XÂY DỰNG hệ hỗ TRỢ CHẨN đoán BỆNH VIÊM PHẾ QUẢN

MỤC LỤC
MỤC LỤC.............................................................................................................. 1
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ 4
DANH MỤC BẢNG .............................................................................................. 5
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................... 6
Chương 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 7
1.1 Lý do chọn đề tài .......................................................................................... 7
1.2 Mục tiêu, đối tượng của đề tài ..................................................................... 8
1.3 Phạm vi nghiên cứu: .................................................................................... 9
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ................................................................... 10
1.4.1 Ý nghĩa khoa học ................................................................................. 10
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................. 10
1.5 Nội dung, phương pháp nghiên cứu: ........................................................ 11
1.5.1 Các nội dung nghiên cứu .................................................................... 11
1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu............................................................. 11
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................ 13
2.1 Cơ sở tri thức ............................................................................................. 13
2.2 Các phương pháp biểu diễn tri thức ......................................................... 14
2.2.1 Biểu diễn tri thức bằng logic ............................................................... 14
2.2.2 Biểu diễn tri thức bằng hệ luật dẫn .................................................... 15
2.2.3 Biểu diễn tri thức bằng Frame ........................................................... 16
2.2.4 Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa............................................ 19
2.2.5 Biểu diễn tri thức bằng mạng các đối tượng tính toán ...................... 21
2.2.6 Biểu diễn tri thức bằng mô hình COKB ............................................ 22
2.3 Hệ chuyên gia ............................................................................................. 26
2.3.1 Định nghĩa: .......................................................................................... 26
2.3.2 Cơ sở tri thức của hệ chuyên gia ........................................................ 28
2.3.3 Cấu trúc một hệ chuyên gia ................................................................ 30
2.3.4 Quy trình xây dựng hệ chuyên gia ..................................................... 31
1

2.3.5 Những thuận lợi và khó khăn của hệ chuyên gia ............................... 31
2.4 Cơ chế suy diễn trong hệ chuyên gia ......................................................... 33
2.4.1 Suy diễn tiến ........................................................................................ 34
2.4.2 Suy diễn lùi .......................................................................................... 35
2.4.3 Ưu nhược điểm của các cơ chế suy diễn............................................. 37
Chương 3. THIẾT KẾ CƠ SỞ TRI THỨC VÀ BỘ SUY DIỄN ....................... 39
3.1 Tri thức về viêm phế quản......................................................................... 39
3.1.1 Định nghĩa về viêm phế quản ............................................................. 39
3.1.2 Nguyên nhân của viêm phế quản ....................................................... 39
3.1.3 Triệu chứng của viêm phế quản ......................................................... 41
3.2 Mô hình biểu diễn tri thức viêm phế quản ............................................... 44
3.2.1 Danh sách thuộc tính .......................................................................... 45
3.2.2 Tập hợp các hành động chẩn đoán..................................................... 49
3.2.3 Tập các luật trong chẩn đoán ............................................................. 50
3.2.4 Tập các đối tượng dùng để chẩn đoán ............................................... 51
3.3 Tổ chức và lưu trữ tri thức lên máy .......................................................... 51
3.4 Quy trình chẩn đoán viêm phế quản......................................................... 52
3.4.1 Khám lâm sàng.................................................................................... 52
3.4.2 Khám cận lâm sàng ............................................................................. 52
3.4.3 Quy trình chẩn đoán lâm sàng, cận lâm sàng .................................... 53
3.5 Thuật giải trong chẩn đoán viêm phế quản .............................................. 55
3.5.1 Ý tưởng ................................................................................................ 55
3.5.2 Thuật giải ............................................................................................ 56
Chương 4. CÀI ĐẶT VÀ KIỂM THỬ................................................................ 59
4.1 Nền tảng công nghệ sử dụng ...................................................................... 59
4.2 Cài đặt hệ thống ......................................................................................... 59
4.2.1 Sơ lược quy trình chẩn đoán của hệ thống ........................................ 59
4.2.2 Các thành phần của hệ thống ............................................................. 60
4.3 Kiểm thử hệ thống ..................................................................................... 64

2


Chương 5. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 65
5.1 Kết quả đạt được ....................................................................................... 65
5.2 Một số hạn chế ........................................................................................... 65
5.3 Hướng phát triển ....................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 67

3


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

ES

Expert System

Hệ chuyên gia

CSTT

Knowledge Base

Cơ sở tri thức

COKB

Computational Objects Knowledge
Base

Mô hình tri thức các đối
tượng tính toán

Sub-COKB

Sub Computational Objects
Knowledge Base

Mô hình tri thức các đối
tượng tính toán rút gọn

VC

Vital capacity

Dung tích sống

VS

Vtesse Sdiment

Tốc độ máu lắng

BK+

Bacille de Koch

Vi khuẩn lao dương tính

AFB

Acid fast Bacilli

trực khuẩn kháng acid

Acute Bronchitis

Viêm phế quản cấp

Chronic Bronchitis

Viêm phế quản mạn

Acute pharyngitis

Viêm họng

Pneumonia

Viêm phổi

4

DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Thống kê các bệnh mắc cao nhất toàn quốc 2013 ..................................... 8
Bảng 3.1 Phân biệt khí phế thủng và viêm phế quản mạn ...................................... 43
Bảng 3.2 Phân biệt viêm phế quản mạn và giãn phế nang ...................................... 44
Bảng 4.1 Thống kê kết quả thử nghiệm ................................................................. 64

5


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Mô hình đồ thị biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa ............................ 20
Hình 2.2 Mô hình đồ thị thêm vào các nút và cung biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ
nghĩa ..................................................................................................................... 20
Hình 2.3 Các thành phần của hệ chuyên gia........................................................... 27
Hình 2.4 Cơ chế hoạt động của hệ chuyên gia ....................................................... 27
Hình 2.5 Cấu trúc của hệ chuyên gia ..................................................................... 31
Hình 2.6 Nền tảng của hệ chuyên gia dựa trên luật ................................................ 33
Hình 3.1 Tỉ lệ tử vong theo số điếu thuốc lá hút..................................................... 40
Hình 3.2 Tỉ lệ tử vong do viêm phế quản theo tuổi ................................................ 41
Hình 3.3 Tỉ lệ tử vong giữa nam và nữ do viêm phế quản ...................................... 41
Hình 3.4 Mô hình quan hệ giữa các bảng ............................................................... 52
Hình 3.5 Quy trình chẩn đoán bệnh viêm phế quản................................................ 55
Hình 3.6 Thuật giải suy luận trong chẩn đoán bệnh viêm phế quản........................ 57
Hình 4.1 Quy trình chẩn đoán của hệ thống ........................................................... 60
Hình 4.2 Giao diện màn hình đăng nhập ................................................................ 61
Hình 4.3 Giao diện màn hình nhận thông tin bệnh nhân......................................... 61
Hình 4.4 Giao diện màn hình chẩn đoán lâm sàng ................................................. 62
Hình 4.5 Giao diện màn hình yêu cầu thực hiện cận lâm sàng ............................... 62
Hình 4.6 Giao diện màn hình nhận kết quả cận lâm sàng ....................................... 63
Hình 4.7 Giao diện màn hình kết quả chẩn đoán .................................................... 63

