, :,.. I ,

NHA XUAT BAN GlAD Due

Csc.phu'!ng phs{JGiai'quyet van deva ky thu~t xu 1fttri tnuc

I: .

" I\.tue,han taoJ

I

~ I

NGUYEN THANH THUY

.'.\ x_A'

NHA XUAT BAN GIAO DI)C - 1999

~_ VI~" ligc VIEt!!: Y lliU~ T 2Ij~~ SL i\i V~ ,n "',i" (~ ,_:_lli t,.---. 'l(~.... J......~ .J !I ~ __ ii---~ Fitly BId, !

cec phu'elng phap giai quyet van tieva ky thu~t xu Iy tri thuc

I liii ha n 1.1n thl( 3)

~ A.

TRITUEA.NIlAN TAO

~ ~PTS. NGUYEN THANH THUY

t Ch.o ldn xtuit ban thii hailCuon sach nay trinh bay noi dung cua men hoc "Tri tue

Nhan tao" (Artificial Intelligence), mi;lt mo n co' SCi chuyeri nganh trongc111to'ng t.ri nh duo tao ky su Tin hoc. o day, sinh vien du,!c lam quenvoi mot so kie n thuc co' ban nhat ve cac phuong phap giai quye t vande (Problem solving) va ky thuat xU'Iy t.ri thirc. Chung se giup ho coduoc nell ta ng d; co t.he' di sau vao cac chuye n de khac, nhu phanllIPIlI day hoc thong minh, h~ chuye n gin, M trc giiip ra quyet dinh ..

Ve bo cue, cuon sach duoc goi gon trong ba chinrng :C}-U;ONG I ~ Trinh bay nhirng khai niern co' ban ve khoa hoc

TTi tue Nhan tao.CHlfdNG II Gidi thieu cac phuo'ng phap khae nhau de

L~IN61)AU

u N9i, ngay 20/1111995.Giao su NGUYEN DiNH TRI

Viii erich t.rmh bay mach lac cac ky thuat nay dudi dang chuangtrmh biing ngon ngu thuat toan, chung to i hy vong rang' cuon sach;-;("girip ich cho ngiro ihoc va co thtf dem ra thir nghie m tre n Wng ngutrill h ell t.he.

Cuo n sach TRi Tl'E NHAN TAO (Cac phuoug phap giai quye tvr:u dt; V,} ky thuat XII Iy t.ri thric) cua PTS. NGlTYEN THANH THlTY.\' kilo;1 Coug nghe Thong tin trircng Dai hoc Bach khoa Ha N6i. la11I(lt san pharn da diroc ngh ie m thu cua de ta i nha mroc KC 01-13 (vegiao due da o tao Tin hoc Dien tIt va Vien thong) va dang diroc dunghim giao trinh giang day cho sinh vie n cua "cac chuyen nga nh (Tinhoc. Torin-Tin hoc. Tin ho c quan ly, Tin hoc-Bien tU'-Vi~n thong)trong tniO'ng DHBK Ha No i; cung nhir trong viii trirong da i hoc khac.N~Jl dung cuon sach tqp trung vao hai van d~ co' ban nha t trong Trftup Nhan ta o: do 1:1cac phuong phap giai qUYE(t van de va ky thuathieu dieu. xu' Iy tri thlie va suy dien. Day la nhirng k ie n thuc co' srid{' nghian ciru, thi(';t ke va xuy dung cac h~ chuang trinh "tho ng minh ~han gom c.ic tro cho i, tim kiern nghiern suy, he tro giup ra quyetdinh

LOI GIOI THleU

HIL NQI, 1~/08/1996.NGUYEN THANH THUY

bieu di~n ba i toan (hay van d~) nhu : Kho ng gian 'I'rang thai, Phanr;1 ba i toan va Lo-gich. Moi phuong phap bieu die n se tuong irng duara mor uho m cac ky thuat tim kiern 16'i giai. Cac ky thuat nay diroctri nh bay dudi dang ngon ngil thuat wan mo ta, nharn giup sinh vienhinh dung ducc cau true chuang trmh va co thll" thir nghie m duoc ngaytren mot ngu trinh cu the nao do.

CHUaNG III _ Trinh bay cac ky thuat cu the de bieu dien vaxli'ly tri thuc, Cac t.hua t toa n suy die n vdi lo-gich me nh de, lc-gichvi ttl. crir luat san xuat ... la nhung k ien thirc then cho't, giup sinhvien nhanh chong tie p can va tim hieu co' che' li;ip trinh ella ngon ngirPROLOG. de thu nghie m va ca i dat cac he trinh irng dung khac nhau.

V6"imuc tieu cung cap cac kieri thuc va ky thuat CCiban, cucnsach mrii chi duoc gio i h:;111trong eric no i dung ne u tre n. Trong khuo nkho met giao trinh thiet yeu, mo t so' chu de nang cao khac cua khoa"Trf tue Nha n tao", nhu: suy die n tre n mang ngu nghta; suy die n vo iIri t.huc chua chinh xric va chua day 'du; tinh mau thuan t.rong Co'so't.ri thirc; hoc may; hieu ngon ngir tt! nhien; mang No-ron; thua t gia idi truye n ..can chua duo'c trrnh bay (J day.

Ve deli tirong phuc vu. cuon sach nay co the dung lam tu lieuhoc hlP rho sinh vie n he Ky su Tin hoc. CI1 uhan Tin 119c,Cir nha nCao dring Tin h9C; hoac co the lam ta i Iie u t.ha m kha o cho hoc vie nc;ir he Cao h9C va Nghian CUusinh, gia ng vie n Till hoc. cling nhu choeric can hi? da ra cong tar muon b6' sung kien thirc cho minh

Trong qua trinh bien soan. tac gia da nha n duoc nhieu donggoP Vp no i dung chuye n men va co vu ve tinh tha n, cung nhieu hotr:a'khrir ve hie u dinh, bien tap trinh bay va ca t.a i trade cuon sachru doi Nhan dip ta i ban nay. tac gia xin mot. Ian nua bay to longcam an t6"i: Gs.Ts. Nguyen muh TTi (Chu nhi$m de tai nha I11100cKC01-13); PGs.TS. Hoang Van Kiem (Chu nhi~m khoa Cong ngM Thongt.in DHTH. TPHCM.); Ks. Nguy~n Phuc Trl1o'ng Sinh (PM TBT taprhi "Tin h9C va D6'i s6ng" HQi Tin Hoc VN): cung Ilhieu dong nghi$pkhac t.rong khoa Cong ngM Thong tin DHBK Hil N

51.1. Lich sli phet triin eua khoa hoe Trl tu,nhan . tao1.1.1. Lich. s';' hinh thanb va pluit trien

Nhirng narn gan day, trong die sach bao viet ve k-y thuat tinh roan,nguoi ta ngay cang hay gc)p nhtrng thuat ngu moi nhu: may tinh thongminh, may tinh the he 5, tri tue nhan tao, he chuyen gia ... Su xuat hienella cac ngon ngtr lap trinh khong tMt su que!). thuoc lam voi cac chuyengia tin hoc nhu LISP, PROLOG mo duong eho vice xay dung va apd~ng vao tht!e te hang lo~t cae he th6ng ehllong tdnh e6 kh6 nang"thong minh".

Tn10e day, mei khi n6i den Iri tue nhan tao (TTNT) ngllt)i fa ihuongquan lam den viec lao lap cac may e6 kha nang "suy nchi", iham chitrong mot s6 pharn vi hep nao do, co th~ canh tranh hoac vuot qua khanang bo nao ella con nguoi. Nhtrng hy vong nay trong met thbi gian daida anh huong rat nhieu den cac nghien cuu trong phong thi nghiern.Mac dau nhung rna hinh tuong tt! ella cac may thong minh da duoc duara hang tram narn truce day, song chi til gitra nhung narn 1930 khi AllenTuring rung b6 nhtrng ket qua quan trong dau tien, nguoi ta moi nghiencuu van de TINT mot each nghiern tuc. Phat hien cua Turing cho dingchuong trinh c6 tM luu tril trong bo nho d~ sau d6 duoc thuc hien trenCO sb cac phep toan co ban thao tac vdi cac dai luong s6 0 va 1, datao nen nen tang cua nhung may tinh hien dai. Viec Iuu trit chuongtrinh trong may eho phep thay d6i chuc nang cua n6 mot each nhanhchong va di! dang thong qua viec nl;lp mot chuong trinh moi khac vao

CHUONG I

KHOA HOC TRf TUE NHAN TAO:" ,t, A'"

TONG QUAN TINH HINH NGHIEN ClfU VA lfNG DUNG,

Chuong trinh ELIZA do Joseph Weizenbaum 0 MIT dua ra ,am1964 co kha nang lam viec gi6ng nhu mot chuyen gia phan tich tam lY.

Nhung be tac, han che thanh cong cac cong trinh nghien cuu TINTtrong nhung nam 60, chinh la do gioi han kha nang cua cac thier bi, bl)

h(l nho. Theo mot nghia nao co, kha nang nay lam cho may c6 kha nangh9C va suy nghi!.

06 cling chinh Ill.mot trong nhilng bieu hien quan trong db tien cuanhilng may tinh duoc trang bi TINT.

Narn 1956, chuong trinh dAn xuat ket luan trong M hinh thuc daduoc cong b(). Tiep sau d6, nam 1959 chuong trinh chungminh cac dinhIy hinh hoc phang va chuong trinh giai quyet bai toan van nang(General problem Solving, viet tat la GPS)

7nho va d~e biet la y~u t6 thoi gian thuc hien. Chinh nhilng yeu t6 naykhOng eho phep t6ng quat h6a nhilng thanh COng btl6e dhu d~t dtlQetrong cac he chuong trinh TINT da xay dung.

Tuy rang vao giila nhilng nam 70, bO nM may tinh va thoi gian tinhroan da duoc nang eao dang ke v~ chat, song nhilng each tiep can khacnhau d~n TINT van chua dem toi nhilng thanh cong tMt su do su bungn6 t6 hQP trong qua trinh tim kiem loi giai cac bai toan ~t ra.

Cu6i nhilng nam 70, mot s6 nghien ciru co ban trong cac linh vuenhu xii -ly ngon ngil tu nhien, bieu dien tri thirc, Iy thuyet giai quyet vand~ da dem lai dien mao moi cho TINT. Thi tnrong tin h9C da bat dhd6n nhan nhilng san pham TINT itng dung d~u tien mang tinh thuongmai, D6 la cac he chuyen gia, duoc dem ap dung trong cac linh vuekhac nhau.

He chuyen gia la phan mem may tinh, chua cac thong tin va tri thucv~ mot linh vue el;l tbe nao d6, e6 kba nang giai quyet nhilng yeu cauella nguoi sit dung, trong mot mite dO nao d6, 0 trinh dO nhu motchuyen gia can nguoi e6 kinh nghiem kha IAu nam, MOt trong nhilng hechuyen gia d~u tien duoc sil dung thanh cong trong thuc te la heMYCIN, duoc thiet ke va cai ill)t tai truong dai hoc t6ng hop Stanford.

Mot su kien quan trong trong su phat trien ella khoa hoc TINT lasu ra doi ella ngon ngil PROLOG, do Alain Calmerauer dua ra nam1972. Nam 1981, dl$ an ella NMt Ban xay dung cac may tinh tM he 5,lay ngon ngil PROLOG nhu la ngon ngil co sO da lam thay d6i khanhieu tinh hinh phat trien TINT 0 My, cang nhu 0 chau Au.

Giai doan 1981 tro di, nguoi ta cam nhan thay kha ro net rang cacchuyen gia v~ TINT dang dan chuyen cac ket qua nghien ciru til phongthi nghiem sang cai ~t irng dung cu the.

Co the n6i dAy cling la giai doan canh tranh rao riet ella cac COngty, cae vien nghien eitu bang d~u nham dtla ra thi truong cae san pMmph~n m~m itng dl:lDgky thu~t TINT.

Cu6i nhilng nam 80, d~u nhilng nam 90 thj trtlong die san pMm dAndl;lngda e6 kha nhi~u san pMm 0 trinh dO cao nhtl may gi~t, may anh ...

Phin cung may tinh phat tri~n m~h me

Ly thuyAt H. Simon 'Hanh vi hanh chinh"

Ly thuy3t AM. Turing "May tinh toan va trf tu~"

8

gidi II, 1945 . 1954.

giai doen ti~ TTNT

Sau chiAo tranh thA

Logic hinh thuc

TAm Iy hoc nhan thucthA gidi thu II.

