Bài giảng Công nghệ tri thức và ứng dụng - Phần 2: Các hệ cơ sở tri thức - Chương 4: Phân loại các hệ cơ sở tri thức

 Chương 4: Phân loại Các hệ cơ sở tri thức Phần II: Các hệ Cơ sở tri thức (knowledge-based systems) I. Một số tiêu chuẩn phân loại các hệ CSTT Tính đóng, mở, kết hợp Phương pháp biểu diễn tri thức Lĩnh vực ứng dụng II. Hệ CSTT đóng Hệ cơ sở tri thức đóng: được xây dựng với một số “tri thức lĩnh vực” ban đầu và chỉ với những tri thức đó mà thôi trong suốt quá trình hoạt động hay suốt thời gian sống của nó. Ví dụ: Các định nghĩa và các tiên đề trong tác phẩm của Ơclit. II. Hệ CSTT đóng (tt) 1. Các định nghĩa và các tiên đề trong tác phẩm của Ơclit Điểm là cái gì không có bộ phận Đường có bề dài và không có bề rộng Các đầu mút của một đường là những điểm Đường thẳng là đường có sự sắp đặt vị trí như nhau đối với mọi điểm của nó Mặt là cái chỉ có bề dài và bề rộng Các biên của một mặt là những đường Mặt phẳng là mặt có sự sắp đặt vị trí như nhau đối với mọi đường thẳng của nó … II. Hệ CSTT đóng (tt) Các định đề Từ một điểm bất kỳ này đến một điểm bất kỳ khác có thể vẽ một đường thẳng. Một đường thẳng có thể kéo dài ra vô hạn. Từ một điểm bất kỳ làm tâm, và với một bán kính tùy ý, có thể vẽ một đường tròn. Tất cả các góc vuông đều bằng nhau. Nếu một đường thẳng cắt hai đường thẳng khác tạo nên hai góc trong cùng phía có tổng nhỏ hơn hai vuông thì hai đường thẳng đó phải cắt nhau về phía có hai góc nói trên đối với đường thẳng cắt. II. Hệ CSTT đóng (tt) Các tiên đề Hai cái cùng bằng cái thứ ba thì bằng nhau. Thêm những cái bằng nhau vào những cái bằng nhau thì được những cái bằng nhau. Bớt những cái bằng nhau từ những cái bằng nhau thì được những cái bằng nhau. Các hình chồng khít lên nhau thì bằng nhau. Toàn thể lớn hơn một phần II. Hệ CSTT đóng (tt) 2. Tiên đề Lobasepxki (tiên đề V’) - Trong mặt phẳng xác định bởi đường thẳng a và một điểm A không thuộc đường thẳng đó có ít ra là 2 đường thẳng đi qua A và không cắt a. Tiên đề V’ phủ định tất cả các mệnh đề tương đương với tiên đề V của Ơclit III. Hệ CSTT mở Hệ cơ sở tri thức mở: là những hệ cơ sở tri thức tiên tiến hơn, nó có khả năng bổ sung tri thức trong quá trình hoạt động, khám phá. Ví dụ 1: Những hệ giải toán cho phép bổ sung tri thức trong quá trình suy luận (tri thức ban đầu là những tiên đề và một số định lý, tri thức bổ sung là những định lý mới, những tri thức heurictis, …), … III. Hệ CSTT mở (tt) Ví dụ 2: Hệ chẩn đoán hỏng hóc xe dựa trên tri thức luật dẫn IV. Hệ CSTT kết hợp Hệ cơ sở tri thức kết hợp: bao gồm sự kết hợp giữa hệ đóng và hệ mở, hệ kết hợp giữa CSTT và CSDL, hệ kết hợp giữa CSTT này với CSTT khác, … Những hệ cơ sở tri thức kết hợp thường phát triển mạnh dựa trên tri thức liên ngành. Ví dụ: kinh dịch, tử vi áp dụng với đời sống; kinh dịch, tử vi áp dụng với y học; …); những hệ chẩn đoán, dự báo đòi hỏi tri thức liên ngành; … IV. Hệ CSTT kết hợp (tt) Sơ đồ ngũ hành sinh khắc Tương sinh:	Kim sinh Thủy 	Thủy sinh Mộc 	Mộc sinh Hỏa 	Hỏa sinh Thổ 	Thổ sinh Kim Tương khắc: Kim khắc Mộc 	Thủy khắc Hỏa 	Mộc khắc Thổ 	Hỏa khắc Kim 	Thổ khắc Thủy Tương sinh, tương khắc giống như âm dương, là 2 mặt không thể tách rời của sự vật IV. Hệ CSTT kết hợp (tt) Âm dương ngũ hành kết hợp với đời sống Mọi sự vật và hiện tượng trong vũ trụ đều có thể gán với một “nhãn ngũ hành”. Một ví dụ điển hình về việc xem tuổi hợp hay khắc Mộc sinh Hỏa  Mão không khắc Tỵ Thủy khắc Hỏa  Tý khắc Ngọ … V. Hệ thống mờ Các khái niệm cơ bản 1.1 