6


Chương 1 - Tổng quan

Chương 1. TỔNG QUAN
Ngày nay, Công nghệ Thông tin (Information Technology) không ngừng
phát triển và được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: kinh tế, giáo dục,
quản lý hành chính nhà nước… và đặc biệt là trong lĩnh vực y tế. Với sự phát triển
ngày càng cao của mình, khoa học máy tính nói chung và lĩnh vực trí tuệ nhân tạo
nói riêng đã và đang nghiên cứu các phương pháp biểu diễn tri thức, xử lý tri thức
nhằm tạo ra những hệ chuyên gia thông minh về lĩnh vực y khoa để có thể ứng dụng
vào thực tế, trong đó tiêu biểu là các hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh giúp người dùng
có thể dự đoán được căn bệnh mà mình đang bị mắc phải.
Chính vì vậy, công tác nghiên cứu phần mềm chẩn đoán bệnh được xã hội rất
quan tâm chẳng hạn như trên thế giới có phần mềm MYCIN là một hệ thống có
chức năng chẩn đoán bệnh lý thông thường được đề xuất từ những năm đầu của
thập kỷ 1970 tại Đại học Standford, trong nước cũng có khá nhiều hệ thống cho
phép chẩn đoán các bệnh thông thường có thể kể đến như: “Hệ chuyên gia chẩn
đoán một số bệnh trong cơ thể người”, phần mềm AMD – Hệ chuyên gia chẩn đoán
bệnh lâm sàng, “Hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh thần kinh tâm thần”,.... Các nghiên
cứu này đã xây dựng được các nhóm biện pháp cụ thể về chăm sóc sức khỏe trong
xã hội nhằm nâng cao chất lượng sức khỏe nói riêng và chất lượng giáo dục, đào tạo
nói chung.
1.1 Lý do chọn đề tài
Hàng năm trên thế giới có hơn 4 triệu người tử vong do các bệnh liên quan
đến đường hô hấp, trong đó phổ biến nhất là viêm phế quản (Bronchitis). Viêm phế
quản là bệnh thường gặp ở trẻ em, bất kể lứa tuổi nào và thời tiết nào, đặc biệt là trẻ
ở thành thị cũng như ở các nơi tập trung dân cư đông đúc thì tỉ lệ bệnh còn cao hơn.

Thế giới hiện có khoảng 300 triệu người mắc viêm phế quản, và khoảng 250.000
trường hợp tử vong vì viêm phế quản mỗi năm. Tỷ lệ mắc viêm phế quản ước tính
khoảng 6-8% ở người lớn và khoảng 10-12% ở trẻ em dưới 15 tuổi. Ở Việt Nam,
các nghiên cứu cho thấy, tỷ lệ mắc viêm phế quản dao động từ 1,1% ở Đà Lạt cho
tới cao nhất là 5,5% ở cư dân một số khu vực Hà Nội [4]. Theo bảng thống kê năm
2013 của bộ y tế ta có số liệu sau:

7


Chương 1 - Tổng quan

Tên Bệnh

Số ca mắc (đơn vị tính: trên 10000 dân)

Viêm họng và viêm amidan

644.18

Viêm phế quản

394.15

Các bệnh viêm phổi

545.33

Viêm đưởng hô hấp trên

267. 36

Bảng 1.1 Thống kê các bệnh mắc cao nhất toàn quốc

Chính vì vậy, hiểu biết một số nguyên nhân và cách đề phòng của căn bệnh
này sẽ làm giảm thiểu số ca bệnh, đề phòng được các biến chứng và nâng cao chất
lượng cuộc sống. Đồng thời cũng làm giảm nguy cơ dẫn đến các biến chứng do
bệnh này gây ra như hen phế quản, ung thư phế quản, viêm phổi, áp xe phổi, suy hô
hấp cấp….
Để áp dụng công nghệ thông tin vào giải quyết vấn đề trên, ta cần có một hệ
thống thu thập tri thức về các triệu chứng và dấu hiệu nhận biết viêm phế quản, sau
đó tổ chức, biểu diễn tri thức này bằng mô hình COKB (Computational Objects
Knowledge Base) để xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh viêm phế quản. Chính
vì vậy, sau khi tham khảo ý kiến của các chuyên gia về công nghệ thông tin và y
khoa, tôi đã chọn nghiên cứu hướng đề tài: “Xây dựng hệ hỗ trợ chẩn đoán bệnh
viêm phế quản”.
Chương trình dựa trên tri thức của các bác sĩ chuyên khoa Nội - hô hấp có
kiến thức chuyên sâu, có kinh nghiệm lâm sàng về viêm phế quản để phân tích
những dấu hiệu, triệu chứng nhằm đưa ra chẩn đoán chính xác để có cách điều trị
nhanh chóng và kịp thời. Chương trình có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, thể hiện
được sự tương tác với người dùng như trong quy trình chẩn đoán bệnh thực tế tại
các bệnh viện hay phòng khám. Đồng thời chương trình cũng có ý nghĩa quan trọng
trong việc giúp các bác sĩ không chuyên nội hô hấp có thể đưa ra những chẩn đoán
chính xác và nhanh chóng trong tình huống chưa có bác sĩ chuyên khoa kịp thời.
1.2 Mục tiêu, đối tượng của đề tài
Từ nhu cầu thực tiễn cuộc sống về khám chữa bệnh cộng với những động lực
đã nêu trên, đề tài mong muốn ứng dụng công nghệ thông tin vào lĩnh vực y khoa
và đặc biệt là chuyên khoa hô hấp để chẩn đoán bệnh viêm phế quản. Đề tài cũng sẽ