Nhiing ti~n d~ ban diu

Tn.ldc chiAo tranh

SII k~oGiai dean

sir dung TTNT, Cac he th6ng nhan dang va xir 19 hinh anh, tieng n6idang ngay cang thuc d~y su phat trien ky thuat mang neuron. Su xichlai cua hai each tiep can: tiep can mo trong lap luan x~p xi va ky thuatmang neuron da va dang gay duoc su quan tam, chu y cua cac chuyen

gia tin hoc va cac cong ty, d~c biet 0 NMt. Ben canh su xuat hien cuacac he chuyen gia tren thi truong, nhung narn gan day cac ung dungcong nghiep va quan ly X3 hoi, quan Iy kinh te doi hoi su ra doi cua cache th6ng xi! Iy tri thuc -e- dil lieu tich hQP, trong s6 do phai ke den cache M trQ quyct dinh dua tren tri thirc,

Cac he thong tin hoc multimedia ngay cang chiem linh thi truong vathuc d~y nhanh ch6ng cac nghien cuu co han nham thiet kc cac may tinhthong minh co kha nang xir Iy va cai ~t cac giao dien nguoi may phong

phu. Theo mot nghia nao do, multimedia cho phep may tinh c6 kha

nang xll ly cac thong tin v~ "tM gioi ao", Ben canh Icy thuat multimedia,hypertext da va dang duoc sir dung rong rai,

The gidi dang chuyen minh trong nhtrng nghien cuu v~ ITNT. Tuyvay, cau hoi lieu ky thuat ITNT co tao nen buoc nhay vot trong congnghe tin hoc, dac biet III trong cong nghe may tinh nhu nguoi ta damong doi trong cac du an che tao may tinh the h 5, vAn chua co giaidap thoa dang.

Bang 1.1. T6ng quan nhung Sl! ki~n chu yeu trong Itch sli'phat triA" TTNT

9 Cac he chuyAn gia MYCIN

(Stanford University)

HEARSAY n (Carnegie Menon~MACXYMA (MIT)

Ky nght xli Iy tri thuc (Knowledge Engineering)

Cac h& chuy&n gia r6ng

COng CI,I tao lap he chuyAn gia

EMYCIN (Trudng d{l! hoe Stanford)

GUIDON (TnJdng d~ hoe Stanford)

Cac he dl,la tr8n

tri thllC

Nhling narn 1971 1980

chuy@n mOn h6a va

thanh cOng

LV thuy8t "giai quy8t vAn di"

A. Newell , H. Simon

NgOn ng.J LISP (Language for list processing)

Cac ky thuat Heuristics, McCathy

LV thuy8t vi nglldi may (Robot)

Chlldng tr'nh chdi cd CLla Samuel

He chuyen gia DENDRAL

Phat trign va dinh

hlldng I~

Tlm ki8m cac he giai

quygt vAn di t6ng quat

NhLing nAm 1961 1970

Kha nAng cua may tfnh

(bO nhd va thdi gian thuc hi~) nAng cao

NgOn ngLi xli IV thOng tin IPI 1

Xemina mua he d Darmouth vi TTNT,

nam 1956 (J. McCathy, M. Minsky,

C. Shannon, A. Newell , H.Simon)

He giAi quy8t vAn di t6ng quat. GPS.

Ttlm IV hoc xli IV thOng tin.

Hlnh thanh va khdi

dAu nhLing nghi@ncllu

TTNT

Sau chi6n tranh th8

gidi II, 1955 1960

Cac hOi nghi vi di6u khiin hoc

Nhung tien d~ ban dhu eho su ra d()i cua TTNT la nhung nghien cuuly thuyet sau sac ella cac chuyen gia v~: Logic hinh thuc, tam ly hocnhan thuc (Cognitive Psychology) va dieu khien hoc (Cybernetics).

A. Turing, ngtf()i ~t nen m6ng ly thuyet eho Tin hoc, hie gia cua mohinh may tinh van nang da dua ra mo hinh may tinh dua tren nhililgphep tinh logic co ban: AND, OR va NOT. Khi d6, du an nay khongduoc chap nhan, Do chiu anh huong cua cac chuyen gia My, nguoi ta dAtien hanh eM tao nhung may tinh dh tien, thuc hien nhung phep tinhs6 hoc 00 ban nhu CONG, TRV va phep so sanh LON HON. Dau vay,mot nhom cac chuyen gia tin hoc vAn ti~p tuc nghien cuu kha nang cuamay tinh xit ly cac dil lieu phi s6, cac leY hieu.10

Ky thult m,ng Neuron trong ntlln d,ng

va xli Iy hlnh anh; ti8ng n6i,...M,ng neuron mO.

Ky thult xli Iy tri thtlC . dii Ii&u h6n h~p.

He h6 tr~ quyAt dfnh dlja trlkl tri thtlcBiiu diin tri thtlc du Ii&u t'lJdng d6i tll~ng

Ky thult Multimedia, hypertext.

Trolt giai eli truy".

1.1.2. Nhfrng tten tie CfT ban cua ITNT

Nhiing xu hlldng pMt tri'n

nhung nAm 1990.

H& chuylln gia PROSPECTORtrong Irnh

vljc dja chAt

DIj an may t(nh thA h& 5 cua Nhlt

E. Feigenbaum,P. McCorduck

'May t(nh thl h& 5", Hang cOng ngh& may t(nh

va vi di&n tli, My

Intellect (A. I. C)

Cac sin phAm tlng dvng sli dvng ky thult

TTNT: may anh, may gilt..

C~nh tranh va dlla ra

thj trlldng cae san

phAm tlng dt,Ing

Nhiing nAm 1981 dAn nay

NgOnngii PROLOG,Alain Calmerauer , 1972

Giai thlldng Nobel cho H.Simon

11

ITNT.

rr======;'I/Trf tut nhAr

I ~iAu kh~n hoc I. t,o Artificial .. I Ngliili may. Inteligence .7~-=----.,t==!J"

Cac ky thult val Ky thult vi di&n I ~ chuy&n giamOitnJdng lap tr)nh tU hi&nd~i .-',/

~Ogic h'nh thllc IHtnn 1.1. Nhimg ti~n d~ hlnh thlmh va coc huang nghitn cUu, ling dung co bdn cUG

Logic h'nh thUc I Logic h'ftl thlJc IXu Iv danh sach

Cac ~ xII IykV hitu

Tam IV hocnh~n thuc

MOt each dOc lap, cac chuyen gia tam ly hoc nhan thitc cung da taodung nhung mo hinh, dung may tinh d~ mo phong hanh vi cua can nguoikhi giai quyet nhitng bai toan dbi hoi su sang tao, Luc do, cac chuongtrinh TINT lai qua phuc tap, qua t6n kern nen khong th~ dua ra apdung trong thuc til'!n.

Nhung tien be trong J...1 thuat vi dien tit eta tao nen tien d~ vat ch~tco tinh chat quyet dinh, lam thay d6i roan b('l sl;1phat trien va itng dungcac J...1 thuat TINT.

1.2. Khoa hoc TTNT: Cac khai ni,m co banKhoa hQC TINT huong toi viec xay dung cac may tinh thong minh,

giup ich cho viec kharn pha cac quy luat hoat dong sang tao va kha nangtri tue cua con nguoi,

De hieu ro hon nira ban chat cua nhilng huong nghien cuu cuaTINT, ta din phai giai quyet hai cau hoi co ban.

Tri tue cua con nguoi la gi? va Tri tue may la gi?

1.2.1. Tri tue ella con nguiri (Human Intelligence)Cho den nay, chua co mo t din h nghia nao ve tri tue cua con

nguoi duoc moi nguo i nhat tri thua nhan, Cac chuyen gia tam lyhoc thuong rat than trong khi dua ra mot dinh nghia C\l the ve tr it ue cua con nguoi.

Theo A.Turing, co mot dinh nghia duy nhat khong mau thuan la: "Tritue la nhilng gi co the danh gia duoc thong qua cac trek nghiem (test)thong minh". Turing con cho ding mot thiet bi duoc coi la co kha nangthong minh neu khi dem thll nghiem no voi cac trac nghiem kha phuctap, nguoi quan sat khong the phan biet duoc do co phai la loi giai cuamay hay cua con nguoi!

Til dien bach khoa toan thu Webster dua ra mot dinh nghia t6ngquat hon:

"Tri tue la kha nang:

1. Phan ung mot each thich hQP lai nhung tinh huang moi thong quahieu chinh hanh vi mot each thich dang,

2. Hieu ro nhilng m6i lien he qua lai giila cac su kien cua the gioiben ngoai nham dua ra nhilng hanh dOng phu hQP de dat toi mot mucdich nao do".

Dinh nghia nay kha phil hop voi cac k~t qua thll nghiem danh giamire dO thong minh cua dong vat. C6 the ke ra thi nghiern kinh dien"con khi va nai chu6i". Tuy vay, dinh nghia tren hoan loan mang tinhtuong d6i.

Nhung nghien cuu cua cac chuyen gia tam ly hoc nhan thuc chi rarang qua trinh hoat dong tri tue cua con nguoi bao gam 4 thao tac co

12

13

Gia sit rang horn d6 thoi tiet xau, C() che thu gon qua trinh suy luan

Ift1. kh6ng phAi di lam1711 cOng vi8n khong c6 nglldi

.m n8n di dlldng rAi nhvaIM...di dtJdng tAt171) tnh hlnh kinh tg xlfu

1711 tnh hlnh kinh tg )(lfu

I!!l.. di bAng xe buyt~ di xe diW

I!!!.. di bAng xe1711 di bl)

~ di bAng xe

lu~t 1 Niy_ h6m d6 la ngay nghi

tu~t 2 ~ thdi ti~t x4u

luat 3 Neu thdi tigt xlfu

luat 4 !i!J!. thdi ti!!'t depluat 5 ~ tlnh hnh chfnh trj xlfu

luat 6 .Ii!!! gia ca tAngluat 7 Neu thdi ti!!'t xlfu va di blng xe

luat 8 !:!!!! thdi tie't dep va di bing xeluat 9 !:!!.!! dlldng xaluat 10 -'i!.!!. dlldng ggnluat 11Neu di dlldng rai nhua

ban;

1. Xac dinh tap cac dich (goals) din dat t6i

2. Thu thap cac su kien (facts) va cac luat suy dien (inference rules) dedat t6i cac dich d~t ra.

3. Thu gon (prunning) qua trinh suy Iuan nham xac dinh mot eachnhanh chong tap nhung luat suy dien c6 the sit dung dl1QCde dat toi motdich trung gian nao d6.

4. Ap dung cac co che suy dien cu the (inference mechanisms ), duatren cac thao rae thu gon qua trinh suy luan va nhung su kien trung gianrnoi duoc tao ra, de dan dat til nhung su kien ban d~u di t6i nhung dichda d~t ra.

Vi du 1.1. Gin phai xac dinh each di tot nhat tit nha t6i co quan(thao tac 1).

Cac thong tin c6 lien quan t6i muc dich d~t ra la: thoi tiet, sue khoe,ngay nghi hay ngay lam viec, loai phuong tien, khoang each, gia eli tungloai phuong tien, thOi gian tren cac loai phuong tien, ... Ngoai ra conco the van dung t6i cac thong tin khac nhu tinh hinh kinh te, bien donggia eli nhien lieu, ... (thao tac 2). Cac lu~t suy dien tren nhung su benthu nap duoc til nhung nguon khac nhau bao gam:

14

cho phep chi xet cac luat c6 lien quan toi thoi tiet xau (luat 2, 3, 7)hoac cac luat c6 lien quan tci dich d;}t ra (Iu~t 1, 3, 4, 7, 8, 9, 10, 11)(thao tac 3).

Neu chu y tOi cac luat duoc thoa man voi dieu kien "thoi tiet xau",ta phat hien duoc ding cac Iuat 2, 3 thuoc vao lop nay. Tuy vay, chi c6luat 3 duoc luu lai (qui tik rut gon) va sau khi ap dung luat nay, ta c6them 1 su kien - khang dinh moi la "di duong dai nhua", SI! kien nayduoc nap them vao tap cac su lien da biet va cho phep di toi ket luanding de'! di tit nha den co quan, neu thbi tier xau, nen di bang xe buyt(sit dung luat 11 va 7) (thao tac 4). Co che duoc sit dung (l trong vi dunay goi la suy diln tien (forward chaining).

NOi dung CI,Ithe'! cua cac co che suy dien tien, suy dicn lui se duoctrinh bay chi tiet trong chuong 3.

1.2.2. Tri tue may (Machine Intelligence)Dau khong c6 mot dinh nghia tdng quat ve Tri tue may, song c6 the

dua ra mot vai dau hieu quail ;1,i1!! cua no. D6 la:1. KM nang h9C.

2. Kha nang mo phong cac hanh vi sang tao CIOla con nguoi nghia lac6 the'! giai quyet mot bai roan sang tao nao dc' gi6ng nhu mot chuyengia khi giai chinh bai toan d6, dau fling each giai kh

phong qua trinh suy nghi cua con nguoi khi dua ra nhilng quyet dinh,loi giai nho tim kiem trong khong gian bai toan hay phan ra bai toanthanh cac bai toan con va do vay, chia nho qua trinh suy nghi nay thanhnhilng buoc co ban. Tren co sO d6 thiet ke cac chuong trinh cho maytinh de giai quyet bai toan dua vao chinh cac buoc co ban duoc trongqua trinh tim kiem.

