Biểu diễn tri thức và ứng dụng

hình đặc biệt hơn.Ví dụ 1: Mạng suy diễn - tính toán (Computational Net)Ví dụ 2: Đồ thị khái niệm (Conceptial Graph) à ứng dụng trong semantic web, biểu diễn ngữ nghĩa của các tài liệu văn bản.Ví dụ 3: Sơ đồ tư duy (Mind map)
Bài tập áp dụng:
Bài nộp 1 – BDTT&ƯD
Xây dựng mô hình biểu diễn tri thức và tổ chức tri thức trên máy cho các ứng dụng sau đây:
BT1: Biểu diễn tri thức và giải bài toán có dạng dưới đây trên một hình phẳng như: tam giác hay trường hợp đặc biệt hơn, tứ giác hay trường hợp đặc biệt hơn, … .
 Bài toán: Trên một hình (H), cho trước một tập các yếu tố (biết giá trị). Yêu cầu tính một hay một số yếu tố mục tiêu.
Một số mẫu chạy thử chương trình:
M1: 
	Input: 
GT: a = 5, b = 4, A = pi/2
KL: S, R
	Output:
	S = 6
	R = 2.5
	Lời giải (khi có yêu cầu)
	B1: Áp dụng định lý Pitago ta có
	a^2 = b^2 + c^2 (1)
	B2: Áp dụng (1) và a=5, b=4 suy ra
	c = 3
	B3: 
Các việc phải thực hiện cho trường hợp “TAM GIÁC”:
Thu thập tri thức và xác định các vấn đề (hay bài toán): xong.Tri thức gồm: các khái niệm về các yếu tố trong tam giác, các định lý, tính chất, công thức, …NX: Có các luật dạng phương trình, các các luật dạng bất phương trình, có các luật dạng luật dẫn.
Mô hình biểu diễn tri thức: 2 thành phần- Các khái niệm về các yếu tố của tam giác, mỗi yếu tố biểu diễn bởi một biến số thực dương như a, b , c, …- Các luật liên hệ trên các biến a,b, c, … được phân làm 3 phần: phần gồm các luật dạng phương trình, phần gồm các luật dạng bất phương trình, phần gồm các luật dạng luật dẫn.
Mô hình có thể được xây dựng với cấu trúc như sau:
(V, R)
	V = {a, b, c, … } gồm các biến thực dương.
	R = R1 R2 R3
	Với 	R1 = { các phương trình như A+B+C=pi, … }  	R2 = { các bất phương trình như a+b>c, …}
	R3 = { các luật dẫn như	 if a^2 = b^2 + c^2 then A = pi/2, … }
Tổ chức tri thức trên đĩa: dạng các tập tin TEXT có cấu trúc
Chẳng hạn:
File lưu tri thức V:+ tên file: C.txt+ vị trí trên đĩa: …+ Cấu trúc file như thế nào? Begin : chú giải cho yếu tố bằng NNTN. : chú giải cho yếu tố bằng NNTN. v.v… End
File R1.TXT để lưu thành phần R1 của mô hình biểu diễn tri thức trên. + vị trí trên đĩa: …+ Cấu trúc file như thế nào? Begin : chú giải bằng NNTN. : chú giải bằng NNTN. S = a*ha / 2 : công thức tính diện tích theo cạnh và đường cao. v.v… End
V.v…
BT2: Xây dựng chương trình tìm ra chuỗi phản ứng hóa học để điều chế một số chất từ các chất được cho trước, phạm vi kiến thức: hóa vô cơ trong chương trình giáo dục phổ thông.
BT3*: Xây dựng chương trình tính toán trên một mạch điện 1 chiều, hoặc xoay chiều.
Xét kiến thức về mạch điện 1 chiều.
Các việc phải thực hiện:
Thu thập tri thức và xác định các vấn đề (hay bài toán).Tri thức gồm: Định luật Ôm và các công thức liên quan đến các thông số vật lý của một đoạn mạch “đơn giản” gồm các điện trở hay biến trở mắc song song hay nối tiếp.Các thông số: các điện trở, các dòng qua điện trở, các hiệu điện thế ứng với mỗi điện trở, công suất, các tổng trở cho các đoạn mạch con hay cho toàn đoạn mạch, dòng và hiệu điện thế của các đoạn mạch con hay toàn bộ đoạn mạch lớn.
Vấn đề: Trên một đoạn mạch “đơn giản”, cho trước giá trị của một số biến, tính giá trị của một vài biến mục tiêu.
Mô hình biểu diễn tri thức:
R1
R2
Rx
R3
R4
R5
A
B
D
E,r
Trên đoạn mạch cụ thể này ta có các thông số sau đây:
	R1, I1, U1, P1, …, R5, I5, U5, P5, Rx, Ix, Ux, Px,
	R(R1*R2), I(R1*R2), U(R1*R2), P(R1*R2), …, 
	R(R3*R4*R5), I(R3*R4*R5), …,
	R(Rx || R3*R4*R5), R(Rx || R3*R4*R5), … 
NX: Các thông số trên có thể biểu diễn bởi các biến thực dương.