8

Chương 1 - Tổng quan

tìm hiểu và nghiên cứu về các mô hình biểu diễn tri thức và những phương pháp, kĩ
thuật xây dựng hệ chuyên gia để vận dụng vào việc xây dựng hệ hỗ trợ chẩn đoán
bệnh một cách tự động. Như vậy, đề tài hướng tới việc xây dựng một hệ hỗ trợ chẩn
đoán bệnh viêm phế quản có cơ sở tri thức từ các bác sĩ chuyên khoa Nội - Hô hấp
để hỗ trợ cho các bác sĩ trẻ chưa có nhiều kinh nghiệm hoặc các bác sĩ không
chuyên về Nội - Hô hấp có thể tham khảo kinh nghiệm chẩn đoán và điều trị của
các bác sĩ chuyên khoa nhằm đưa ra những quyết định chính xác trong trường hợp
chưa có bác sĩ chuyên khoa kịp thời.
Hệ hỗ trợ chẩn đoán này đáp ứng một số yêu cầu từ ý kiến của chuyên gia,
có giao diện mang tính tương tác và hệ thống thử nghiệm trên các bệnh án thực tế.
Hệ thống có cơ sở tri thức từ các chuyên gia cấp cao để hỗ trợ cho bác sĩ trẻ chưa có
nhiều kinh nghiệm hay các bác sĩ tuyến huyện rút kinh nghiệm trước khi ra quyết
định lâm sàng. Có thể nói, đây là một chương trình có tính ứng dụng thực tế cao. Cụ
thể, dữ liệu vào ra của hệ chẩn đoán như sau:
 Input:
- Một số triệu chứng của bệnh nhân có nghi ngờ viêm phế quản
- Một số xét nghiệm cận lâm sàng cần thiết như chụp X quang, xét nghiệm
máu (chủ yếu về số lượng bạch cầu và tốc độ máu lắng), xét nghiệm cấy đàm
(tìm virus), xét nghiệm dịch màn phổi (tìm khuẩn lao), soi phế quản.
 Output:
Đưa ra cho người dùng kết luận bệnh từ những triệu chứng đầu vào kết hợp
với bộ suy diễn của chương trình.
1.3 Phạm vi nghiên cứu:
Đề tài thu thập tri thức từ các chuyên gia, các triệu chứng trong việc chẩn
đoán thực tế và dấu hiệu nhận biết bệnh viêm phế quản. Đồng thời cũng thu thập
thêm các triệu chứng từ các tài liệu Y khoa có sự giám sát của chuyên gia:

-

Nghiên cứu tri thức và kinh nghiệm thực tế của các bác sĩ chuyên khoa để
thu thập, xây dựng và biểu diễn tri thức về bệnh viêm phế quản lên máy tính.

- Xây dựng hệ chẩn đoán nhằm hỗ trợ các bác sĩ không chuyên trong việc đưa
ra các kết luận về tình trạng bệnh để có phương pháp điều trị phù hợp.

9


Chương 1 - Tổng quan

Chương trình hỗ trợ cho các bác sĩ không thuộc chuyên khoa Nội – Hô hấp,
các bác sĩ mới ra trường và bác sĩ đa khoa tuyến huyện chưa có kiến thức chuyên
sâu về bệnh viêm phế quản. Chương trình chỉ hỗ trợ bác sĩ trong việc ra quyết định
lâm sàng, chẩn đoán cuối cùng phải là chẩn đoán của bác sĩ điều trị trực tiếp.
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
1.4.1 Ý nghĩa khoa học
Đề tài nghiên cứu và áp dụng những phương pháp, kĩ thuật xử lý của chuyên
ngành công nghệ thông tin vào y khoa, từ đó ứng dụng vào hệ chuyên gia để hỗ trợ
chẩn đoán bệnh như sau:
-

Thu thập cơ sở tri thức y khoa về viêm phế quản

-

Biểu diễn cơ sở tri thức đã thu thập.

-

Thiết kế mô hình cơ sở tri thức phù hợp.

-

Xây dựng phần mềm trên cơ sở tri thức đã có.
Như vậy, thông qua ứng dụng này có một số đóng góp về mặt kĩ thuật biểu

diễn tri thức và suy luận. Dựa trên cơ sở kĩ thuật ứng dụng chương trình giải quyết
những vấn đề về nghiên cứu tri thức thực tế từ chuyên gia cấp cao về bệnh viêm phế
quản để xây dựng mô hình biểu diễn tri thức và đưa ra những kết quả chẩn đoán cho
bệnh nhân viêm phế quản. Đề tài đã đưa ra một mô hình tri thức áp dụng phương
pháp thiết kế hệ cơ sở tri thức dựa vào hệ chuyên gia, phương pháp biểu diễn và kĩ
thuật xử lý tri thức phức tạp trong lĩnh vực y khoa là một đóng góp về mặt khoa học
của đề tài.
1.4.2 Ý nghĩa thực tiễn
Vấn đề chẩn đoán và điều trị bệnh viêm phế quản đã được các bác sĩ chuyên
khoa áp dụng thường xuyên trong việc khám bệnh thực tế tại bệnh viện. Tuy nhiên
việc đưa tri thức của các chuyên gia này vào mô hình biểu diễn tri thức để ứng dụng
nó trong tin học thì chưa được tiến hành, vì vậy việc ứng dụng công nghệ tri thức để
biểu diễn và ứng dụng vào lĩnh vực y khoa để xây dựng một hệ thống chẩn đoán tự
động có ý nghĩa thực tiễn rất lớn.
Đề tài này mang tính ứng dụng thực tế rất cao do nhu cầu của con người cần
có một chương trình hỗ trợ cho việc chẩn đoán và phát hiện bệnh sớm để kịp thời
chữa trị. Trong khi làm ứng dụng này, tôi đã nghiên cứu tìm hiểu một số phương
10


Chương 1 - Tổng quan

pháp, kĩ thuật để thiết kế chương trình nhằm xây dựng một hệ chuyên gia phù hợp
hơn so với chương trình ứng dụng thông thường. Sử dụng mô hình mới để xây dựng
một hệ chuyên gia hỗ trợ cho việc chẩn đoán bệnh trong lĩnh vực Y khoa là một
công cụ giúp nâng cao hiệu quả công việc và mang tính thực tiễn rất cao.
1.5 Nội dung, phương pháp nghiên cứu:
1.5.1 Các nội dung nghiên cứu
Nội dung nghiên cứu của đề tài được chia ra làm 5 chương như sau:
-