Theo mot nghia nao d6, TTNT tao nen mot each tiep can don gianva co cau true de xay dung cac chuong trinh ra quyet dinh phuc hop doihoi phai dua tren nhirng tri thuc (dinh luong va dinh tinh) nhat dinh,

MOt chuong trinh may tinh thong thuong chi co the dua ra loi giaieho mot s6 bai roan trong mot pham vi hep nao d6. Dieu nay xuat phattil 15'do Ia de giai quyet bai toan, cac chuyen gia lap trinh can phai xacdinh til truce thuat roan va cau true dil lieu phil hop, MOt khi chuongtrinh din phai cai bien de phil Mp voi nhilng thay diSi nao d6 trong baitoan, thi toan bO chuong trinh c6 the phai xay dung lai de mot phan hayroan tbe khong gian bai toan dap ung dtlenhilng b6 sung d6.

Dieu nay khong nhflng rat t6n thoi gian thuc hien rna con anh huongt6i cac phan khac trong chuong trinh, do vay c6 tM gay ra nhilng sais6t trong qua trinh xit IY. Ngoai ra, chi co nguoi lap trinh moi co tMbiet duoc dang dieu cua cbuong trinh. Do d6, toan b hoat dong cua heth6ng tro thanh mot hop den d6i voi nguoi sit dung khong chuyen tin.

Nguoc lai, TINT tao cho may tinh kha nang suy nghi, NM don gianh6a pbuong each ket hop cac chuong trinh voi nhau, TINT c6 tM mophong qua trinh hoc cua con nguoi, tren co sO d6 thu nap ducc nhilngth6ng tin m6i ph\.lCV\.lcho qua trinh suy di~n sau d6. C6 th~ tMy ringb nao cua con ngtlbi c6 tM tich Mp nhilng tri thuc moi, ma kMng cb

thay diSi cach lam viec, each suy di~n trong b nao ho~c lot,li di nhilngsl:(kien da dtlcItlu trtloc d6. cac chtlong trinh TINT ciing hot,lt dOngttlOng tl:( nhtl vay, tlic la nhilng cai bien d6i voi cac chtlong trinh TTNTd~ cai d~t bOn nhieu so voi khi thl:(Chien voi cac chtlong trlnh truyenth6ng.

Nhtl vay, TTNT c6 tM lam c~o lap trinh truyen th6ng t6t hOn denmuc nao? cac Icy thuat TINT cho pbep tt,lo lap m(H chtlong trlnh trongd6 miSi phlin cua n6 tM. hien mOt thao tac dOc lap tTOngqua trlnh di

15

toi loi giai cu6i cung cho bai toano C6 th~ vi moi phan cua chuong trinhnhu mot mall (chunk) thong tin trong bO nao con nguoi, Neu mau thongtin nav thay d6i thi bo nao co tM chinh Iy qua trinh suy nghi de philhop voi tap cac su kien moi, rna khong can phai xet lai toan bO nhilnggi da co. Thay vao d6, chi din xet mot s6 it nhilng phan co lien quanrna thoi.

SI1 ra doi va phat trien cua TTNT tao nen nhilng buoc nhay vot v~char trong )..1 thuat va )..1 nghe xli ly thong tin. Tri tue nhan tao chinh121.co so cua cong nghe xli Iy thong tin moi, d!)e lap voi cong nghe xliIy thong tin truyen th6ng dua tren van ban va giay to.

Nhilng dac diem can ban cua cong nghe xli ly thong tin moi dua trennen tang TTNT, d6 la:

1. Nho nhung cong cu hinh thuc h6a (cac mo hinh logic ngon ngtr,logic mo, mang ngu nghia, frame, he san xuat, logic hinh thuc), cac trithuc thu tuc va tri thuc mo ta co the bieu dien duoc trong may tinh. Dovay, qua trinh giai bai roan d~

17

L&.e trlnh xli Iv kV hi&u

- xli IV dli lieu djnh tnh (cac kV

- xli Iv theo cac thu~t toan

du~c danh dia chi s6

- Dil lieu trong bO nhd

hieu tu~g trllng).

xli IV tri thlic- Tri thllc du~ cAu triJc

trong bO nhd lam viec thea

cac kV hi$u.

- x,j IV thea cac thu~t giAi heuristics

xli IV thea cac c

18

Cac bai toan TINT trai rong trong nhieu linh vue khac nhau, viecgiai quyet chung doi hoi phai dap ung nhung nhu diu v~ thiet bi tuongling va ca phuong dien ky thuat tin hoc,

Cau hoi d~t ra la: Co hay khong nhftng ky thuat TTNT phil hop d~tim ra lei giai cho bai roan d~t ra? Cau tra loi la co. Tuy vay, cac kythuat TTNT thuong kha phirc tap khi cai ~t cu the. Ly do la cac kythuat nay thuong thien v~ xit ly cac IcY hieu tuong trung. Hon ntta,nhung k~t qua dat duoc trong cac nghien ciru va ung dung gan day cuaTINT da chung to rang nhung thanh cong cua cac ky thuat TINT doihoi phai sit dung nhang tri thitc chuyen men thuoc vao cac linh vue khacnhau. Nhilng tri thitc nay co d~c di~m:

- Kh6i luong tri thirc din d~ giai quyet bai toan doi khi r~t Ion- Rat kho co th~ d~c trung hoa va bi~u di~n cac tri thitc chuyen gia

mot each chinh xac.

- Tri thuc d6i vOi bai toan thuong xuyen bi thay d6i.Do yay, theo mOt nghia nao do cac ky thuat TTNT huong toi khai

thac nhung tri thite v~ Iinh vue dang quan tam dltQc rna hoa trong maysao cho:

- Dat duoc mire dO t6ng quat nghia la khong nMt thiet phai bieudien cho tung tinh hu6ng rieng biet, thay vao do chi can rna hoa motlop tinh hu6ng cung co chung nhilng tinh chat d~c biet nao do.

- D~ hi~u d6i voi cac chuyen gia con nguoi, nguon cung cap tri thirccho he th6ng. Dieu nay co nghia la cac tri thuc nap vao he thdng phai dltQcdi~n dat tMng qua ngc,n ngft chuyen mc'n g~n giii voi ngOn ngft tl,t nhien.

- D~ sifa ddi, d~ hieu chinh h~iva cil"dlta v40 nhilng thay ddi chn thi~t.

- D~ sif d\lng trong. nhi~u tinh hu6ng khac nhau, tMm chi ngay ca

1.2.4. Ctu: kj thuQ.t TTNT

. KhOng giai th(ch trong qua trinh

thuc hi~n

tll~ng trung va danh sach

. XLI Iy theo ch3 dO tlll3ng tac cao

(hOi tho~i ngOn ngtJ til nhil!n...)

C6 thg giai thfch hanh vi h~

th6ng trong qua trlnh thl,lC hi~n.

XLI Iy tun iu hoac thee me

19

khi cac tri thuc khong chinh xac va khong d~y duo

- D~ khai thac nham thu hep cac kha nang can xet de di tdi loi giaicu6i cung,

Cac phuong phap va ky thuat TINT co ban bao gorn:

- Cac phuong phap bieu dien tri thuc va Icy nghe xl1 Iy tri thuc- Cac phuong phap giai quyet van d~

- Cac phuong phap heuristics

- Cac phuong phap hoc,

- Cac ngon ngu TINT.Xl1 Iy danh sach, ky thuat d qui, ky thuat quay lui va sl1 dung cu

phap hinh thuc Iii nhung 1..1 thua I co ban cua tin hoc truyen thong c6lien quan true tiep den TINT.1.2.5.Ok thanb phlin trong hf thong TTNT

Hai thanh phan co ban trong bilt IcY mot he thong TINT Iii:- Cac phuong phap bieu dien van de, cac phuong phap bieu di~n tri thuc- Cac phuong phap tim kiem trong khong gian bai loan, cac chien

luoc suy dien.Hai khia canh nay trong mot M th6ng TINT tuong h6 voi nhau ral

chat che, Viec lua chon mot phuong phap bieu di~n tri thuc se quyetdinh phuong phap giai quyet van d~ tuong ung co the ap dung duoc,Chang han, neu tri thuc duoc bieu dien dlldi dang cac corig thuc cualogic vi til, khi do phuong phap hop giai (resolution) cua Robinsonkha phil hop va thucng duoc dung de suy dien. Nguoc lai, neu phuongphap bieu dien tri thuc Iii mang ngil nghia thi tat nhien Iii cac thutuc tim kiern se hieu qua hon.

Mac db cac phuong phap bieu dien tri thitc sl1 dung cu phap chatche thuong rat hieu qua cho viec bieu dien va di~u khien qua trinh suydien, nhung chang lai khong du manh de khac phuc bung no to hop khi;iiii nhung bai roan kh6. Trong truong hop d6, cac thu tuc tim kiemr.e ur istics dua tren cac tri thuc d~c ta nay sinh til chinh ban than cau~,..:.c cua bai roan tro nen r:1t can thiet.

Ct, the phan chia cac he th6ng TTNT nhu sau:

20

J. Cac M tim kiern thong tin, cac he thong hoi dap thong minh ehophep hoi thoai giua nhtrng nguoi sli dung dliu cuoi khong chuyen tin voico so tri thuc va co so du lieu thong qua ngon ngit chuyen nganh ganhii ngon ngil tl$ nhien.

2. Cac he thong suy dien - tinh toan, cho phep giai quyet nhung bairoan phuc tap dua tren cac mo hinh roan hQC va tri thuc chuyen gia,

). Cac he chuyen gia, cho phep sli dung cac tri thuc chuyen gia trongcac linh vue tri thuc tan man.1.2.6. Nhtmg cticb liep ctjn khtic nhau trong TTNT.

Khi giai quyet nhung van de nay sinh trong qua trinh tao lap cache thong TINT, thong thuong nguoi ta phai giai dap nhung cau hoiIon sau day:

1. Muc dieh tong th~ cua cac nghien cuu TINT la gi?2. Chien II1

21

ihuc nanh, quan trong bon eli la tao lap duoc cac M thong thong minhco kha nang thl!c hien khong kern con nguoi nhung viec truce do vanthuong duoc xep vao linh vue heat dong tri tue,

CO kha nhieu y kien khac nhau ve phuong each dat IOi rnuc dich taolap cac M th6ng TINT. Phan Ion cac chuyen gia cho rang khong nhatthiet phai rap khuon eon duong phat trien cua tl! nhien va cung khongcan phai lam y het nhu cac nguyen Iy hoat dong nen tang trong tri tuecon nguoi. Theo ho khi dat tOi cung mot ket qua ciing la du de khangdinh la nhung khia canh tri tue con nguoi da duoc rna phong. Nguoc lai,mot s6 it chuyen gia lai cho fling eon duong de dat toi cac he thongTINT co kha nang mo phong gi6ng bet nhung kha nang tri tue cua connguoi chi co the dat duoc thong qua mo ph6ng nguyen si diu true vachuc nang cua cac he thong s6ng. Thuc ie cac nghien cuu TINT nhungnam gan day da chung 16 su xieh lai gan nhau cua hai quan diem tren.

B6n each tiep can khac nhau den viec xay dung cac he thong TINT:- Tao lap cac rnang thong minh- Tai tao qua trinh tien h6a nhan tao.- Lap trinh heuristics~ Bieu dien va xit Iy tri thuc,Mang thong minh nhan tao bao g6m 1 s6 luong Ion cac phan tit don

gian (co tM Iii may tinh hay cac thiel bi v~t Iy khac) va cac moi lienhe gitra chung, Trong nhilng ung dung gan day, nguoi ta thuong noi dencac mang neuron nhan I:;tO,nham tai tao phuong thuc to chuc va co chehoat dong ella cac neuron trong bo nao nguoi. Vu diem eJ ban ella eachtiep can nay Iii kha nang thich nghi va kba nang hoc, Tuy vay kh6 khaneo ban ella each lam nay la kho co th~ ,1:;tOra cac mang neuron e6 e~1010 neuron nhu bO nao con nguoi,

each tiep can tai tao qua trinh tien h6a nhan tao huong toi xfly dl,{ngcae he tMng ehuong trinh, c6 kha nang mo ph6ng qua trinh tien hoa tl,{nhien thOng qua hai ho:;tt dOng eo ban Ia dOt bien va Il,{ach9n.

Sl! xuat hin ella cae thu~t toan di truycn (genetics algorithm) dadem I~i din m:;to m6i eho nhih~g nghicn eilu va ang dl;lng Clla Tf1'.IT.

