food expert system

HỆ TƯ VẤNCHỌN MÓN ĂNBài tập lớn Hệ cơ sở tri thức

GV hướng dẫn: Hoàng Thị Hải Yến

Giới thiệu đề tàiVấn đề chọn món ăn.Dịch vụ web.FES – Food Expert System.

Giới thiệu nhómNguyễn Việt HàLê Ngọc MinhĐỗ Bích NgọcLê Anh Quang

Phân công công việcSTT Họ và tên Nhiệm vụ Công việc

1. Nguyễn Việt Hà Trưởng nhóm - Lập trình giao diện.- Viết luật.- Thiết kế module hệ

thống

2. Lê Ngọc Minh Giao diện web.

- Lập trình giao diện.- Giao tiếp giữa hệ

thống và module suy diễn.

3. Đỗ Bích Ngọc Module suy diễn.

- Nghiên cứu và chỉnh sửa framework suy diễn.

- Biểu diễn tri thức.- Làm slide.

4. Lê Anh Quang Tri thức. - Viết luật.- Thu thập tri thức món

ăn.

Nội dung chính1. Cơ sở lý thuyết2. Kiến trúc chương trình3. Mô hình suy diễn4. Cơ sở tri thức5. Demo chương trình

1. Cơ sở lý thuyết1. Hệ chuyên gia2. Prolog và lập luận không chắc chắn

Hệ chuyên giaHệ chuyên gia là một hệ thống máy tính mô

phỏng hoạt động ra quyết định của một chuyên gia.

Hệ chuyên gia được thiết kế để giải quyết các vấn đề phức tạp về lý luận tri thức.

Hệ chuyên gia gồm hai phần:Cơ sở tri thứcMáy suy diễn

Prolog và lập luận không chắc chắnProlog là một ngôn ngữ lập trình logic phổ

biến với cú pháp đơn giản.Khi nói tới một sự kiện, ta thường không thoải

mái khi nói tới nó một cách tuyệt đối, thay vào đó, ta sử dụng một hệ số gọi là niềm tin hay độ chắc chắn của sự kiện.

Hệ số chắc chắnHệ số chắc chắn: -1 ≤ CF ≤ 1Tính toán hệ số không chắc chắn

Luật thông thườngLuật hộiLuật tuyểnNhiều luật cùng kết luận

2. Kiến trúc chương trình1. Mô hình phiên hỏi đáp2. Cơ sở tri thức người dùng3. Hỏi đáp trên nền web

Kiến trúc hệ thốngKiến trúc hệ thống

Cơ sở tri thức (người dùng, món ăn).Máy suy diễn.Giao diện web.

Phiên hỏi đápMột phiên làm việc gồm:

Mục tiêu cần giải quyết.Danh sách các câu hỏi cần trả lời đến khi vấn đề

được giải quyết.Phản hồi từ người dùng.

Phiên hỏi đáp (tiếp)Phản hồi từ người dùng có thể là:

Hành động.Câu hỏi.Câu trả lời.Bỏ qua câu hỏi.

Hỏi đáp trên nền webPhiên hỏi đáp kéo dài:

Tốn kém tài nguyên.Không khả thi (mất điện, time-out…)

Giải pháp:Đưa ra câu hỏi: Ngắt kết nối, sử dụng câu trả

lời “mặc định”.Người dùng trả lời: Lưu trữ câu trả lời, tiến

hành lại suy diễn từ đầu với tri thức mới.

3. Mô hình suy diễn1. Cách thức đưa ra lựa chọn2. Biểu diễn tri thức3. Mô hình máy suy diễn

Cách thức đưa ra lựa chọnFES gợi ý món ăn dựa vào khả năng “thích”

món ăn đó của người sử dụng.Đối với mỗi một món ăn, FES đi “chứng minh”

người dùng thích món ăn đó và tính độ chắc chắn của sự kiện này.

FES gợi ý bữa ăn bằng cách lựa chọn các món mà người dùng “thích nhất” để gợi ý trước.

FES sử dụng mô hình suy diễn lùi.

Biểu diễn tri thứcTri thức của FES gồm có tập sự kiện (món ăn,

người dùng), tập luật và tập các câu hỏi với người dùng.