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài: bao gồm các nghiên cứu về hệ
chẩn đoán bệnh bệnh, các nghiên cứu khảo sát về bệnh viêm phế quản. Đồng
thời cũng trình bày động cơ nghiên cứu, mục tiêu, phạm vi nghiên cứu cũng
như ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết để thực hiện đề tài: gồm các kiến thức lý thuyết
về hệ chuyên gia, các cơ sở tri thức, các phương pháp biểu diễn tri thức, các
mô hình biểu diễn tri thức, các kĩ thuật suy diễn trong việc xây dựng một hệ
chuyên gia

-

Chương 3: Thiết kế cơ sở tri thức và bộ suy diễn: thu thập tri thức về bệnh
viêm phế quản, xây dựng mô hình tri thức thu thập được, tổ chức và lưu trữ
tri thức đã có lên máy tính và xây dựng thuật giải theo quy trình chẩn đoán
viêm phế quản thực tế.

-

Chương 4: Cài đặt và kiểm thử: trên cơ sở tri thức đã tổ chức, tiến hành xây
dựng hệ chẩn đoán và thử nghiệm trên các mẫu bệnh án đã thu thập.

-

Chương 5: kết luận và hướng phát triển: trình bày những kết quả đạt được
của đề tài cũng như những mặt hạn chế cần khắc phục, phát triển

1.5.2 Các phương pháp nghiên cứu
Đề tài này sẽ kết hợp hai phương pháp nghiên cứu:
 Phương pháp phân tích, tổng hợp: thu thập tri thức từ các hồ sơ bệnh án về
bệnh viêm phế quản tại bệnh viện đa khoa huyện Cầu Ngang, đồng thời cũng
thu thập tri thức từ các bác sĩ chuyên khoa Nội - Hô hấp của bệnh viện để
phân tích và xử lý dữ liệu. Ngoài việc đọc các tài liệu chuyên ngành công
nghệ thông tin để tìm hiểu các mô hình biểu diễn tri thức và các phương

11


Chương 1 - Tổng quan

pháp suy diễn còn đọc thêm các tài liệu chuyên ngành y để có kiến thức về
bệnh viêm phế quản.
 Phương pháp mô hình hóa: nghiên cứu các mô hình biểu diễn tri thức để xây
dựng mô hình phù hợp cho tri thức đã thu thập và xử lý, cụ thể trong đề tài
này tôi sẽ sử dụng mô hình COKB (có rút gọn) để thực hiện việc biểu diễn tri
thức thu thập được.

12

Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Cơ sở tri thức
Tri thức [1] là những gì mà một người có thể biết và hiểu được. Tri thức có
thể được phân loại thành tri thức có cấu trúc hoặc không có cấu trúc, tri thức rõ ràng
hay tri thức ngụ ý, không rõ ràng. Những gì mà chúng ta biết được thường là các tri
thức rõ ràng. Tri thức không có cấu trúc mà vẫn hiểu được, nhưng không được phát
biểu rõ ràng là các tri thức ngầm ý, tri thức không rõ. Khi tri thức được tổ chức để
có thể chia sẻ thì lúc đó tri thức được gọi là tri thức có cấu trúc. Để có thể chuyển
đổi từ tri thức không rõ ràng sang tri thức rõ ràng thì tri thức đó cần phải được cấu
trúc hóa và định dạng lại. Tri thức có thể được phân loại thành các loại như sau:
-

Tri thức thủ tục: trong thực tế, nhiều bài toán mà ta có thể gặp là các bài toán
mà tri thức không đơn thuần là khái niệm hay mô tả mà là một hành động
hay một công thức, thủ tục. Ta gọi các tri thức như vậy là các tri thức thủ tục
(diễn tả các vấn đề được giải quyết).

-

Tri thức mô tả: cho biết một vấn đề được thấy như thế nào.

-

Tri thức Meta: diễn tả tri thức về tri thức.

-

Tri thức may rủi: diễn tả các luật may rủi dẫn dắt quá trình suy lý. Tri thức
này có được dựa trên kinh nghiệm tích lũy nên còn gọi là hueristic.

-

Tri thức cấu trúc: mô tả mô hình tri thức tổng quát của chuyên gia về một
vấn đề.
Tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể mà tri thức được biểu diễn theo những

phương thức khác nhau. Ứng với mỗi dạng biểu diễn đó có một cơ chế để xử lý tri
thức đó. Hệ cơ sở tri thức là một tập hợp các cơ sở lập luận, các luật, các quy trình,
thủ tục được tổ chức thành một lược đồ. Đó là tập hợp của tất cả các thông tin cũng
như tất cả các kiến thức về một lĩnh vực cụ thể nào đó.
Quá trình thu thập tri thức được gọi là quá trình rút trích tri thức và định
dạng tri thức được thực hiện từ nhiều nguồn khác nhau, đặc biệt là từ các chuyên
gia trong các lĩnh vực cụ thể. Công việc này là một trong những bước quan trọng và
thường mất rất nhiều thời gian cũng như công sức trong quá trình xây dựng một hệ
cơ sở tri thức được sử dụng trong hệ chuyên gia. Trong quá trình phát triển một hệ
chuyên gia, các kỹ sư tri thức, những nhà chuyên môn trong lĩnh vực trí tuệ nhân
13


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

tạo, có nhiệm vụ thu thập tri thức từ các chuyên gia thuộc lĩnh vực chuyên ngành.
Sau đó “sao chép” các tri thức đó vào cơ sở tri thức và diễn đạt các tri thức đó dưới
dạng có thể dùng được trong hệ chuyên gia [2].
2.2 Các phương pháp biểu diễn tri thức
2.2.1 Biểu diễn tri thức bằng logic