Kh6 khan eo ban khi sit dl;lng celch tiep ~n nay la eo ehe licn hoa

22

Sl,Cphat tridn manh me ca ve mat nghien ciru va ung dung cac thanhtuu TINT ill dem lai hy vong cho cac nha tin hoc, Sl,Cxuat hien ngaycang nhieu san pham sit dung kY thuat TTNT trong cuoc s6ng hang ngayva trong rung nghiep da tao nen mot cue dien rnoi. Hon nita, cac thanhcong dat duoc con tao ra nhtrng tien de co ban cho su thanh cong cuacac du an xay dung cac he thong thong minh ung dung rong rai trongthuc ti~n, tien toi cho ra dbi cac may tinh tM he 5.

C6 the phan chia cac !!I!h vl/c nghien cuu va ung dung quan trongtrong TTNT theo 4 huong co ban:

Huong thit nhat: Mo hinh h6a tren may tinh nhung chirc nang khac

dynglingvaCllunghienvl!cTTNTIfnh,cuaCacban1.3.Cd

tl,Cnhien v~n chua duoc nghien cuu hoan chinh. Hon nira, phuong phapnay chi co tM ap dung duoc khi qua trinh tien hoa nhan tao dic!n ranhanh hon ral nhieu so v6i qua trinh tien h6a tl,Cnhien.

Cac nghien ciru ve J~P .trinh heuristics c6 nhung muc dich sau day:- Giai thich ban chat cua tri tue tu nhien.

- Sit dung "tri tue may" de giai quyet nhirng bai toan sang tao cO kh6.

Lap trinh heuristics duoc chia nho thanh 6 van de nho sau:

- Dam bao tinh l6ng quat h6a, tuc la giai quyet cho met 16p cacbai toan

- Cac ky thuat tim kiem trong khong gian bai roan- Sit dung cac ham danh gia

- D6i sanh cac cau true thong tin

- Qua trinh hoc may

- Dat k~ hoach

Lich sit phat trien cua TTNT gan lien voi nhung kY thuat bieu di~nva xit Iy tit cac tri thuc dinh luong d~n cac tri thuc dinh tinh. Neu xemqua trinh giai quyet van de va lap trinh heuristics la qua trinh t6ng quathoa, thi nguoc lai cac tri thuc dung trong cac he chuyen gia lai dua trennhirng d~c ta ctia chinh bai toan d~t ra.

23

nhau trong qua trinh sang tao: cac tro chili, chung minh tu dong cac

dinh ly, t6ng hQP tu dong cac chuong trinh, phan tich va t6ng hop caclac pham ngh thuat.;

Hudng thit hai: Nang cao kha nang tri tue "ben ngoai" cua may tinh,bao gbm cac nghien cuu co ban va ung dung, gc1nlien vdi cac giao tiep,hQi thoai phil hop sit dung cac Icy thuat suy di~n va tim kiern.

Huong thu ba: Nang cao kha nang tri tue "ben trong" cua may tinhtren co- SO cM tao cac may tinh tM he mdi, vdi kien true vat Iy moi,dua tren cac nguyen Iy cua TfNT.

Huong thu nr: Che tao nguoi may thong minh, co khci nang thuc hiennhilng thao tac phirc tap va co th~ "suy nghi" va "hanh d(mg" d~ dat toicac muc dich

24

3. Ly thuyet bieu dic;n tri thuc va l-y nghe xit Iy tri thuc,Hai thanh phan co ban trong moi M th6ng TINT la cac phuong

phap bieu dien tri thuc va cac phuong phap suy dien, cac phuong phaptim kiern tuong ung. B6n ph\iong phap bieu di~n tri th(1c COb_an_la

I _ Logic menh de, logic vi tit

- Cac M san xuat- Cach bieu dien Frame

- Mang ngll nghiaCac l-y nghe xii Iy tri thuc dang la diem nong tap trung slj chu y cua

cac chuyen gia TTNT. Su ra dbi cua cac M chuyen gia la ket qua cua suket hop nhung tu tuong co ban trong bieu dic;n tri thirc va cac phuong phapsuy dien. Chinh nhiIng ung dung rung nghiep cua cac he chuyen gia Wi demlai dien mao moi cho nhung nghien cuu ve khoa hoc TTNT, dua nhungnghien cuu tit cac phong thi nghiem trb thanh hien thuc,

Cac he chuyen gia dau tien duoc dem ung dung trong thuc te bao gorn:- H~ DENDRAL (Lederberg Buchanal, Feigenbaum 1979) trong linh

vue xac dinh cau true hoa hoc cua cac cMt- He Molgen (Martin, 1977) trong linh vue sinh hoc phan tit- He PROSPECTOR ( Duda, 1979) trong linh vue dia chat- H~ SONAR trong linh vue qu6c phong

- H~ INTERNIST (Myers, Pople, 1974) va- H~ MYCIN ( Buchanan, Shortliffe, 1974) trong linh vue y hoc.

Nhung nam gan day, nguoi ta thuong luu tarn den viec xii Iy tri thucva dll lieu tich hop, tao tien de cho nhimg ap dung thuc te cua cac Mh6 tro quyet dinh,

4. Ly thuyet nhan dang

Nhung nghien ciru, thit nghiern dau tien trong linh vue TINT ganlien voi su phat trien cua Iy thuyet nhan dang, Cho den nay, co sb toanhoc cua Iy thuyet nhan dang duoc KAydung va phat trien thea nhungeach tiep can sau day.

- Ly thuyet th6ng ke ve nhan dang,

25

Nhirng nghicn ciru vr' cac ky thuat TTNT va ung dung chung rrunj; caclanh VI!Ckhac nhau nhir kicu ngtln ngu II! nhicn. cac he chuve n gia .. ihucday ycu dIU thiet kc cac ngCmnglr 1~lptrrnh chuye n dung. chua dung nhfrngctJllg cu xir lv k5' hieu vii danh sach hiru hieu hurrng uri gi31 quve t car !"tairoan sang I(_IOd~1 ra lrong thuc lien.

Dau nhtmg narn 1960 ra dlli ngon ngu LISP (Me Cathyj. Salt do. narn1972 Calrneraucr da dua ra ngon ngtr PROLOG, m(\l trong nhirnu di~'mmoe quan trong t ronj: Sl.r phat lrien cua TTNT. Ban t han len g(_)1PROLOG-Programaninig tor logics da chung to lam quan trong ella motkS' thu~1 I~p trlnh mrri. I~p trInh logics, E. Feigenbaum, chuvcn gia n6ilieng cua My vc TTNT, da nhan dinh.

"SI! tien h(l cua TTNT chinh la su tien tr ien doc theo pho ur what dellhow ella cac ngon ngi:r may ttnh"

Tuy vay, t huc Ie ap dung cac h~ thCing chuong t rinh viet hang LISPcho Ihay chung lhm'rng kh6ng rhich hop Ill' quan diem kinh Ie vi chi phiqua 16n, han mra kha nang ph;:'1 lrien h IhCing kh;i hall chl'. Tlnh hlnhdo (.}

Clmg wyi q,r ph;lI Iri{'n cua m{IYlinh, nhll cau t:;tora cae giao ulcn IhilnIhi(~ngifra ngm'ri su U\lllg dilu ell(ii va may tinh, sli d\lIlg ngon ngfr til nhicnIlgay cang 1[(1nen cfip h;il'h. Ph

27

- Co so dil lieu suy di~n (deductive data base)- Bi~u dien luat - doi iuong (rule - object representation)Cac M he) tro qUYCI dinh dua tren tri thuc (Knowledge - based

decision support systemjduoc xem nhu ket qua cua su ket hop xit ly trithirc - dil lieu cung voi viec sit dung cac mo hinh roan hoc, Cung theadinh huong nay, ngon ngil CLIPS (mot version rno rong cua ngon nguC) nham khac phuc nhilng nhuoc diem cua ngon ngil C, cho phep bieudien cac lop d6i tuong va cac luat trong nhirng cau true phu hop,

5. Cac giao dien nguoi - may thong minh

Ngoai khia canh hoi thoai nguo! - may bang ngon ngu tt! nhien, giaodien nguoi - may thong minh va than thien gan chat voi cac nghien diuva ung dung k.1 thuai multimedia, noi rieng hypertext.

6. Cac thiet bi dien til "th6Dg minh" sit dung logic mo.

e. Nhung nghjen cifu hi~n d~i xung quanh ITNTCac nghien cuu v~ TINT trong nhtrng nam gan day tap trung vao

cac [in h vue sa u:

- Hit:u tieng noi lien tuc,

4. Cac he thong xit Iy tri thirc va du lieu rich hop.Thuc tien xay dung cac h co sO du lieu co 16n va cac h~ chuyen gia

dua tren tri thuc chung t6 ding d(! thanh cong trong cac ung dung thucte, d~c biet trong san xuat cong nghiep, quan Iy kinh Ie xii hoi, can phaidua ra nhung each tiep can hop Iy cho phcp xit ly cung mot luc ca dulieu va tri thuc. Cach tiep can bi~u dien huong d6i tuong da t6 ra khahieu qua. Ben canh do, mot vai each tiep can khac cling dem i

trien ella lin hoc.

Tuy vay, hai van d~ thach thitc sau day van con m() d6i voi cacchuyen gia nghien ciru.

l , Co thuc lit -cac phuong phap va ky thua: TINT da mo phong duocphan Ion nhtrng gi nguoi ta van hieu mot each true quan do lit tri tuecan nguoi? Noi each khac khai niern TINT co thuc su la da duoc nhungket qua mang mu6n thea dung nghia ella til nay.

2. Lieu co ton tai nhtrng khia canh tri tue can nguoi v~ nguyen tackhong the mo phong duoc tren may tinh.

Nhung thanh nru nghien ciru va ung dung cac Icy thuat TfNT dakhang dinh tinh thuc tien cua cac du an xay dung may tinh co kha nangsuy nghi. Tuy vay, trong mot s6 pham vi, may tinh con thua xa so vdihoat dong cua he than kinh con nguoi.1.4.1. Sf!' khac nhau trong hoat ctQng giaa may tinb va bQnii.o con ngtriri

Dieu nay the hien ro net nhat trong khi choi co vdi nguoi va voi maytinh.

Thanh cong trong cac chuong trinh tro choi chu yeu dua vao khanang tinh toan rlh I6n cua may tinh. Chinh vi V9Y, trong mot s6 truonghop chuong trinh choi thuc hien phep duyet tuan tl! toan bo cay tuongitng Vc1i cac nuoc choi co th~ co. Ngoai ra co th~ nhan thay phuong phap

28

quyet.~.glaldLlQcchLia'"van1.4. NhLingtrong TTNT

Nhu ct;:! noi () tren, nhiing nam gan day TINT tro thanh trong diemtap trung cac nghien citu cua cac chuyen gia trong linh vue Icy thuat tinhroan va lap trinh, Nhung thanh tuu do TINT mang lai Wi chung minhvi tri quan trong cua khoa hoc TINT trong hau h~t cac huong phat

- Lap trinh logic. xii Iy phep phu dinh trong lap luan- Cac phuong phap hoc, thu n~p tri thuc

- Thuat roan di rruyen

- Mang neuron, mang neuron rno- Cac he h6 tro quyet djnh dua tren tr: ;hltc

2Y

giai duoc mo ta trong he GPS (General Problem Solver) qua don dieu,hoan toan khong tuong ung mot chut nao voi hanh vi cua can nguoi khigiai quyet van dc. Boi Ie can nguoi co kha nang nhin truoc duoc motphan hay roan the qua trinh giai. Ngoai ra, con c6 mot ly do khac lacac chuong trinh TTNT bi han che boi chang khong the tlf sinh ra cacheuristics cua chinh ban than chung, Cac heuristics nay do cac chuyengia lap trinh dua vao trong heat dong cua chuong trinh dua tren cac l!~eta cua bai roan i linh vue dang xem xet.

Thea H.L. Dreyfus, cac thanh cong trong cac chuong tr inh TINTkhong hoan roan co nghia la chung dam baa tuong ung mot tram phantram voi tri tue can nguoi.

1.4.2. XU- ly song songNhieu diem khac nhau trong phuong phap hoat dong cua bo nao va

may tinh co the giai thich duoc la do may tinh la thiet bi baa gorn cac

so do lien ticp, trong khi d6 bo nao c6 the hoat dong song song 0 mitecao. M~c dau cong nghe dien tlt hien dai cho phep xay dung cac bo da

xi! ly, song su each biet nay van con rat IOn. Boi Ie mong muon datduoc nhu bi) nao can nguoi, thao tac tren cac thiet bi tuan 111, da vuot

qua kha nang vat Iy hien tai, Trang truong hop nay ta yap phai su bungn6 neuron, dau e6 the khong tram trong nhu bung no t6 hop, song cling

du lam cho hieu qua Jam viec tro nen thap, khi mong muon cai dat cac

M~th6ng xi! Iy song song nho cac -phuong phap lien tiep.Dreyfus cung da chi ra ding con nguoi c6 kha nang luu gil! toan bO

diu true mot tinh huang nao d6 bang each Hly ra tit do mot s6 khiacanh noi bat, dong thoi luoc bo di nhtrng diem khong chu yeu. Ket quanay chi co tM co duoc nho vao kha nang hoat dOng song song cua bonao, HOn nita, khong the dat duoc hanh vi tuong tu trong cac he thongTINT.