Một sự kiện được biểu diễn bởi vị từ fact gồm hai phần:av(Attribute, Value): Cặp thuộc tính-giá trị.CF: Độ chắc chắn của sự kiện.VD: fact(av(age, 22), 1).

Biểu diễn tri thức (tiếp)Một luật được biểu diễn bởi vị từ rule gồm ba phần:

id: ID của luật.lhs: Vế trái của luật hay mệnh đề if.

Vế trái của luật là một danh sách trong đó chứa các sự kiện phải chứng minh.

rhs: Vế phải của luật hay mệnh đề then. Vế phải của luật là một cặp av và CF.

VD:rule(

'P2',lhs([av(age, X), X >= 0, X =< 14]),rhs(av(ageCategorize, child), 0.85)

).

Biểu diễn tri thức (tiếp)Một câu hỏi được biểu diễn bởi vị từ askable

gồm hai phần:Sự kiện hỏi được.Câu hỏi tương ứng.VD:askable(like_taste(hot), 'Bạn thích ăn cay không?').

Cách thức suy diễnHoạt động chính của FES là chứng minh một

sự kiện cùng với độ chắc chắn của sự kiện đó.Đối với một sự kiện:

Nếu sự kiện đó đã biết (có trong tri thức), FES đưa ra câu trả lời.

Nếu sự kiện đó chưa biết nhưng có thể hỏi được, FES sẽ hỏi người dùng.

Nếu sự kiện đó không hỏi được nhưng suy diễn được bằng luật, FES sẽ lần lượt chứng minh cách luật.

Mô hình máy suy diễnfindgoal

<đã biết>

fact

<hỏi được>

askable query_user

<suy diễn>

findgoal2

rule prove

findgoal

adjust update

fact

Merritt, D. (1989) Building Expert Systems in Prolog, Springer. Chapter 3: Backward Chaining with Uncertainty.

4. Cơ sở tri thức1. Tri thức món ăn2. Tri thức người dùng3. Luật suy diễn

Tri thức món ănMột món ăn được mô hình dựa trên khoa học

dinh dưỡng, có các thuộc tính:Danh sách nguyên liệu.Thuộc tính lý hóa: Mùi, vị, độ mềm, tính nóng

lạnh.Thuộc tính hóa sinh: Năng lượng (calorie), hàm

lượng đạm (protein), hàm lượng chất béo (fat), hàm lượng đường (glucose), hàm lượng chất khoáng (minerals), hàm lượng vitamin.

Một số thuộc tính phụ khác.

Tri thức người dùngViệc chọn lựa món ăn dựa trên sở thích, thời

điểm và đảm bảo dinh dưỡng đối với người dùng. Các tri thức quan tâm đến bao gồm:Tuổi tác.Nghề nghiệp.Tình trạng sức khỏe.Một số trường hợp đặc biệt.

Một số điều kiện ngoại cảnh như thời tiết cũng được đưa vào, ảnh hưởng lên việc chọn món ăn.

Luật suy diễnCác luật đều ở dạng: “Nếu (…) thì người sử

dụng có khả năng thích món ăn X với độ chắc chắn CF”.

Luật được phân thành một số nhóm sau:Tuổi tác.Sức khỏe.Nghề nghiệp.Sở thích.Thời tiếtThời điểm bữa ăn.

Ví dụ về luật suy diễnTa có tri thức: “Người vận động thể thao nên

có chế độ ăn nhiều năng lượng, hàm lượng protein cao”.

Luật được phát biểu thành: “Người vận động thể thao có khả năng thích món ăn có nhiều năng lượng, giàu protein”.

Ví dụ về luật suy diễn (tiếp)Biểu diễn luật trong prolog:

rule('SPORTR01a',lhs([av(play_sport, yes), av(calorie(X), high)]),rhs(av(like_recipe(X), true), 0.45)).rule('SPORTR01b',lhs([av(play_sport, yes), av(protein(X), high)]),rhs(av(like_recipe(X), true), 0.45)).

5. Demo chương trình

Food Expert SystemFES gồm:

~130 luật~30 món ăn