Tập rõ và hàm thành viên Tập rõ crisp set) là tập hợp truyền thống theo quan điểm của Cantor (crisp set). Gọi A là một tập hợp rõ, một phần tử x có thể có x Î A hoặc x Ï A, Có thể sử dụng hàm c để mô tả khái niệm thuộc về. Nếu x Î A, c (x) = 1, nguợc lại nếu x Ï A, c (x) = 0. Hàm c được gọi là hàm đặc trưng của tập hợp A 1.2 Tập mờ và hàm thành viên Khác với tập rõ, khái niệm thuộc về được mở rộng nhằm phản ánh mức độ x là phần tử của tập mờ A. Một tập mờ fuzzy set): A được đặc trưng bằng hàm thành viên m và cho x là một phần tử m (x) phản ánh mức độ x thuộc về A. Ví dụ: Cho tập mờ High Lan cao 1.5m, m (Lan)=0.3 Hùng cao 2.0 m, m (Hùng)=0.9 V. Hệ thống mờ (tt) 1.3 Các dạng của hàm thành viên a) Dạng S tăng m (x)=S(x, a , b , g )= V. Hệ thống mờ (tt) 0 nếu x = g 1.4 Các phép toán trên tập mờ Cho ba tập mờ A, B , C với m A(x), m B(x),m C(x) C=A Ç B: m C(x) = min(m A(x), m B(x)) C= AÈ B : m C(x) = max(m A(x), m B(x)) C=Ø A : m C(x) = 1- m A(x) V. Hệ thống mờ (tt) V. Hệ thống mờ (tt) 2. Các hệ thống mờ 2.1 Hàm thành viên cho các biến rời rạc Cho tập vũ trụ E = Tốc độ = { 20,50,80,100 } đơn vị là Km/g. a. Xét tập mờ F = Nhanh xác định bởi hàm membership m nhanh: E ----> [ 0,1 ] x1 ----> m nhanh (X) Khi ta gán m nhanh (20) = 0 nghĩa là tốc độ 20 Km/g được xem như là không nhanh V. Hệ thống mờ (tt) Tập Trung_bình = { 0.3,1,0.5,0 } b. Xét tập mờ trung_bình với hàm thành viên xác định như sau V. Hệ thống mờ (tt) V. Hệ thống mờ (tt) 3. Xử lý bài toán mờ V. Hệ thống mờ (tt) Ví dụ: Giải bài toán điền khiển tự động mờ cho hệ thống bơm nước lấy nước từ giếng. Trong khi hồ hết nước và trong giếng có nước thì máy bơm tự động bơm Với biến ngôn ngữ Hồ có các tập mờ hồ đầy (H.Đầy), hồ lưng (H.Lưng) và hồ cạn (H.Cạn). Với biến ngôn ngữ Giếng có các tập mờ nuớc cao (G.Cao), nuớc vừa (G.Vừa), nuớc ít (G.Ít). Với biến ngôn ngữ kết luận xác định thời gian bơm sẽ có các tập mờ bơm vừa (B.Vừa), bơm lâu (B.Lâu), bơm hơi lâu(B.HơiLâu). V. Hệ thống mờ (tt) V. Hệ thống mờ (tt) Hàm thành viên của Hồ nước: H.Đầy(x) = x/2 	nếu 0<=x<=2 H.Lưng(x) = {	x	nếu 0<=x<=1 	(2-x)	nếu 1<=x<=2 } H.Cạn(x) = (1-x/2) 	nếu 0<=x<=2 V. Hệ thống mờ (tt) Hàm thành viên cho giếng: G.Cao(y) = y/10 	nếu 0<=y<=10 G.Vừa(y) = {y/5 	nếu 0<=y<=5 	(10-y)/5	nếu 5<=y<=10 } G.Ít(y) = (1-y/10)	nếu 0<=y<=10 V. Hệ thống mờ (tt) Hàm thành viên của Kết luận cho từng luật: B.Vừa(z) = { z/15 	nếu 0<=z<=15 (30-z)/15 	nếu 15<=z<=30 } B.lâu(z) = z/30 	nếu 0<=z<=30 B.Hơi lâu(z) = { z/20 	nếu 0<=z<=20      	1-0.05(z-20) 	nếu 20<=z<=30 } Chỉ xét 4 luật trong trường hợp máy bơm hoạt động (tất cả 9 luật) Luật 1: if x is H.Lưng and y is N.Cao Then z is B.Vừa Luật 2: if x is H.Cạn and y is N.Cao Then z is B.Lâu Luật 3: if x is H.Lưng and y is N.Vừa Then z is B.Vừa Luật 4: if x is H.Cạn and y is N.Vừa Then z is B.Hơi lâu Bây giờ nếu ta nhập trị Input: x0 = 1 (Độ cao của nước trong hồ) y0 = 3 (Độ cao của nước trong giếng). Hỏi bơm bao lâu? V. Hệ thống mờ (tt) V. Hệ thống mờ (tt) Các Wi gọi là các trọng số của luật thứ i C(z) = S Wi m KLi(Z) i = 1 …N m C(z) = W1.B.Vừa(z) + W2.B.Lâu(z) + W3.B.Vừa(z) + 	+ W4.B.Hơi Lâu(z) C(z) = 3/10.B.Vừa(z) + 3/10.B.Lâu(z) + 3/5.B.Vừa(z) + 	+ 0.5.B.HơiLâu(z) V. Hệ thống mờ (tt) Bước tiếp theo là ta phải giải mờ từ hàm thành viên của kết luận bằng cánh tính trọng tâm của hàm m C(z) Moment m C(z) là và Vậy Defuzzy(z) =17.12/2.3=8.15 Do đó nếu mực nước trong hồ và giếng là 1m và 3m thì thời gian cần bơm là 8 phút và 15 giây. V. Hệ thống mờ (tt)