1.4.3. Khd nang diln gidiC' n nguoi hoan roan c6 kha nling xem xct cung mOt van de theo

!:lntiln~ r'':ul:'1ng ph3p khac nhau, d~ tit d6 di~n giai n6 theo each de hieulLndl "!J'(X L.B. stl linh hO

30

Trang phan tren, da neu ra mot sa di~m chua d1l9C giai quyet trietde nharn tie~ toi tao lap cac may tinh eo kha nang tu duy. Tuy vay, hienthuc sinh dong di~n ra trong vai chuc nam qua da khang dinh vi tri vavai tro cua khoa h

31

ie, quan Iy xii hoi va phat trien khoa hoc Icy thuat,DI! an che 1:;10 may tinh the he 5 co kha nang thong minh trong nhung

narn 80 () NMt, My, cong dong chau Au da dat dtt(,)Cnhi~u ket qua dang kt!.Cac nghien cuu va ung dung trong urong lai tap trung vao nhirng van

de Ion sau day:

1. Nghien cuu va thll nghiem cac mang neuron, cac he th6ng TINTmo phong chuc nang hoat dong ella bo nao voi cac kha nang hoc, tu t6chirc, tl! thieh nghi, t6ng quat hoa, Xli Iy song song, e6 kha nang diengiai, xu Iy thong tin lien tuc va roi rae,

2. Nghien ciru va tao lap cac h thong eo giao tiep than thien giuanguoi va may tren co SO nghien cuu nhan thirc may, thu thap va xu Iytri thuc, thu thap va Xli Iy thong tin hinh anh va tieng noi.

3. Nghien cuu cac phuong phap bi~u dien tri thuc va cac phuongphap suy dien thong minh, cac phuong phap giai quye: van de doi vo icac bai toan phu thuoc khong gian, thbi gian va cac Hi lean phai bieukhong chinh, thieu thong lin hoac khong chinh xac, doi hoi xir Iy tichhop cac tri thuc va dit lieu.

Theo Andrew , "Co lhe gia dinh la trac nghiem thong minh ellaTuring co the ual toi () rmrc khong tarn thuong, lite la khong han chechu diem trao doi va phuong phap tra loi, vao eO nam 2000. Co lhe hiedo, may tinh van eon Ira loi urong d6i go bo. Nhung den khoang narn2050, may tinh eo the tro thanh mot thuc tM gi6ng nhu eon nguoi, tharnehi eo lh~ biet "noi dua".

Nhieu dang hoat dong cua con nguoi trong thuc tien, tit nhilng tinh

loan trong cac nghien cuu khoa hoc - ky thuat, cac bai roan xii 15' dil

lieu cO Ion trong quan Iy kinh te - xa hoi den nhung heat dong it nhieumang tinh gian don nhu gia: dap cau do, choi co, sua chua may moe,

di'u doi hoi su tham gia ella tri tue,

May tinh trd thanh cong cu dac 111cngay cang tro giup can nguoi~

trong nhung cong viec xil Iy thong tin va kh6ng nhung vay, con co kha

nang giai quyet duoc cac nhiem vu () mite d(l tri tuc ngay cang eao.

Theo mot nghia nao do, may tinh da duoc trang 111 TTNT.

Trong mot s6 linh vue dac bier, TT;...rT ella may rinh da vuot qua khanang tri tue cua con nguoi, Trong khi do. voi mot s6 bai roan con nguoigi3i quyet kha don gian thi doi voi may tinh, de lam duoc viec do doi

hoi phai co nhilng hoat dong tri tue d trinh dO cao, tharn chi khong giai

quyet dl1~1C d trinh dO ky thuat dien til va phan mern hien tai, Cot loi

ella moi hoat dong tri tue dien ra trong may tinh va b('> nao con nguoi

la su van dung linh hoat cac ky thuat giai quyet van de.

C giai doan dau hinh thanh va phat trien TINT, phan IOn cac nghiencuu tap trung vao thiet ke va cai d~t cac phuong phap giai quyet van detren may tinh. Theo nghia rong ella tit nay, qua trinh tim kiern loi giaibai roan da bao gom trong no khoa hoc tinh roan, bdi Ie moi bai toan

tinh to an deu co the xem nhu mot van de can tim loi giai, Tuy vay, cothe dua ra mot dinh nghia khac hep hon eho phep loai tru cac phuong

phap tinh toan thong thuong nho vao mot giai thuat (algorithm) nao do.

32

hoc TTNTva khoa,., d"'evanGiai quy6t2.1.

,. "., " '"CAC PHllONG PHAP GIAI QUYET VAN DECHUONG 2

33

Trang cac phuong phap tim kiern loi giai, trinh bay troag cac baibao v~ TTNT, nguoi ta thuong dung cac khai niem Db" tim kiernheuristics, phuong phap thit va sai, phuong phap nhanh can ... Dieu nayco nghia la cac bai toan duoc giai quyet bang each tim kiem trongkh6ng gian cac loi giai b phan c6 th~ c6 duoc, Tuy thuQc vao phuongphap bieu di~n bai toan rna phuong phap tim kiem trong khong gian loigiai c6 th~ r~t khac nhau, Mot v~n d~ d~t ra la: trong qua trinh duyet- tim kiem khong gian loi giai gap pMii nhilng van d~ tro ngai khongkhac phuc dll(,}C,su bung n6 t6 hop. Trong b6i canh do, cac Icy thuat timkiem heuristics la bo phan quan trong trong cac he thong lTNT, chophep sit dung cac tri thirc d~c biet trong linh vue dllCde cap den trongbai roan d~ tim ra nhung phuong each c6 hieu qua va nhanh chong diden loi giai, tranh duoc kha nang bung no t6 hop da neu.

Cac phuong phap giai quyet van d~ duoc de cap trong TINT trO nenco hieu qua khi xet cac bai to_an khong giai duoc theo nghia ton taithuat giai hoac tham chi giai duoc, song khong ton tai thuat toan c6 dOphirc tap da thuc giai chung. _

Nhilng ket qua nhan duoc trong linh vue giai quyet vb d~ va cacIinh vue khac c6 lien quan trong TTNT nhu xit Iy cac dil lieu thu camnhu hinh anh, tieng n6i cac he th6ng luu tril, truy nhap va JUl Iy thongtin phuc hop, cac he xiJ 15'ngon ngil tl! nhien ngay cang chitng to rangchang khong dti manh d~ tao nen nhung 15'thuyet hop nh~t v~ t6 ch\lcva co che cua tri tue. Qua vay, cho den hien nay khong do 00 sO d~ chorang 15'thuyet d6 n6i chung la ton tai, MOt s6 chuyen gia ngbien cuucho rang dang dieu thong minh tren may tinh chi co thi ~t dllCnbOket h

34

fflnh 2.1. Nhiirlg khia qmh Ichoc nhau cua ITNT va cong ngh~ xU Iy tri thuc

Xac djnh IOi giai.

Lap chl.ldng tr1nhcho

may t(nh

Ht gi4i b. toan dl,la tran tri thliC

IXllc cflf'l't ngOn nQli I cOng Ct,llap trlnh I~

c. dlt ht thifng

Xac djnh phllOOgphAp bi'u diin

CI,I t~ vi suy diAn

Xac cfinh'dc tri thllc dlc b~td' rUt goo khOng gian tim kiAm

d

Sii toan cO thg giai nhO I-----~thuat toan da thllc

San sinh khOnggian bii toan

PMt b~u bRi toan - xac cfinh phl.ldng phap

bi&u diin bii toan

thuat ngu" Bai toan" va "van d~"Trong nhilng trinh bay ti~p sau,duoc dung voi nghia tll

35

each giai quyet van de trong bO nao nguoi thuong dllc;lCxem nhu lamo hinh thuc tiln quan trong tren co sO do cac chuyen gia TfNT timeach mo phong lai tren may tinh d~ giai quyet cac bai roan d~t ra. Khoahoc ve nhan thitc (Cognitics ) co nhiern VI} nghien cuu qua trinh t6 chuc,luu trll, truy nhap, xll 19 va thu nap tri thitc trong bQ nao con nguoi.Cac nghien citu ve tam 19 hoc nhan thuc co lien quan r~t chat che vbikhoa hoc dieu khien, nharn tao ra nhtrng me hinh t6 chitc bO nao, H.Simon, A. Newell, Piaget la nhung chuyen gia co nhieu dong gop dangk~, gop phan phat hien nhung co che xll 19 thong tin noi chung va coche suy di~n tri thitc noi rieng trong bO nao nguo],

2.2.1. Qua trtnb xU- Ij thong tin ella eon nguuiVe phuong dien xll 19 thong tin, hanh vi nhan thitc cua bO nao con

nguoi hoan roan gi6ng nhu qua trinh xll 19 thong tin tren may tinh. Dieunay hoan roan khong co nghia Ia bo nao coli nguoi chi tbub lily la motchiec may tinh. Boi le, ve nhieu mat, cac he th6ng sinb bQc khac ratnhieu so voi cac he th6ng may tinh hien co. Cac tba nang tri tue caabO nao trong nhieu truong hop vll

Cac kich thich ben ngoai til moi truong la nguon thong tin vao choqua trinh xit Iy thong tin. Cac kich thich nay duoc he thong thu nhanthong qua cac co quan thu cam nhu mat, tai. H thong thu cam baogom cac co quan thu cam cung bl) nM dem nham luu gill tam thoi cacthong tin nhan duoc trong khoang thoi gian ngan truoc khi duoc xli Iytrong he th6ng nhan thuc,

80 nho lam viec hay con goi la bO nho ngan han co chuc nang sau:Trong s6 cac thong tin thu cam duoc luu tril b bo nM dem, mot s6duoc chuy~n giao cho bO xli Iy nhan thuc. Cac thao tac xif Iy voi cacthong tin nay duoc thuc hien trong bO nho ngan han. Dieu chac chan lakhong phai tat ca cac thong tin thu cam trong bO nho dem d~u duoc rnahoa, D~ lam viec do, he thong nhan thuc tao ra cac co che quan Iy luachon va rna hoa, Theo each nhin cua cac chuyen gia tri thuc hoc va tamly hoc nhan tbiic, qua trinh lua chon thong tin thu cam d~ xit Iy va luugiit tarn thOi trong b nho lam viec gi6ng nhu la qua trinh "tap trungsuy nghi" vao mor chi tiet nao do.

80 xif Iy nhan thuc (cognitive processor) hoat dOng gi6ng bO xli lytrung tam (CPU - Central processing Unit) cua may tinh. No co trachnhiem thu nhan thong tin til bO nho dem rbi chuyen sang bo nho lamviec de xif Iy tai do. Chu trinh "Nhan dang va hanh dong" (Recognizeand Act) la thao tac co ban trong qua trinh nhan thuc, Trong m6i chutrinh hoat dng, bO xif Iy nhan thuc thu nhan cac thong tin tit bO nMlam vic, xli IY d~. tl;lO lap cac tMng tin ra, rhi chuyfn chung den mOt36

Hlnh 22. Tong quan v~ h? thong xU (

bO nho dern khac, Thong thuong, m6i chu trinh xit ly nhan thitc matkhoang 70 miligiay.

V6i nhung bai toan kha don gian, he th6ng con nhan thuc chi donthuan nhu mot di~m chuyen giao tit thong tin thu cam thanh cac phanitng cua 00 the len moi truong ben ngoai. Nguoc lai, d6i voi nhtrngnhiem vu phitc tap hon, cMng han, hoc mot ngon ngil 13p trinh rnoi, nhdcac S\$ kien c6 lien quan t6i mot nguoi ban moi, qua trinh xit ly dinphai co nhieu loai thong tin non. Trong tnrong hop do, he th6ng nhanthuc buoc phai sit dung bo nM dai han (long - term memory).

