng ngữ nghĩa: ví dụ
Ví duï

du : Chẳng hạn : giữa các khái niệm chích
chòe, chim, hót, cánh, tổ có một số mối quan hệ
như sau :
Chích chòe là một loài chim.
Chim biết hót
Chim có cánh
Chim sống trong tổ

4


Mạng ngữ nghĩa: ví dụ

5


Mạng ngữ nghĩa: ví dụ các lớp ðV
can

Breathe
has

Animal

Skin
can

Move

is a

can

Bird

Fly

has
has

Wings
Feathers

is a
is a

is

Ostrich

Canary
can

is

Sing

Yellow

Tail

can not
Fly

6


Mạng ngữ nghĩa
Ưu ñiểm
Mạng ngữ nghĩa rất linh ñộng, ta có thể dễ dàng thêm
vào mạng các ñỉnh hoặc cung mới ñể bổ sung các tri
thức cần thiết.
Mạng ngữ nghĩa có tính trực quan cao nên rất dễ hiểu.
Mạng ngữ nghĩa cho phép các ñỉnh có thể thừa kế các
tính chất từ các ñỉnh khác thông qua các cung loại "là",
từ ñó, có thể tạo ra các liên kết "ngầm" giữa những
ñỉnh không có liên kết trực tiếp với nhau.
Mạng ngữ nghĩa hoạt ñộng khá tự nhiên theo cách thức
con người ghi nhận thông tin.
7


Mạng ngữ nghĩa
Nhược ñiểm
Cho ñến nay, vẫn chưa có một chuẩn nào quy ñịnh các
giới hạn cho các ñỉnh và cung của mạng. Nghĩa là bạn
có thể gán ghép bất kỳ khái niệm nào cho ñỉnh hoặc
cung!
Tính thừa kế (vốn là một ưu ñiểm) trên mạng sẽ có thể
dẫn ñến nguy cơ mâu thuẫn trong tri thức.

8


Mạng ngữ nghĩa
Semantic Nets và vị từ cấp 1
Semantic Nets: thuận tiện biểu diễn quan hệ giữa các
ñối tượng. Thông thường các quan hệ như vậy là hai
ngôi (left và right của cung quan hệ) – có thể biểu diễn
ở predicate hai ngôi.
VD
isa (chíchchòe, chim)
isa (Bird, animal)

9


Mạng ngữ nghĩa
Semantic Nets và vị từ cấp 1 (tt)
Vị từ không phải hai ngôi ở Semantic Nets ra sao?
Vị từ 1 ngôi: có thể biểu diễn ở dạng hai ngôi bằng
cách sử dụng vị từ tổng quát như isa, instance.
Ví dụ
man(Marcus)
Có thể ñược viết lại:
instance(Marcus, Man)

10


Mạng ngữ nghĩa

Semantic Nets và vị từ cấp 1 (tt)
Vị từ 3 hay nhiều hơn ngôi:
Tạo một ñối tượng mới biểu diễn toàn bộ vị từ
ðưa ra quan hệ hai ngôi biểu diễn giữa node mới và các ñối số.

Ví dụ scor(Cubs, Dodgers, 5-3)

11


Mạng ngữ nghĩa
Semantic Nets và PC (tt.):
Biểu diễn câu có hai túc từ -dùng cách như nói ở vị từ 3
ngôi.
EX: “John gave the book to Mary”

12


Mạng ngữ nghĩa
Biểu diễn lượng từ ∀, ∃ :
EX: “The dog bit the mail carrier”
Lưu ý: dog, mail carrier là cụ thể

Dogs, Bite, Mail-Carrier: class
d, b, m : các ñối tượng cụ thể nào ñó của các lớp dòng trên tương ứng
13


Mạng ngữ nghĩa

Biểu diễn lượng từ ∀, ∃ :
EX: “The dog bit the mail carrier”
Vị từ : ∀X (dog(X)⇒∃Y(mail-carrier(Y) ^ bite(X,Y)))

14


Mạng ngữ nghĩa
Biểu diễn lượng từ ∀, ∃ :
g: biểu diễn cho phát biểu có lượng từ nó trên.
GS: lớp biểu diễn phát biểu tổng quát (có lượng từ: ∀).
Mỗi phần tử của GS có hai loại quan hệ:
form: (1) quan hệ nào ñược ñề cập.
∀ :(1 hay nhiều) cung này cho biết sự tổng quát tác
ñộng ñến biến nào.
Ví dụ trên:
Biến d: ∀
Biến b,m: ∃
15


Mạng ngữ nghĩa
Biểu diễn lượng từ ∀, ∃ :
EX: “Every dog in town has bitten the constable”.
Lưu ý: mọi dog, constable: nào ñó cụ thể.