Các luật liên hệ trên các thông số có thể viết dưới dạng các phương trình. Chẳng hạn như:
	U1 = R1 * I1, P1 = U1 * I1, …
	R(R1*R2) = R1 + R2, U(R1*R2) = U1 + U2, …, 
	1/ R(Rx || R3*R4*R5) = 1/Rx + 1 / (R3+R4+R5), …
NX: Tri thức trên có dạng “mạng tính toán”. Tuy nhiên mạng này không cố định mà tùy thuộc vào mạch điện cụ thể được cho à khó khăn cho việc tổ chức và xử lý trên máy.
Cần một cách biểu diễn khác. 
Ta có thể sử dụng mô hình “mạng các đối tượng tính toán” (Kiếm & Nhơn, 1996).
Mỗi đoạn mạch cơ bản gồm một điện trở R được biểu diễn bởi một đối tượng tính toán như sau:* Các thuộc tính gồm các biến: R, I, U, P, … và các công thức liên hệ nội tại U = R*I, P = U*I, …* Các hành vi xử lý: áp dụng thuật giải trên mạng tính toán cơ bản.
Một đoạn mạch tổng hợp: biểu diễn bởi một công thức trên các đối tượng trong đó có 2 phép toán * (ghép nối tiếp) và + (ghép song song);
Ví dụ: O1 * O2 * (O6 + O3*O4*O5)
Luật liên hệ giữa các đối tượng:+ Luật liên quan đến phép ghép nối tiếp: (A*B).R = A.R + B.R (A*B).U = A.U + B.U (A*B).I = A.I = B.I+ Luật liên quan đến phép ghép song song: 1/(A+B).R = 1/A.R + 1/B.R …
Mô hình tri thức: (C, Ops, Rules)
	C = { “đoạn mạch cơ bản gồm một điện trở”, “đoạn mạch”}
	Ops = { *, + }
	Rules = { các luật liên quan đến 2 phép toán * và + }
Bài toán được nhập vào theo mô hình “Network of C-Objects”:
Tên của các đối tượng và kiểu đối tượng.vi dụ: O1, …, O6;
Cấu trúc của mạch điện viết dưới dạng công thức trên các đối tượng với các phép toán * và +.ví dụ: O1*O2*(O6 + O3*O4*O5);
Giả thiết (các giá trị cho trước) và mục tiêu (yếu tố cần tính).O1.U = 5, O1.I = 3, …
(O1*O2*(O6 + O3*O4*O5)).U = 100
MẠNG CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
I.- MẠNG TÍNH TOÁN
1. Mô hình: (M, F)
	M: tập các biến đơn, như các biến thực.
	F: Tập các luật dạng phương trình trên các biến của M.
Kỹ thuật vận dụng: không xử dụng trực tiếp các phương trình trong quá trình suy luận mà chuyển sang dạng luật dẫn để có thể dùng thuật giải suy diễn tiến trên hệ luật dẫn.
	Mỗi luật ở dạng phương trình sẽ được chuyển đổi thành một số các luật dẫn kèm theo công thức tính toán tương ứng.
	Ví dụ: luật A+B+C = pi được chuyển thành 3 luật dẫn như sau:
	A, B à C, với C = pi – A – B;
	A, C à B, với B = pi – A – C;
	B, C à A, với A = pi – B – C;
	Ví dụ: Công thức Hê-rông được chuyển thành các luật dẫn
	a, b, c, p à S, với S = …
	S, p, a, b à c,
	v.v…
Ta có mô hình dạng hệ luật dẫn: (M, R)
	M = tập các sự kiện, mỗi sự là phát biểu về tính xác định của một biến.
	R = tập các luật dẫn, mỗi luật dẫn có một công thức tính toán tương ứng.
2. Vấn đề:
	Cho trước một số biến, yêu cầu tìm (hay tính) một số biến mục tiêu.
Thuật giải
- Thuật giải lan truyền dưới dạng suy diễn tiến.
4. Mộ ví dụ áp dụng
Giải bài toán tam giác
Known = {A, B, a}
 f : A+B+C=pi
II.- MẠNG CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
Khái niệm và mô hình
Vấn đề
Thuật giải
Ví dụ áp dụng
Tham khảo: trên trang web đã chỉ.
KRR.VN
KR-Group.org
Công cụ hỗ trợ lập trình và xử lý trên máy
Ngôn ngữ lập trình thông dụng: C/C++, C#, JAVA
Ngôn ngữ lập trình tính toán symbolic: MAPLE
Câu hỏi ôn tập:
Trình bày mô hình mạng các đối tượng tính toán và ứng dụng vào một vấn đề cụ thể.