BO nM dai han bao gom mt luong 16n cac ki hieu duoc luu trucung voi cac chi dan - lien ktt cue kY phuc tap, Co nhieu gia thuyetkhac nhau v~ cac ky hieu so clip va co che luu tru chang trong bo nao,Trong mo hinh b nao don gian cac ky hieu c6 lien quan dltcket hoplai voi nhau, Nguoc lai, voi mo hinh phitc hop hon, cac ky hieu duoc t6chuc thanh titng mau. Ngoai ra mot quan di~m khac lai cho rang bo nhobao gom cac 16p kY hieu goi la bo (chunk). Met b6 bao gorn moi kYhieu tuong trung cung vci tap cac mau kich thich. Ngoai ra, mot bocling co tM la tap hop v6i cau true phan clip cua cac bo nho hon. Theoquan niern nay, v~ thuc chat bO nM la mot mang rlit 16n cac b6 thongtin. Khi d6, qua trinh hoc va nhe cuoc xem nhu qua trinh tao dung caccau n6i giua cac b6 thong tin da c6 tit truoc voi cac b6 thong tin vuaduoc tao ra hay vua duoc hieu chinh lai,

D~ minh hoa ro hon quan niern tren chung ta xet tinh hu6ng sau:Khi nghien cuu each giai quyet van d~ trong b nao ngltdi A. Newell

va H. Simon da titn hanh thi nghiem d~ cho cac chuyen gia ch

Luc truong thanh hon, bO nao phan lop cac thong tin nhan dtlge duatren cac khai niem tritu urong. Dieu quan trong la dh cac b6 thong tine6 phirc tap den may, qua trinh xit Iy chang xem ra d~u gi6ng nhau.Hon nira, tai cung mot thoi di~m c6 tM chua tit 4 den 7 b6 thong tintrong bo nho lam viec. MOt vi du true quan cho quan diem nay la viecquan Iy eita s6 cua may tinh Macintosh. Man hinh Macintosh thuongchua vai eita s6 lam viec, ml'li cua s6 chua mot s6 thong tin nMt dinh,Neu xem ml'li eita s6 nhu mot b6 thong tin, tit cac nghien cuu tarn Iyhoc nhan thuc c6 the thay rang tren thuc te trung binh nguoi sit dungmay tinh chi e6 tM quan Iy hieu qua cung mot luc tit 4 den 7 cua s6rna the.:,i.Khi can chu y cu tM hon mot b6 thong tin - eita s6 nao d6,ta co tM thuc hien cac thao tac nhu mo rong cua s6 hay chi tiet h6amot m~u hinh (icon), mot menu nao d6, dua vao d6 xac dinh mot eachchinh xac chuc nang cua cita s6 nay.

Trong cac mo hinh bO nho xit Iy thong tin truce day, ngtloi ta thuongphan biet bo nho ngan han (bO nb

39

:31. trong cac rna hinh hien tai, bi) nho lam viec duoc xern nhu la mot;-han trong bO nho dai han va e6 the kich hoat tai bat Icy thoi diem nao,tuong tu nhu la mot cua s6 Macintosh chi bieu diln mot phan dir lieuduoc luu tril trang cac chuong trinh va cac tep khac nhau ella may tinh.Tai m5i thoi diem, bo xii Iy nhan thuc chi co the truy cap va xii Iy mots6 hilu han bo thong tin, do d6 so voi b6 thong tin hien dang duoc kichhoat cac b6 thong tin khac thuong kh6 truy nhap d~n hon. Mo hinh kichhoat thong tin kha true quan va no cho phep rna ta hoat dong suy nghinhu mot qua trinh Ian rong trang thai kich hoat tit b6 thong tin naysang b6 thong tin khac,

Bo nho dai han cho phep luu giil luong Ion tri thuc thu Iuorn duocve mot ca the nao d6. Cac tri thuc nay co lien quan chat che voi nhauthong qua mot rnang lien k6t phuc tap. V~ kha nang, bo nho dai hankhong bi gioi han. Ly do la bo nao khong luu trir true tiep cac thongtin rna chi luu tril cac truy xuat va t6 chirc luu giil cac doi tuong.

Thoi gian can de cap nhat mot bo thong, tin vao bo nho dai han nrcla dem ghep b6 thong tin nay vao mang lien k{t cac bo thong tin dangluu giil trong bo nhd dai han khoang 7 giay. Ket qua thuc nghrern naykha hien nhien khi d9,1.:l1.1otmot thoi bao nao do theo nhieu each khacnhau (til tren xu6ng duoi, til d1.16i len d9C cac Joan chinh ... ) va chi chuy d~n cac til moi quan trong. Tuy nhien, chang ta khong chi XCI motthuat ngil moi mot each rieng re rna -gan thuat ngil nay voi nhilng thuatngil da biet.

Ml}.c dau thao tac luu tril mot bo thong tin mat nhieu thbi gian,nhung he thong xii Iy thong tin ella con nguoi co the truy cap Mn bonM dai han tl1(}ng d6i nhanh khoang 70 mili giAy. St! ehenh Ich ve thbigian truy nMp va thoi gian Ittu tril cae bo thOng tin co tam quan tr9ngrat lon, eho phep hieu e(} cM ho~t dOng bO nAo ella con ngttoi. Th~t"';'y, n6i chung ngttoi ta ai efipg co khii nang xii Iy thOng tin kha nhanh,song kM nAng l1.1utr\1 thong tin mOt cach nhanh chong khOng phai aicling co. Chhg h~n, mOt ehuyen gia danh cO de tro tbanh co tam cO-1Ju6c t(~ phai mat h(}n 10 nArn lam vie. So di nhtt v~y la vi anh ta phaimofitk.ll.a nhieu thoi gian de thu n~p, rnA hoa, phAn b6 va t6 chue Ittu trilcae L:.inb nghiem - tri thue ehuyen gia.

40

Neu bai roan qua don gian, bO nao chi can huy dong phan tu duytheo kieu may moe nrc I~ thuc hien giai bai toan nho vao mot thuatroan tien dinh nao do vOi cac thao tac co so. Trang tnlbng Mp nglf"cI~i vOi bai toan phitc t~p, cac cd quan nao tim cach hi~u nOi dung chiti~t Clla van d~ d~ ma h6a, bi~u di~n bai toan va tim cac phlfdng phaptim ki~m, suy di~n phil h"p tlfdng itng.

N6i long mOt vai rang buOc clia bai toan cling la mOt chi~n Ilf"Cchung mQi nglJoi hay dung trtn th\!c teo

ra.

2.2.2. Gidi quyet van tie clia con ngu'iTi.Co th~ quan niem rang qua trinh giai quyet vAn d~ cua con nguoi la

mot truong hop rieng cua qua trinh xii Iy thong tin trong bo nao. V~thuc chat, giai quyet mot van d~ nao d6 la tim each di til tinh hu6ngban dllu nao do Mn mot dich mong mu6n. Chang han, lam the nao ditit nha d~n nha hat chua tung den bao giit Giai quyet van d~ chi la motdang hoat dong cua he than kinh va duoc quan niem nhu mot loai hoatdong suy nghi d~c biet, can toi qua trinh suy nghi, tim kiern trong khonggian loi gial bo phan d~ di d~n loi giai cu6i cung, Tuy vay, khong phaitat ca cac qua trinh xit Iy thong tin d~u la giai quyet vAn d~.

TMt vay, trong qua trinh lam viec cua he th6ng xit Iy thong tin cuacon nguoi, mot s6 kich thich til moi truong dlJ(:_1Cchuyen true tiep tit heth6ng thu cam toi M th6ng hanh dong. Nhung phan xa tuc thoi naythuong xuat hien khi thuc hien cac dong tac don thuan, Chang han khitra loi cau hOi 10 nhan 3 bang bao nhieu, ta chi can quan tam toi bangnhan 3 va cho ngay ra k~t qua la 30. Thl1Ctt! la cac nhiem vu gian dondo cling co dau vao (10 va 3) va dau ra la ket qua phep nhan, nhungkhong duoc coi la giai quyet van d~.

2.2.3. Cac chien luoc gidi quyet van tie cua con nguiTiNoi chung, co nhieu diem gi6ng nhau giila cac each tiep can moi

nguoi v~n dung d~ gia! quyet van d~ trong dbi s6ng hang ngay,

Chien luoc dllu tien la lJOc luong muc dO phuc tap cua van d~ d~t

41

Bang each dl)t bi~n moi X = x + l/x va chia 2 v~ cua e) cho x2,ta qui ddnggian bai toan bao gbm:

- cac ~ng mb kY hiu. M6i ~ng bi~u di~n mOt tr~ng thai hay mOttinh hu6ng bai toano

(*)

Chang han, thay vi cho vie

b) Hinh trang dich trong tro choi 15 s6 ( n = 4).

b)

Hinn 2.4. a) Htnh trang dlch lTong IrO choi 8 s6 (If = 3)

a)

7 8

5 6

42

2 3I 2 J 4

5 6 7 8

9 10 " 1213 14 15

4

Thuat ngil dang mau Icy hieu va khong gian bai to an cho phep duara mot dinh nghia chinh xac non ve giai quyet van de.

Giai quyet van de la qua trinh xuat phat tit dang ban dAu va timkiern trong khong gian bai toan dt! tim ra day phep toan hay day cachanh dong cho phep dan toi dich mong mu6n.

De tien cho qua trinh trinh bay 0 sau, ta dua vao cac bai toan sauday.

Bai toan 2.1. Bai toan tro choi l- 1 s6 (n la s6 tll nhien n >2)Trang bang Cl vuong n hang, n cot, m6i 6 chua mot s6 narn trong

pham vi tit 1 den n2 - 1 sao cho khong co hai 6 co cung gia trio CO mot

6 trong bang bi tr6ng. Xuat phat tit mot sap xep nao do cac s6 trongbang My dich chuyen 6 tr6ng sang phai, sang trai, len tren, xu6ng dlJoi

(neu co tM duoc) dua ve bang co dang sau:

cdtrllngCae:-..de.Phin loai vin, ,.r':-"eua van de

- Ca c m6i lien ket giila cac dang rnau ky hieu, M6i m6i lien ket. J' ng ung voi cac phep toan bien d6i tit dang nay sang dang khac,

2.3.1. Phan loai van deTrong thuc t6, ta thuong g~p nhung v~n d~ phat bi~u khong chinh (ill

- formed problems ) va khong phai v~n d~ nao cang d"Qc phat bi~uchinh (well - formed problems ).

Trong cac v~n d~ phat bi~u chinh co tM biet d.,cdang db, dangdich va co th~ quyet dinh khi nao v~n d~ dl1Qccoi la

44

2.2. 2.3. 2.4 deu la nhung v~n d~ phat bieu chinh.

Trong khi d6 bai toan tim each di til nha d6n mot nha hat, rna trucedo chua tung den d6 bao glo, lai la van d~ phat bi~u khong chinh.

1. Dich ~t ra trong bai toan khong tuong minh, bOi vi xac dinh dichcung chinh la tim ra dia chi nha hat va thbi gian bi~u dien.

2. Khong gian bai toan khong roi rae, bOi vi khong chi ra phuongeach di va lam the nao d~ dinh vi va xet cac vi tri trung gian til nha t6inha hat.

3. Cac roan til khong duoc chi ra. Thuc ra ngoai nhtrng each di thongthuong ta v~n quen sil dung nhu di bo, di xe dap, di () t()..., con c6 canhung each di hoan toan khac nhu di bang patanh ...

4. Khong gian bai toan khong hiru han vi khong bi6t ro nha hat namo dau,

5. Rang buoc v~ thoi gian la mot yeu t6 quan trong Mi vi dich cuata khong chi la tim ra vi tri nha hat rna con phai kip gib bi~u dien,

MOt nhan xet quan trong la n6i chung d6i voi cac van d~ phat bieuehinh, thuong c6 cac phuong phap tim kiem Ibi giai, tuy rang thuat toantim kiem co tM r~t phuc tap, Khi d6, n6i chung c6 tM xac dinh rokhong gian bai toan trong d6 chua it nhat mot loi giai dung n6u no tbntai. Nhu vay, neu co tM xac dinh khong gian loi giai cling nhu laphuong phap duyet khong gian thi c6 tM xem rang van d~ phat bi~uchinh d6 giai duoc nho mot thuat toan nao d6. Chang han, xet toan bOkhong gian bai toan va ap dung cho m6i dang cua n6 thuat toan kiemtra xem no c6 phai la loi giai bai toan hay khong. Qua trinh tim kiemse lap lai cho den khi tim ra loi giai cua bai toano

Dieu phirc tap la d6i v6i eac bai toan khong tam thuong, db sild\lDg Mt Icy thu~t toan nao d~ duyet toan bO kh6ng gian loi giai, viecgiai chung thllbng kMng tM th1lChien dllQc do kich cO kMng gian baitoan qua 16n, din t6i bung n6 t6 hQp. Tilc la kich c~ kMng gian baitoan tAng c1lc nhanh theo bam s6 mli khi s~ loi giai bO pMn tang len.

45

'YiN trong nhtrng each khac phuc la ap dung cac ley thu$t Heuristicsrphan 2.7).

2.3.2. Cae el;je trtrng co ban ella van eleCac quy tac (chien luoc, ky thuat) tim kiern heuristics la nhilng

phuong phap kha tong quat, co th~ ap dung cho mot 16p 16n cac baitoano Chung bao gorn nhflng ky thuat d~c tei khac nhau, nhilng ley thuatdac biet hiiu hieu doi v6i mot lop nho cac bai toano D~ chon lua phuongphap phu hop nhat d6i v6i mot bai toan cu tM, can ph3i phan tich baitoan theo cac d~c trung C(} ban sau:

- Bai toan co tM phan ra thanh cac bai toan con III gicii hon hay khong?