Dựa vào các khái niệm cơ bản về logic mệnh đề và logic vị từ, với một số bài
toán, các trạng thái được mô tả qua các biểu thức logic. Sử dụng các kí hiệu để mô
tả tri thức. Mỗi kí hiệu nhằm diễn tả một khái niệm nào đó trong lĩnh vực đang xét,
và mỗi kí hiệu này mang 2 giá trị luận lý là đúng hoặc sai. Khi đó bài toán được
phát biểu dưới dạng: Chứng minh: Từ GT1  GT2  …GTm suy ra một trong các
kết luận: KL1, …, KLn . Ở đây: GTi , KLj là các biểu thức logic (mệnh đề hoặc vị
từ).
Các phép toán logic được sử dụng phổ biến của dạng là: and (^), or (v), not
(~) và phép kéo theo (→), tương đương (≡). Ví dụ: Tri thức “nếu trời mưa và xe
máy hư thì đi xe buýt” được biểu diễn là: s^p → r, trong đó s diễn tả khái niệm trời
mưa, p diễn tả khái niệm xe hư, r là đi xe buýt. Như vậy mô hình cho phương pháp
này bao gồm: tập các kí hiệu và tập các luật để diễn đạt các sự kiện và luật trong hệ
cơ sở tri thức.
Phương pháp suy luận trong các biểu diễn này là sử dụng suy diễn tiến, suy
diễn lùi hoặc kết hợp cả hai. Phương pháp suy diễn tiến là suy dẫn từ giả thuyết đi
đến kết luận và suy diễn lùi là truy ngược từ kết luận trở về giả thuyết.
Cho bài toán suy diễn: Tập luật R={Ri : nếu l(Ri) thì r(Ri), i=1,2,...n}
Ghi chú:

l(Ri): vế trái luật Ri
r(Ri): vế phải luật Ri

 Thuật giải suy diễn tiến
-

Đầu vào: Tập giả thiết G và tập kết luận K.

-

Đầu ra: thành công hay thất bại

Bước 1: GT ← G
Bước 2: nếu K  G thì dừng thành công. Ngược lại, chuyển sang bước 3
Bước 3: Từ R chọn luật Ri sao cho l(Ri)  G.
GT ← GT r(Ri)
14


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

Quay lại bước 2
Nếu không chọn được Ri thì dừng thất bại
 Thuật giải suy diễn lùi
-

Đầu vào: Tập giả thiết G và tập kết luận K.

-

Đầu ra: thành công hay thất bại
Bước 1: O ← K: // O là tập các sự kiện kết luận cần chứng minh
Bước 2: nếu O  G thì dừng thành công, ngược lại qua bước 3
Bước 2: chứng minh tất cả các sự kiện giả thiết của một luật nào đó trong G
mà có kết luận K
Mô hình biểu diễn này rất khó áp dụng trong thực tế vì các phát biểu (sự

kiện) được mô tả quá đơn giản, và giá trị của các phát biểu này là đúng, sai. Trong
khi đó tri thức của mỗi lĩnh vực thì phức tạp và mô tả trong tri thức là đa dạng.
 Logic vị từ và logic mệnh đề có các ưu điểm sau:
-

Là ngôn ngữ biểu diễn kiểu mô tả.

-

Có khả năng suy diễn đối với các cơ chế quen thuộc: Pronens & Tollens.

-

Khá trực quan với người sử dụng.

-

Khá gần gũi về cú pháp với các lệnh lập trình logic, chẳng hạn như
PROLOG.

-

Có thể dùng để mô tả cấu trúc mô hình và xử lý động mô hình.

-

Có thể kiểm tra tính mâu thuẫn trong cơ sở tri thức.

-

Tính mô đun cao, do vậy các tri thức có thể them bớt sửa đổi khá độc lập với
nhau và các cơ chế suy diễn.

 Một số điểm yếu của logic:
-

Mức độ hình thức hóa cao, dẫn tới khó hiểu ngữ nghĩa của các vị từ khi xét
chương trình.

-

Năng xuất xử lý thấp. Một trong những khó khăn cơ bản của quá trình suy
diễn là cơ chế hợp và suy diễn vét cạn.

-

Do các tri thức được biểu diễn nhờ các vị từ, nên ưu thế sử dụng cấu trúc dữ
liệu không được khai thác triệt để.

2.2.2 Biểu diễn tri thức bằng hệ luật dẫn

15


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

Một hệ luật dẫn được mô tả 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.
Mô hình biểu diễn tri thức dạng này có những ưu diểm là dễ hiểu, dễ giải
thích vì các khái niệm được mô tả có cấu trúc tương đối đơn giản. Có thể xây dựng
cơ chế suy luận dễ dàng bằng cách áp dụng phương pháp suy diễn tiến hay lùi.

Ngoài ra, các luật được biểu diễn theo mô hình này thường độc lập nhau nên việc
cập nhật luật, hiệu chỉnh và bảo trì hệ thống thuận lợi. Tuy nhiên, từ những đặc
điểm trong các biểu diễn tri thức dạng này tạo nên ưu điểm thì nó cũng tạo ra các
khuyết điểm sau: Chính vì các sự kiện có cấu trúc đơn giản, trong khi tri thức của
một số lĩnh vực lại trừu tượng và phức tạp, các khái niệm của lĩnh vực có quan hệ
ràng buộc lẫn nhau nên mô hình biểu diễn này không thể hiện được hết tất cả những
yếu tố trừu tượng đó.
 Ưu điểm:
-

Cách biểu diễn khá đơn giản và trực quan.

-

Có thể suy diễn theo chiến lược khác nhau: suy diễn tiến, suy diễn lùi và suy
diễn hỗn hợp.

-

Khá gần gũi về cú pháp.

-

Có thể kiểm tra tính mâu thuẫn giữa các luật.

-

Tính mô đun cao, có nghĩa là việc thêm, sửa đổi hoặc loại bỏ các luật hoàn
toàn không có ảnh hưởng tới các luật khác và cơ chế suy diễn.

 Nhược điểm:
-

Năng xuất xử lý thấp.

-

Không sử dụng được các cấu trúc dữ liệu.