16


Mạng ngữ nghĩa

Biểu diễn lượng từ ∀, ∃ :
EX: “Every dog in town has bitten every mail-carrier”
Lưu ý: mọi dog, mọi mail carrier

17


Frame - Khung
Semantic nets và Frame:
Khi phạm vi bài toán nới ra thì dạng biểu diễn semantic nets trở
nên phức tạp hơn. Do có số nodes và cung giữa chúng tăng lên.
Trong trường phức tạp vậy, frame là cách biểu diễn có vẽ ñược
thích hơn.

Giới thiệu frame:
Frame là sự mở rộng của mạng ngữ nghĩa trong ñó, mỗi nút của
mạng là một cấu trúc dữ liệu
Frame chứa các slot ñược xem như là các thuộc tính và các giá trị
của các slot ñược kèm theo
Frame cho phép truy cập các thành phần của Frame ñó là các slot
và cho phép hưởng quyền thừa kế giữa Frame dữ liệu này và
Frame dữ liệu khác
18


Frame - Khung
Cấu trúc
Frame <frame_name>
Slot :
Value : <value of property_name_1>

Slot :
Value : value of property_name_2>
Slot :
Value : <value of property_name_N>.

19


Frame - Khung
Các slot trong mỗi frame chứa các thông tin như
sau
Thông tin nhận dạng frame.
Thông tin quan hệ của frame này với frame khác.
Các thành phần mô tả của frame.
Thông tin thủ thủ tục.
Thông tin mặc ñịnh frame.
Thông tin ñề xuất mới.

VD: Cho mạng ngữ nghĩa biểu diễn các sự kiện
về ñộng vật như hình trên.
20


Frame - Khung
Frame
animal
Slot : can
Value : breathe, move
Slot : has
Value : wings

Frame
bird
Slot : is_a
Value : animal
Slot : can
Value : fly
Slot : has
Value : wings, feathers
21


Frame - Khung
Frame
canary
Slot : is_a
Value : bird
Slot : can
Value : sing
Slot : is
Value : yellow
Frame
ostrich
Slot : is_a
Value : bird
Slot : can_not
Value : fly
Slot : is
Value : tail
22

Frame - Khung
Ví dụ ứng dụng : Thiết kế hệ chuyên gia ñiều khiển nhiệt
ñộ môi trường trên cơ sở hệ thống Frame.
Các yêu cầu ñặt ra của bài tóan là
ðiều khiển nhiệt ñộ môi trường trong một căn nhà nhỏ gồm
ba phòng : khách, ăn và ngũ.
Mỗi phòng ñược trang bị một lò sưởi, một máy ñiều hòa và
một nhiệt kế.
Lò sưởi làm ấm, máy ñiều hòa làm mát và nhiệt kế ño nhiệt
ñộ môi trường.
Cấu trúc hệ thống ñiều khiển nhiệt ñộ trong mỗi phòng
ñược mô tả như hình.
23


Frame - Khung
Room

Termostat

50

60

70

Setting
Temperature
Mode

Heat
Air

Furnace

Air conditioner

24


Frame - Khung
Hệ thống gồm các frame như room, thermostat, furnace
và air conditioner ñược mô tả như sau :
Frame
room
Slot : funace
Value : < funac1,funace2,funace3 >
Slot : air_conditioner
Value : < air_conditioner1,air_conditioner2,
air_conditioner3 >
Slot : thermostat
Value : < thermostat1, thermost2, thermostat3 >
Slot : occupany
Value : < yes,no >
25