- Cac buoc giai cua bai toan co the bo qua hay huy bo hay khong?

- Khong gian bai toan co tM doan truce hay khong?

- Co tieu chuan d~ xac dinh mot loi giai nao do la t6t d6i v6i baitoan hay khcng?

- Co can den tri thuc d~ giai quyet bai toan hay di~u khi~n qua trinhtim kiem?

- Q) sO tri thuc dung d~ giai quyet bai toan co nMt quaa v~ nO-idung hay khong?

- Co can nrong tac nguoi may trong qua trinh gilii quyet khong?

2,4. Nhling thanh phin co ban trong quatrinh giai quyet vin de

Nhu tren da noi, moi hoat dOng cua con nguci v~ ban chat ~u ganLien v6i nhiem vu giai quyet mot van d~ nao do. Qua trinh hoat dOngtu duy bao gom 4 thao tac C(} ban: thu thap su kien, thu,th$p IU$t; xacdinh dich; thu gon va co che suy di~n.

SI! xuat hien cua may tinh vdi tu each mot cong cu tr(,}giup qua trinh,11 l~thong tin da dem lai dien mao hoan toan moi me cho nhilng hoatJ,C'mg sang tao cua con nguoi. Cung v8i qua trinh nghien diu va irng~ug may tinh trong quan Iy xA hOi, quan Iy kinh te, ngtt

46

Kb6 tII!n chinh g~p pbai khi tim kiern trong khong gian bai toan vasuy dih tren cac tri thilc la su bung n6 t6 hop, Do vay mOt van de quantrong ~t ra lit xac dinh duoc :

- Cac chien IlIQc dieu khien

- Cac ky thu.t, chien IlIQc heuristicsCac chien IlIQc dieu khien bao gom cac quyet dinh:

- Huong tim kiem trong khong gian bai toan

... - Xif Iy caah tranh.Cac quyet dinh huong tim kiern trong khong gian bai toan cho phep

thllc hien tim kiem bat db til dliu:Xuat phat til hinh trang dliu di den hinh tr~ng cu6i (goi la chien luoc

dieu khien dl1a trtn diJ lieu, forward chaining) hay xuat phat til hinhtrang cu6i nguoc trd lai hinh trang dau,

Th6ng, thuong d m6i hinh trang cua bai toan co tM co hon mot kha

ChL16ng trim heuristics

ChUdng trri1 may

Dli 1i6u + giai thult - BiAu di6n bAi roan - Tm kiAm ---.....J. Tri thLlC + - Suy di6n

r-----------------IBAi toan

Trf tu~ nhAn t~oLlp trnh truy&-. th6ngBai toan

thilc sau sac vai tro quan trong cua viec t6 chuc dft lieu va thuat giai.

N. Wirth, chuyen gia tin hoc n6i tieng

47

2.5. Cae phllong ph8p biiu diin van de2.5.1. Phuong phdp bieu diln nhu khong gian trang llui;

D~ dang tMy rang phuong phap true tiep nhat de'!tim kiem III giaitrong bai toan tro choi 15 so, 8 so ... la thit nhung each di khac nhau,cho d~n khi nhan duoc hinh trang dich, V~ tb\lC cMt each lam nay gaovoi chien luoc tim kiem thit va sai. Qua trinh tim kiem co tb~ dic!n dat

Hlnh 2.6. Nhung thanh to co bdn trong hr thOng gidi quy(t vln d~.

tri thuc

HI;: THONG GIAI QUYET VAN DE

Kythu~tsuy dien

KythuatHeuristics

IUQcOieukhien

Giaithu~tdm

Oil li~u + Tri thuc

nang t'h~c hien, do vay he thong giai quyet van d~ phai quyet dinh xemkha nang nao co tiem nang db tbi dich mong muon. Cac danh gia v~tiem nang dua tren cac ham danh gia heuristic.

Tuy nhien, khong phai gia! thuat tim kiem nao ciing dda den thanhcong, nghia la qua trinh tim kiem heuristics chua hAn dl dung va choket qua mong muon. Do do, can phai ap dung nhilng Icy tllu~t quay luihieu qua trong khong gian bai toano

Cac chien luoc dieu khien duoc coi la t6t neu

- Chung duyet qua cac mo ta trong khong gian hai toan

- Chung duyet mot each he thOng

nhu sau: xdt phat tit hinh trang dau, xay dung tat cll cac hinh trang c6the, ohO thuc hien mot trong cac thao tac chap nhan duoc, Sau d6, xaydung tap cac hinh trang tiep theo nho ap dung thao tac khac va cit ti6ptuc nhu v~y cho Mn khi dat t6i tinh trang dich.

~ di~n dat nhil'ng phuong phap tim kiem nhu vay, mot phuong phapbieu di~n v~n d~ phil hop la dua vao cac khai niem trang thai (state) vatoan tit (operator).

D6i v6i bai toan 15 s6, m6i trang thai chinh la mot sc1pxep nao d6cac con s6, sao cho hai () khong c6 cung gia trio Cac hinh trang ban dau

va cu6i cua bai toan goi la cac trang thai dan va cu6i tuong ung, Khonggian trang thai (state space) dat dll

49

2:5.2. Phuong phap qui btli loan ve cac btli loan conC6 mot each ti~p can tinh t~ hon d~n viec giai quyet van d~, sil dung

khai niem bai toan con. Theo each ti~p c~n nay, c6 tM tach bai toanthanh cac bai toan con sao cho Ibi giai cua met tap con nao d6 cac bilitoan con cho phep xac dinh loi giai clla bai toan ban

50

IS" lit 13 12-

11 Ie 9 8

7 6 S ~31

I"I 1!~

De dang co nhan xet la each tiep can sir dung khong gian trang thaico tM xem nhu la mot truong hop d~c biet cua each tiep can, qui hiliroan ve cac bai roan con.

Phuong phap thir va sai dong vai tro rat quan trong trong each tiepcan dua vao qui hili toan ve bai toan con. 0 moi giai doan trongphuong phap nay co the xuat hien mot vai tap cac hili toan con duoctach ra tren co s6 hili toan ban dau. Vi mot vai tap bai toan con trangso do co the khong dua tei loi giai iron ven doi v6i bai toan da d~t ra,nen thong thuong de giai quyet bai roan ban Thong thuong, de giai quyet van de nguoi ta can phai tien hanh phantich logic de thu gon qua trinh tim kiem. D6i khi, nho phan tich logicco the chung to duoc ding mot hili toan nao do khong tM giai dllQC.Chang han, doi v6i tro choi 15 so co the chung minh ding hinh trangdich (bai toan 2.1) khong tM dat duoc til hinh trang d?lu~

R6 rang la loi giai cua tl{t eli cac bai toan con nay dam bao xac dinhIbi giai cua bai roan xuih phat. Moi bai toan con nay co tM dlSQCgiaiquyet nho mot phuong phap nao do, chang han nhu cac phuong phap sirdung khong gian trang thai hoac co tM lai phan tach thanh nhtrng bairoan con khac ... Tiep tuc qua trinh phan hoach cac bai roan con nhanduoc thanh nhtrng hili roan nho hon, cuoi cung di toi nhung bai toan socap, co tM giai true tiep.

Nguoi ta goi phuong phap giai quy~t van de tren co sb tach bai toanthanh cac hili roan con la each tiep can dua tren viec qui bai roan vebai roan con.

51

- Xac dinh ro duoc nhilng tien d~ du d~ giai quyet bai toan- Xac dinh dll

52

Khong phai bao gio bai roan cling duoc giai quyet thea nhung thuatngu da duoc dung luc phat bieu no. Thay cho dieu d6, thuong nguoi taIlia chon mot dang bieu dien phil hop nao do d6i voi cac dil lieu cuabai toano Tren co sO d6 tao ra mo hinh tuong duong v6i bai toan bandau v~ nhung dac trung chu yeu. Cach bieu dil!n nay co tM chua nhungd6i tuong vat ly hay khai niem truu tuong, khac so voi bai toan thuc teve nhieu khia canh lua chon duoc each bi~u di~n phil hop voi mot bairoan nao do doi hoi kha nhieu cong sue. Boi le:

Tranh gifti tnrc tiep bai toan dc}.tra ban ~u do nhung kho khan,lien quan tOi kich co, trong s6 va chi phi xit ly cac dil lieu tham giatrong bai roan

Bo bot nhung thong tin thita hoac khong quan trong trong bai toan Tan dung nhung phuong phap giai da co d6i voi bai toan nhan duoc

sau khi phat bieu lai

Cach phat bieu moi co tM cho phep phat hi~.n mot vai tuong quannao do giua cac yeu t6 ella bai toan nham thu gon qua trinh giai.

Sau khi van d~ da duoc giai quyet dl10i dang bieu dil!n ly tuong, canphai di~n giai loi giai nhan duoc eho sat voi bai toan thuc te va chungminh rang each dil!n giai do thuc su giai quyet duoc bai toan dc}.tra.2.5.5. Bilu diln van de trong may tinh

Trong phan tren ta da xet bai toan xac dinh phuong phap bieu dienv~n d~ nham thu gon qua trinh giai quyet, Trong muc nay se quan tarnden dang bieu dil!n sao eho may tinh co th~ "hieu" duoc, Dieu dau tiencan phai lam d~ giai v~n d~ tren may la thay mot van d~ tht!e te boimOt v~n d~ khae tl10ng dl10ng (kMng k~ nhilng hai toan ngay tit dau d~co tM giai quyet ngay tren may). Di~u nay cO nghia la trl10c bet ta ph3.idl1a cac dil liu ella hai toan ban dau v~ dl;\ng co tM xit ly dl1~e trenmay.

Tuy r~ng, may tinh cO th~ xit ly nhilng dil liu r~t da dl;Ing, kMngmang d~e trl1ng s6 nhl1 cau true danh saeh va cae x:iu kY hieu , nhl1ngd~ dang tMy la cae may tinh hin dl;\i van kMng tM xit ly dl1~e nhilngtMng tin tit the gi6i ben ngoai.

Cae ~Au ki hi~u eho phep sit d",ng tiet kiem bO nM. cae cau .true

53

D6i v6i bai toan hi~u ngon ngil tll nhien, cac dong van ban cangchinh la dang bieu dic5n tll nhien nhat cua n6 trong may. Chang han,dong van ban "T

54

D6i voi hili toan choi co, bieu di~n nho cau true danh sach cho hinhtrang

ss

Trang phan truce, ta da dua ra khai niern trang thai va toan tit.Trang rnuc nay se nghien cuu chi tiet cac khai niem nay va dua ra mots6 vi du bieu dien van de thea thuat ngu khong gian trang thai.

Trang tro choi 15 s6 cac trang thai chinh la nhtrng hinh trang tuongung voi cac vi tri cua cac s6 trong bang. Tuy vay, qua trinh tim kiemloi giai hai toan (kht}ng nMt thi~t pMi dich chuy~n th~c st,l cac can s6trong bang) co tM tht,lc hin dttt>c nhO sit d~ng nhitng mt} til hinh thitcClla cac hinh tr~ng. Do d6, die;!m mau ch6t khi giai quy6t hai toan trongkh6ng gian tr~ng tMi la It,la chnmOt d~ng mt} til nao d6 cua cac tr~ngthai cua bai toano

\ e lhtte chat, micau truc cac d6i tttt>ng deu c6 tM dung de;!!ll() ta

"A) Cac m6 18 trang thai va toan til

- C~ tM h6a tren co sO sit dung cac tri thuc d~c tei (xem chuong 3).Khong phai bai toan nao cling co tM giai duoc nho sit dung cac mo

hinh, hon nita loi giai nhan duoc con kha xa voi loi gieii thuc H!. Do vay,each tiep can sit dung mot 00 sO tri thuc Ion, huong toi tung linh v~ccu the;!, tro thanh mot t~ di~m cua nhung nghien cuu va ung dung ganday trong giai quyet van de.

C6 nhung phuong phap bieu dien tri thuc sau day: Frame, logic hinhthuc, mang ngu nghia va cac h san xuat, Nhung thanh cong dang kedliu tien trong linh vue giai quyet van de gan chat voi su ra doi va phattrie;!n cua cac he chuyen gia (Chuong 3).

2.6. cae phuong phap giiU quyet vin di co bimNhu tren dll noi khong tM co phuong phap giai quyet van de t6ng

quat cho moi bai toano C6 the mot phuong phap nao do phil hop voilop bai toan nay nhung tinh hinh bi dao nguoc hoan toan khi ap dungn6 cho mot Iop cac bai toan khac. Dieu nay co nghia la khi noi toi motbai roan ta phai chu y d6n phuong phap bieu dien no cung vOi cacphuong phap tim kiern trong khong gian bai roan nhan duoc.2.6.1. Bit u diln van ae trong khong gian trang thai va cticchien ltrtrc tim kiem tren aD thi bieu diln van ae

niu (i,j) = (io' jo)' io > 1neu (i,j) = (io - 1, jo)' io >1.