2.2.3 Biểu diễn tri thức bằng Frame
Frame là một cấu trúc dữ liệu chứa đựng tất cả những tri thức liên quan đến
một đối tượng cụ thể nào đó. Frames có liên hệ chặt chẽ đến khái niệm hướng
đốitượng (thực ra Frame là nguồn gốc của lập trình hướng đối tượng). Ngược lại với
16


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

các phương pháp biểu diễn tri thức đã được đề cập đến, frame “đóng gói” toàn bộ
một đối tượng, tình huống hoặc cả một vấn đề phức tạp thành một thực thể duy
nhấtcó cấu trúc. Một frame bao hàm trong đó một khối lượng tương đối lớn tri thức
về một đối tượng, sự kiện, vị trí, tình huống hoặc những yếu tố khác. Do đó, frame
có thể giúp ta mô tả khá chi tiết một đối tượng.
Dưới một khía cạnh nào đó, người ta có thể xem phương pháp biểu diễn tri
thức bằng frame chính là nguồn gốc của ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng. Ý
tưởng của phương pháp này là “thay vì bắt người sử dụng các công cụ phụ như dao
mở để đồ hộp, ngày nay các hãng sản xuất đồ hộp thường gắn kèm các nắp mở đồ
hộp ngay bên trên vỏ lon. Như vậy, người dùng sẽ không bao giờ phải lo lắng đến
việc tìm một thiết bị để mở đồ hộp nữa”. Cũng vậy, ý tưởng chính của frame (hay
của phương pháp lập trình hướng đối tượng) là khi biểu diễn một tri thức, ta sẽ “gắn

kèm” những thao tác thường gặp trên tri thức này. Chẳng hạn như khi mô tả khái
niệm về hình chữ nhật, ta sẽ gắn kèm cách tính chu vi, diện tích.
Frame thường được dùng để biểu diễn những tri thức “chuẩn” hoặc những tri
thức được xây dựng dựa trên những kinh nghiệm hoặc các đặc điểm đã được hiểu
biết cặn kẽ. Bộ não của con người chúng ta vẫn luôn “lưu trữ” rất nhiều các tri thức
chung mà khi cần, chúng ta có thể “lấy ra” để vận dụng nó trong những vấn đề cần
phải giải quyết. Frame là một công cụ thích hợp để biểu diễn những kiểu tri thức
này.
Phương pháp biểu diễn tri thức bằng Frame có tất cả các tính chất vốn có của
một ngôn ngữ biểu diễn tri thức. Nghĩa là nó có thể biểu diễn tri thức ở góc độ giao
diện người-máy, góc độ mô tả mô hình, điều khiển hệ thống. Đồng thời nó cũng là
một cơ sở cho phương pháp xử lý thông tin mới – hướng đối tượng. Nếu phương
pháp nhờ logic và mạng ngữ nghĩa dùng để biểu diễn tri thức mô tả và phương pháp
luật sản xuất dùng để biểu diễn tri thức thủ tục thì các Frame là kết hợp của cả 2
dạng biểu diễn: mô tả và thủ tục. Frame tận dụng các ưu điểm của luật sản xuất, vị
từ, cũng như mạng ngữ nghĩa.
Cấu trúc của Frame: Mỗi một frame mô tả một đối tượng (object). Một frame bao
gồm 2 thành phần cơ bản là slot và facet. Một slot là một thuộc tính đặc tả đối
tượng được biểu diễn bằng frame. Ví dụ: trong frame mô tả xe hơi, có hai slot là
17


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

trọng lượng và loại máy. Mỗi slot có thể chứa một hoặc nhiều facet. Các facet (đôi
lúc gọi là slot “con”) đặc tả một số thông tin hoặc thủ tục liên quan đến thuộc tính
được mô tả bởi slot.
-

Facet có nhiều loại khác nhau, sau đây là một số facet thường gặp.

-

Value (giá trị): chi biết giá trị của thuộc tính đó (như xanh, đỏ, tím, vàng nếu
slot là màu xe)

-

Dafault (giá trị mặc định): hệ thống sẽ tự động sử dụng giá trị trong facet này
nếu slot là rỗng (nghĩa là chẳng có đặc tả nào!). Chẳng hạn trong frame về
xe, xét slot về số lượng bánh. Slot này sẽ có giá trị 4. Nghĩa là, mặc định một
chiếc xe hơi sẽ có 4 bánh.

-

Range (miền giá trị): (tương tự như kiểu biến), cho biết giá trị slot có thể
nhận những loại giá trị gì (như số nguyên, số thực, chữ cái...)

-

If added: mô tả một hành động sẽ được thi hành khi một giá trị trong slot
được thêm vào (hoặc được hiệu chỉnh). Thủ tục thường là viết dưới dạng một
script.

-

If needed: được sử dụng khi slot không có giá trị nào. Facet mô tả một hàm
để tính ra giá trị của slot.
Trong thực tế, một hệ thống trí tuệ nhân tạo thường sử dụng nhiều frame

được liên kết với nhau theo một cách nào đó. Một trong những điểm thú vị của
frame là tính phân cấp. Đặc tính này cho phép kế thừa các tính chất giữa các frame.
Hình sau đây cho thấy cấu trúc phân cấp của các loại hình học cơ bản. Gốc của cây
ở trên cùng tương ứng với mức độ trừu tượng cao nhất. Các frame nằm ở dưới cùng
(không có frame con nào) gọi là lá. Những frame nằm ở mức thấp hơn có thể thừa
kế tất cả những tính chất của những frame cao hơn. Các frame cha sẽ cung cấp
những mô tả tổng quát về thực thể. Frame có cấp càng cao thì mức độ tổng quát
càng cao. Thông thường, frame cha sẽ bao gồm các định nghĩa của các thuộc tính.
Còn các frame con sẽ chứa đựng giá trị thực sự của các thuộc tính này.
Ví dụ về một Frame mô tả tập HOCSINH
Frame HOCSINH
IS-A FART-OF: NGUOI-DI-HOC
A KIND OF: (HOC_SINH_CO_SO,
18


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

HOC_SINH_TRUNG_HOC)
Cân nặng: 10-60 kg
Chiều cao: 80-170 cm
Có râu: không
Nói tiếng: Việt/Anh/Pháp
Cấu trúc này cho ta một khung dữ liệu để khoang vùng các đối tượng là học sinh.
Trường hợp gặp một người cao 180 cm, nặng 45 kg ta có thể khẳng định rằng đó
không phải học sinh, vì không thỏa mãn các ràng buộc đã có.
 Ưu điểm:
-

Đáp ứng tất cả các yêu cầu về biểu diễn tri thức.

-

Cho phép người sử dụng khá tự do khi biểu diễn tri thức.

-

Frame không chỉ sử dụng để mô tả tri thức mà còn được dùng thể hiện các
thuật toán suy dẫn.

-

Tận dụng được những điểm mạnh của biểu diễn thủ tục và mô tả.

-

Quá trình xử lý trên các Frame độc lập theo nghĩa kế thừa thông tin, không
nhất thiết phải tuần tự.

 Nhược điểm:
-

Phương pháp biểu diễn quá phức tạp và cồng kềnh.