Biểu diễn hệ thống tri thức gồm các khái niệm cùng với các quan hệ, các định luật, nhằm thiết kế hệ tra cứu kiến thức.
Hướng dẫn trả lời:
Câu 1: 
Trình bày về mô hình mạng các đối tượng tính toán:
Giới thiệu khái niệm về đối tượng tính toán, và một ví dụ. (2/3 trang)
Cấu trúc của mô hình mạng các đối tượng tính toán, ví dụ. (1/2 trang)
Vấn đề và thuật giải. (1 + 1/3).
Chọn một ứng dụng cụ thể như HHP, điện 1 chiều:
Phát biểu bài toán trên tri thức cụ thể, và cho một mẫu bài toán cụ thể.
Trình bày biểu tri thức, trong đó có sử dụng mạng đối tượng tính toán.
Viết lại thuật giải chi tiết hơn (nếu cần thiết).
Cho một ví dụ về một bài toán cụ thể.
Câu 2: 
Biểu diễn tri thức cho một miền tri thức ứng dụng gồm các khái niệm, các quan hệ, và các luật.
Xây dựng mô hình biểu diễn tri thức để có thể tổ chức lưu trữ và xử lý trên máy.
Thiết kế hệ tra cứu kiến thức cho CSTT gồm các khái niệm, quan hệ, và luật.
??
Bài tập:
ỨNG DỤNG 1: THIẾT KẾ HỆ TRA CỨU KIẾN THỨC VỀ 
TOÁN A1
HÌNH HỌC
V.V…
Các giai đoạn thực hiện: Tra cứu kiến thức Toán A1.
Thu thập kiến thức (hay tri thức),Xác định các yêu cầu tra cứu của người dùng (sinh viên, giảng viên).
Biểu diễn tri thức và tổ chức CSTT đáp ứng cho các yêu cầu tra cứu.
Tạo CSTT.
Thiết kế các thuật giải xử lý tìm kiếm theo yêu cầu tra cứu.
Cài đặt thử nghiệm …
MÔ HÌNH CƠ SỞ TRI THỨC CÁC ĐỐI TƯỢNG TÍNH TOÁN
(KBCO: Knowledge Base of Computational Objects )
(COKB: Computational Objects Knowledge Base)
Tài liệu.
Slide.
Giai đoạn 2000-2001: Cấu trúc 5 thành phần
Giai đoạn 2004-2008: Cấu trúc 6 thành phần
GIỚI THIỆU VỀ ONTOLOGY
Tham khảo bài viết COKB-ONT.
Slides
Sách:
Công nghệ phần mềm hướng tác tử (agent)
ÔN TẬP
I.- Nắm vững các phương pháp biểu diễn tri thức cơ bản 
(xem trang 3 – 5)
II.- Mô hình mạng tính toán và mạng các đối tượng tính toán
	 (xem trang 10 – 11)
III.- Mô hình tri thức về các đối tượng tính toán (COKB)
	 (xem trang 13)
Câu hỏi thi:
Lý thuyết về BDTT: Xem các mô hình đã biết- Các mô hình cơ bản.- Mạng tính toán.- Mạng các đối tượng tính toán- COKB- Option: Đồ thị khái niệm, Mind map.
Vận dụng:- Tri thức: HHP, HHGT.- Điện một chiều.
Một số câu hỏi cụ thể:
Trình bày mô hình mạng các đối tượng tính toán và ứng dụng vào một vấn đề cụ thể.
Biểu diễn hệ thống tri thức gồm các khái niệm cùng với các quan hệ, các định luật, nhằm thiết kế hệ tra cứu kiến thức.
BT1: Biểu diễn tri thức và giải bài toán có dạng dưới đây trên một hình phẳng như: tam giác hay trường hợp đặc biệt hơn, tứ giác hay trường hợp đặc biệt hơn, … .
 Bài toán: Trên một hình (H), cho trước một tập các yếu tố (biết giá trị). Yêu cầu tính một hay một số yếu tố mục tiêu.
Xây dựng chương trình tính toán trên một mạch điện 1 chiều, hoặc xoay chiều.
MỘT SỐ ĐỀ TÀI ỨNG DỤNG CỦA
CÁC PHƯƠNG PHÁP BIỂU DIỄN TRI THỨC
I.- Xây dựng ứng dụng tính toán (giải các bài toán) về động học
II.- Xây dựng ứng dụng tìm chuỗi phản ứng hóa học về hóa học vô cơ (phạm vi kiến thức phổ thông)
Tài liệu: “Giúp trí nhớ về chuỗi phản ứng hóa học”, TG: Lê Kim Hùng.
III.- Biểu diễn tri thức và tổ chức CSTT về kiến thức hình học về vector trong mặt phẳng, phục vụ cho việc xây dựng ứng dụng giải các bài toán về vector.
IV.- v.v…