-

Phương pháp biểu diễn Frame tiện lợi đối với kỹ sư xử lý tri thức cũng như
người sử dụng có trình độ cao, nhưng là sự quá tải đối với những người sử
dụng thông thường.

-

Các giá trị của slot có thể gán qua thực hiện các thủ tục, điều này làm cho
việc thu nạp và cập nhật tri thức trở nên phức tạp và làm khả năng mềm dẻo,
phù hợp với những thay đổi của môi trường bên ngoài bị giảm xuống.

-

Do cấu trúc của Frame nên khi biểu diễn cần phải sử dụng các biện pháp khá
cầu kỳ. Vì vậy làm mất đi tính trực quan trong phương pháp biểu diễn.

-

Đối với các bài toán phức tạp thì việc mô tả và điều khiển hệ thống sử dụng
Frame sẽ phức tạp lên rất nhiều so với các phương pháp biểu diễn khác.

2.2.4 Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa
Trong phương pháp này, người ta sử dụng một đồ thị gồm các nút và các
cung nối các nút để biểu diễn tri thức. Nút dùng để thể hiện các đối tượng, thuộc
19


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

tính của đối tượng và giá trị của thuộc tính. Còn cung dùng để thể hiện các quan hệ
giữa các đối tượng. Các nút và các cung đều được gắn nhãn.
Ví dụ: để thể hiện tri thức “sẻ là một loài chim có cánh và biết bay”, người ta
vẽ một đồ thị (xem hình 2.1):

Hình 2.1 Mô hình đồ thị biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa

Dựa vào mạng ngữ nghĩa ta nhận biết tri thức một cách trực quan giúp thiết
kế các xử lý như: thêm bớt các khái niệm / đối tượng, tìm kiếm thông tin. Bằng cách
thêm vào đồ thị nút mới và các cung mới người ta có thể mở rộng một mạng ngữ
nghĩa. Các cung mới được thêm thể hiện các đối tượng tương tự (với các nút đã có
trong đồ thị), hoặc tổng quát hơn. Chẳng hạn để thể hiện “chim là một loài động vật
đẻ trứng” và “cánh cụt là loài chim biết lặn”, người ta vẽ thêm (xem hình 2.2):

Hình 2.2 Mô hình đồ thị thêm vào các nút và cung biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ
nghĩa
Cơ chế thực hiện theo thuật toán “loang” như sau:
-

Bước 1: Kích hoạt các nút ứng với giả thiết cho ban đầu (những yếu tố đã có
giá trị).

-

Bước 2: Lặp lại bước sau cho đến khi kích hoạt tất cả các đỉnh ứng với các
yếu tố cần tính (thành công) hoặc không thể kích hoạt được bất kỳ đỉnh nào
nữa (thất bại).
20


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

Mô hình mạng ngữ nghĩa rất linh động, ta dễ dàng thêm các đỉnh hoặc cung
để bổ sung thêm tri thức. Cách biểu diễn tri thức dạng đồ thị nên rất dễ hiểu. Ngoài
ra so với cách biểu diễn này giữa các đỉnh còn thể hiện mối quan hệ “kế thừa” nếu
thông qua quan hệ “là”. Cùng với những ưu điểm trên thì cách biểu diễn này khá
trừu tượng và khái quát, trong áp dụng phải phát triển các mô hình tri thức cụ thể

hơn.
2.2.5 Biểu diễn tri thức bằng mạng các đối tượng tính toán
Một mạng tính toán còn gọi là mạng đối tượng tính toán (ký hiệu O). Một
mạng các đối tượng tính toán bao gồm: Tập các đối tượng tính toán O = {O1,
O2,...On} và tập các quan hệ giữa các đối tượng tính toán F = {f1, f2, ...fn}.
Đặt M(fi) = Tập các biến có liên quan với nhau bởi quan hệ fi.

M là tập hợp những biến được xem xét trên mạng, kể cả các biến thuộc tập M(f )
Mi = M ∩ M(Oi) , i = 1, 2, ...m.
Theo các ký hiệu trên, Mi là tập hợp các biến của đối tượng Oi đuợc xem xét trên
mạng các đối tượng tính toán. Ngoài ra ta còn có:

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 nhiều đối tượng dựa trên tập biến của các đối tượng khác. Mạng tính
toán cho ta thấy được cấu trúc nội bộ bên trong của một mạng. Nhưng nếu xét trên
bài toán có nhiều mạng tính toán thì mô hình này chưa thể hiện một cách đầy đủ các
quan hệ liên kết giữa các mạng tính toán này.
 Ưu điểm:
-

Cho phép biểu diễn một cách trực quan các sự kiện và mối quan hệ giữa
chúng.

-

Tính mô đun cao, theo nghĩa các tri thức thêm vào hoàn toàn độc lập với các
tri thức cũ.
21

Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

-

Là ngôn ngữ biểu diễn dạng mô tả.

-

Có thể áp dụng một số cơ chế trên mạng: Cơ chế truyền và thừa hưởng thông
tin giữa các đối tượng.

 Nhược điểm:
-

Không có một phương thức suy diễn chung cho mọi loại mạng ngữ nghĩa.

-

Khó kiểm soát được quá trình cập nhật tri thức, dễ dẫn đến mâu thuẫn trong
cơ sở tri thức.

2.2.6 Biểu diễn tri thức bằng mô hình COKB
Theo lý thuyết mô hình COKB (Computational Object Knowledge Base)
gồm 6 thành phần sau:
M = (C, H, R, Ops, Funcs, Rules)
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 khái niệm về các loại quan hệ trên C_Object

(4) Ops là tập 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.
 Tập hợp C (các khái niệm về các C_Object):
Các khái niệm được xây dựng dựa trên các đối tượng. Mỗi khái niệm là một
lớp các đối tượng tính toán có cấu trúc nhất định và được phân cấp theo sự thiết lập
của cấu trúc đối tượng, bao gồm:
-

Các đối tượng (hay khái niệm) nền: là các đối tượng (hay khái niệm) được
mặc nhiên thừa nhận. Ví dụ: như một số đối tượng kiểu boolean (logic), số tự
nhiên (natural), số nguyên (integer), số thực (real), tập hợp (set), danh sách
(list) hay một số kiểu tự định nghĩa.

-

Các đối tượng cơ bản (hay khái niệm) cơ bản cấp 0: có cấu trúc rỗng hoặc có
cấu trúc thiết lập trên một số thuộc tính kiểu khái niệm nền: Các đối tượng

22


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

(hay khái niệm) này làm nền cho các đối tượng (hay các khái niệm) cấp cao
hơn. Ví dụ: đối tượng DIEM có kiểu mô tả không có cấu trúc thiết lập.
-

Các đối tượng (hay khái niệm) cấp 1: Các đối tượng này chỉ có các thuộc
tính kiểu khái niệm nền và có thể được thiết lập trên một danh sách nền các
đối tượng cơ bản. Ví dụ: đối tượng DOAN[A,B] trong đó A, B là các đối
tượng cơ bản loại DIEM, thuộc tính a biểu thị độ dài đoạn thẳng có kiểu
tương ứng là “real”.

-

Các đối tượng (hay khái niệm) cấp 2: Các đối tượng này có các thuộc tính
kiểu khái niệm nền và các thuộc tính loại đối tượng cấp 1, có thể được thiết
lập trên một danh sách nền các

đối tượng cơ bản. Ví dụ: đối tượng

TAMGIAC[A,B,C] trong đó A, B, C là các đối tượng cơ bản loại DIEM, các
thuộc tính như GocA, a, S có kiểu tương ứng là “GOC[C,A,B]”,
“DOAN[B,C]”, “real”.
-

Các đối tượng (hay khái niệm) cấp n >0: Các đối tượng này có các thuộc tính
kiểu khái niệm nền và các thuộc tính loại đối tượng cấp thấp hơn, có thể
được thiết lập trên một danh sách nền các đối tượng cấp thấp hơn.

 Cấu trúc bên trong của mỗi lớp đối tượng:
(1) Kiểu đối tượng: Kiểu này có thể là kiểu thiết lập trên một danh sách nền
các đối tượng cấp thấp hơn.
(2) Danh sách các thuộc tính của đối tượng: Mỗi thuộc tính có kiểu thực,
kiểu đối tượng cơ bản hay kiểu đối tượng cấp thấp hơn. Phân ra làm 2 loại là tập các
thuộc tính thiết lập của đối tượng và tập các thuộc tính khác (còn gọi là tập thuộc
tính).

(3) Tập hợp các điều kiện ràng buộc trên các thuộc tính.
(4) Tập hợp các tính chất nội tại hay sự kiện vốn có liên quan đến các thuộc
tính của đối tượng.
(5) Tập hợp các quan hệ suy diễn - tính toán trên các thuộc tính của đối
tượng. Các quan hệ này thể hiện các luật suy diễn và cho phép ta có thể tính toán
một hay một số thuộc tính từ các thuộc tính khác của đối tượng.
(6) Tập hợp các luật suy diễn trên các loại sự kiện khác nhau liên quan đến
các thuộc tính của đối tượng hay bản thân đối tượng. Mỗi luật suy diễn có dạng:
23


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

{các sự kiện giả thiết}  {các sự kiện kết luận}
 Mô hình cho một đối tượng tính toán (C-Object)
Một C-Object có thể được mô hình hóa bởi một bộ 6 thành phần chính:
(BasicO, Attrs, CRela, Rules, Prop, Cons)
Trong đó:
-

BasicO: là tập hợp các đối tượng nền của một đối tượng.

-

Attrs: là tập hợp các thuộc tính của đối tượng.

-

CRela: là tập hợp các quan hệ suy diễn tính toán.

-

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.

-

Prop: là tập hợp các tính chất hay sự kiện vốn có của đối tượng.

-

Cons: là tập hợp các điều kiện ràng buộc.

 Tập hợp H (các quan hệ phân cấp giữa các đối tượng)
Trong tập C, ta có các quan hệ mà theo đó có thể có những khái niệm là sự
đặc biệt hoá của những khái niệm khác. Có thể nói, H là một biểu đồ Hasse trên C
khi xem quan hệ phân cấp là một quan hệ thứ tự trên C. Cấu trúc của một quan hệ
phân cấp:
[<tên lớp đối tượng cấp cao>, <tên lớp đối tượng cấp thấp>]
 Tập hợp R các khái niệm về các loại quan hệ trên các C-Object
Mỗi quan hệ được xác định bởi tên quan hệ và danh sách các loại đối tượng
của quan hệ. Đối với quan hệ 2 hay 3 ngôi thì quan hệ có thể có các tính chất như
tính phản xạ, tính phản xứng, tính đối xứng và tính bắc cầu.
Cấu trúc của một quan hệ:
[<tên quan hệ>, <loại đối tượng>, <loại đối tượng>,…], {<tính chất> , chất>}.
 Tập hợp Opts các toán tử
Các toán tử thể hiện các qui tắc tính toán nhất định trên các biến thực cũng
như trên các đối tượng. Chẳng hạn như các phép toán số học, các phép tính toán
trên các đối tượng đoạn, góc tương tự như đối với các biến thực hay các phép tính

toán vectơ, tính toán ma trận,…Trong trường hợp các phép toán 2 ngôi thì phép

24


Chương 2 - Cơ sở lý thuyết

toán có thể có các tính chất như tính giao hoán, tính kết hợp, tính nghịch đảo, tính
trung hòa.
 Tập hợp Funcs các hàm
Tập hợp Funcs trong mô hình COKB thể hiện tri thức về các hàm hay nói
cách khác là thể hiện tri thức về các khái niệm và các qui tắc tính toán trên các biến
thực cũng như trên các loại C-Object, được xây dựng thông qua các quan hệ tính
toán dạng hàm. Mỗi hàm được xác định bởi <tên hàm>, danh sách các đối số và
một qui tắc định nghĩa hàm về phương diện toán học.
 Tập hợp Rules các luật
Mỗi luật cho ta một qui tắc suy luận để từ các sự kiện đang biết suy ra được
các sự kiện mới thông qua việc áp dụng các định luật, định lý hay các qui tắc tính
toán nào đó. Mỗi luật suy diễn r có thể được mô hình hoá dưới dạng:
r: {sk1, sk2, ..., skm}  {skm+1, skm+2, ..., skn}.
Cấu trúc của một luật: [Kind, BasicO, Hypos, Goals]
Trong đó:
-

Kind: loại luật.

-

BaseO: tập các đối tượng cơ bản.

-

Hypos: tập các sự kiện giả thiết của một luật.

-

Goals: tập các sự kiện kết luận của một luật.

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.

25