56

t:bij = J aijlao i.:10- ,,0a..10JO

- Hoac xem chung nhlf 1ft cac qui t~c san :xu~t (Production rules)dlfOi d~ng Sj - Sj tilc la m6i khi xu~t. hin m() ta tr~ng tMi Sj thi c6

- Hoac xem chang nhu la cac ham xac dinh tren t3p cac trang thaiva nhan gia tri cung trong tap nay.

Vi du 2.3. Chang han, roan ta dich chuyen vi tri (} tr6ng len trentrong tro choi 15 s6 c6 tM mo ta duoc dang leY hieu ham dl, a dAy

dl(A) = B, Gia sil A = (ajj ). B = (bjj ) va () tr6ng trong Aa vi tri (io' jo)' Khi d6

V(i,j) neu io = 1

cac trang thai. C6 tM sif dung: cac xau ky hieu, vecto, mang hai chieu,cay va danh sach, Cac dang mo ta thuong dlf~C dung sao cho phil hopvOi ban chat vat Iy elia bai toan.

Vi du, trong tro choi 15 s6 dang mo ta tl1 nhien cac trang thai larnang 4x4. MOt tieu chuan lua chon cac mo ta trang thai la phai sao cho\ iec ap dung cac toan tif bien d6i trang thai tra nen dan gian hon,

De minh hoa r6 han viec 111achon dang mo ta cac trang thai ta xet"I du sau. Bien doi bieu thuc dai s6:

(;\"8 + CxD) (B x C) thanh NC + D/ B.Hien nhien la de lam trang thai cua bai roan ta sit dung ngay cac

['leu ihuc dai s6. "hung cung can phai phan biet la cac trang thai gan..o i ban chat \'~I I)' cua hili toan khac voi cac rno ta trang thai. Trongtru(':)ng hap nay ta chon cac mo ta trang thai la cay nhi phan bieu di~nbieu thuc dai s6 (xern 2.5.5). MOt phuong phap mo ta cac trang thaichap nhan duoc la cac dong IcY hieu, vi d1.l bieu thilc (A"'B + C x D)/(B '" C) tuong ung voi mo ta dang Balan truce nhu sau /+ '" AB '" CD'" Be.

Cac toan tif trong khong gian trang thai la nhi'lng phep bien d6i duatrang thai nay v~ trang thai khac, C6 hai each bi~u dii!n cac toan tif:

57

X, X, ](3X4 X7 ](5X6 X8

12

X, Xz XJX" X7 Xs

XII X,

II

X, X, XJ](" Xs X,X, X,

to

X, XlX., X5 XJ

Xs X7 X,

9

XI XJ

X" X, X"X6 X7 X,

8

X, X, X3X4 X7 XsX, X6

X, Xz XlX6 X" X,

X, X6

6

x, Xz XJX" X7 X5XII X,

X, XJX, x" XJX, X7 X,

5

X, Xz XJX4 XJ

Xs X7 X,

X, XJX" Xz X,X, X7 XS_

4

X, X, Xl)(4 XsX, X7 Xs

X, X, XlX" X"Xs X7 X8

..

XI IX"x" Xz XsX6 X7 Xs

X, x, XJX" x, Xsx, x,

2

X, X, XJX., Xs

X6 X, X8

X, Xz XJ

X" XsX, X7 Xs .

X, Xz XlX" XJ

X, X7 X,

XI XIl Xl;. 3)(" )(s'

X, Xl X,

x, Xz xJX" XsX6 xT XII

thl! dua toi mo ta trang thai S ... JVi du 2.4. V6i bai toan phan tieh eft phap xem xau UJ co thuoc ngon

ngu L(G) hay khong, 0 dAy G = (N, T, P, S), ml'ii trang thai la motxau nao do tren tl)p NUT; con cac toan til la cac san xuat pEP, changhan:

S -+ AB

A -+ Aa ja

B -+ Bb/bVi du 2.5. Trong bai toan tro choi 8 s6, ta co san xuat sau:

58

(ijk) -+ (ijj)

(ijk) -+ (iji)

Cac thu tuc tim kiern trong khong gian trang thai thuong bao gornqua trinh xay dung cac trang thai moi xuat phat tif cac trang thai cii vakiem tra xem nhung trang thai moi d6 c6 thoa man nhung dieu kien aplen cac trang thai dich hay khong, Cling can nhac lai la d6i voi cac bairoan phat bieu khong chinh cac phep kiern tra Day hoan toan khong phaila don gian.

T6m lai, d~ bieu dien mot each d~y du bai toan trong khong giantrang thai, can phai xac dinh:

1. Dang mo ta cua cac trang thai.2. Tap cac toan tit va tac dong cua chung len cac mo ta trang thai.3. Cac trang thai dau va cac trang thai dich.

MOt each hinh thuc la c6 the phat bi~u nhu sau:

Bili toan PI: Cho trang thai dau SoCho tap cac trang thai DICH.

Hay tim day trang thai so"'" sn sao cho sn E DICH, thoa man mot dieukien nao d6 va d6i vdi moi i, tif trang thai Sj c6 tilt ap dung mot tcan titbien doi nao d6 de nhan dll

59

00

t~p B(n) = U Bi(n) duoc goi lai = 1

tap cac dinh dong d6i cua n va niu m E B(n) thi n duoc goi la t6

tien cua m. Day cac dinh P = n j, ..., nk sao eho Vi = 1, k - 1 ta co(ni' ni+1) E A duoc goi la duong di p dO dai k - 1. D~ thily la neu

ton tai mot duong di tit dinh n to i dinh m thi m E ~(n) va nguoclai. Trong truong hop nay ta con noi ding m co th~ dat duoc tit n,D6i luc nguoi ta con xem ding duong di p la day cac eung a1, ak-1,voi aj = (nj' ni+1).

Truong hop d~e bier khi dh thi G co dinh g6e (dinh db) no E N""va 'In E NnE B(no) va 3! mEN n E B(m) thi G duoc goi la cay

vOi g6e no'Thong thuong nguoi ta them vao m6i eung mot dai J\1Qngthe hien

mile dO quan trong hay gia cua no tile la C : A .... R, vdi mdi eung

(n], nj ) E A co gia tri C (nt, nj ) E R.

Khi do m6i duong di P = n1,..., nk ta co th~ xac dinh

P1 Pn

So ~ SI ~ Sn E ntcn.Bai toan P I(PZ) co th~ viit gon lai la Prob(S, 0, so' DiCH) hay

Prob (S,P,so' DiCH), tuy thuoc vao dang bieu di~n cac toan tit d110idang ham hay cac san xuat. Trong truong hop khong gay ra nharn Ian.ta co the dung ky hieu Prob (so' DICH).

B) The hien duoi dang d6 thi.

D6 thi dinh huong G la cap G = (N, A),

60

Hai phuong phap xay dung dh thi G = (N, A):- Phuong phap tuong minh nrc la tap cac nut N va tap cac cung da

biet til truce. Thong thuong chi cac dh thi hilu han moi co th6 chi ramot each urong minh duoi dang bang.

- Phuong phap khong tuong minh, dua tren to an til xay dung cung Bco nghia la chi khi nao xet dinh n, t~p cac dinh con cua n B(n) moiduoc xay dung.

Vi du 2.7. Khong gian trang thai cua bai toan thap Ha NOi voi n = 3dll(,)C chi ra tren hinh ve

- Bai toan P3

- nut (dAu, dich)

- cung

- dtJdng di

- Trang thai (diu. dj'chj

- Toan tV (san xuat!

- Day trang t~ai li~ tiAp ....r- Day toan tLI (san xuAt) I

\lien tiAp ,/

- Bai toan P1, P2

c( P) = L c(ni, ni+ 1). Truong hQP C == 1 d6i voi moi cung a E A,thi C(P) chinh la dO dai duong di cua p.

Theo ngon ngil dh thi, khong gian trang thai tuong ung voi dh thidinh huong trong do: Cac trang thai tuong ung va cac dinh trong dh thiva co mot cung di til trang thai s d~n trang thai t neu ton tai toan tilham 0 sao cho O(s) = t (hoac ton tai san xuat p sao cho s .... t).

Ta co each pliat bie'u khac cua boi toan PI, P2 nhu sauBai toan P3. Cho dinh dllu s va tap dinh dich DICH. Hay tim mot

duo ng di p (t6i uu) nao do til s toi mot dinh nao do trong tap oren.Khl:ing gian tr{l1lg thai D6 thj

61

Bai toan 2.5 (Bai toan nguoi dua hang).Nguoi dua hang can phai xac dinh hanh trinh di ngan nMt sao eho

m6i thanh phe di d~n dung mot Ian va quay tro lai thanh pM XU3tphat.Xet db thi nhu tren hinh ve 2.11 va xuat phat tit dinh A. Cac dQ dai

duong di giua cac dinh duoc chi ra boi cac s6 0 ben canh cac eung.- M6 ta cac trang thai: M6i trang thai eho boi danh sacn cac thanh

phd da di qua eho d~n thoi di~m hien tai trong d6 khong eho phep motthanh pM nao dlt(,}eXU3thien hon mot Ian chi trit truong hop thanh pho Akhi da liet ke t~t ca cac dinh con lai va sau rung la thanh phc A.

- Trang thai dau la (A)- Toan tit: Co cac roan tit tuong irng voi cac hanh dong1- di toi thanh pM A

A "'" .,MOT SO SAl TOAN THAM KHAO

(333)(332)(312)(311)(211)(213)(223)(222)

1111)Do lit; bai toan thap HiJ N(Ji

62

Bai todn 2.6. Bai toan phan rich cu phap.Van pharn G la bo b6n G = (N, T, P, S), N la I~p kY hieu khong

Hinh 2.12 M(JI phan dl'i thi bitu diln bai roan nguoi dua hang.

Hinh ve 2.13. la mot phan dO thi bieu di~n khong gian trang thai d6ivoi bai roan nguoi dua hang.

~L(AB)....~!I'-----~J;;AC~) ~-:-:(A::D:-)---..-lo......)_ (AE)

/ \ -: (!D~' / \ / \/,

(ACDE)

t(ACDEB)

\ ~(ACDEBA)D1CH

- Dau hieu dat tOi dich: Ole mo ta trang thai dich bat dllu va kelthuc boi thanh pho A, trong do tat ca cac thanh ph6 khac da duoc tielke.

Htnh 2.ll Bdn dl'i btl; soan nguai dua hang

D

5 - di toi thanh ph

63Js

Htnn :.13 Do thi bai loan phdn tich cU phap

abS

abaSS

abaan

*- Mo ta trang thai: Cac trang thai la cac xau a E (NuT)- Trang thai db S- Cac toan tit tuong ung vOi cac san xuat- Trang thai dieh la dong w

va xau ta = abaabab.

Ir

S -+ abS -+ asS -+ SbS -+ SS

kel thuc, T tap IcY hieu ket thuc, SEN Ip..Icy hieu dau, P Ia tap san:mat co danga -+ {3, b day a, (3 E (NUT) . Ngon ngil sinh ra boi vanpharn 0 duoc dinh nzhia boi:

If' * *L(O) = } wET IS::;. w}, s::;. w co nghla la 3 WI, ... , Wn E(NUT) sao cho Wi::;. Wi + L WI = S va Wn = w.

Bai roan ph~n tich cu phap duoc phat bieu la cho truce van pharn 0vdi xau wET da cho hay xac dinh xem w E L (0) hay khong?

Neu co thi xay dung day san xuat pL ..,pn-1 tuong ung da noi b tren,Xet vi du cu the 0 = ({S}, {a,b}, S, P) vOi P la t~p cac san xuat:

64

DONG -- DONG U {n},if B(n) :;II!: 0 then {

* *MO -- MO U B(n) / cho tap B(n) vao cu6i danh sach MO /if B(n) n DICH :;II!: 0 then {exit ("tMnh cong"):

xay dung dtlong di p}}

Phan db lhi bieu dien khong gian tim kiern cua bai toan phan tichell phap duoc cho tren hinh 2.13.

e) Cac phuong phap tim kiem trong khOng gian trang thai.Nhu tren da noi, viec giai quyet van de trong khong gian trang thai

th1JCchat chinh la qua trinh tim kiern duong di tit dinh d~u toi cac trangthai dich sao cho thoa man mot dieu kien nao do.

Neu giai quyet van de nho phuong phap tim kiern ng~u nhien va vetcan thi hau nhu khong tM chap nhan dl1Qc vi khi do dO phuc tap cuathuat roan co tM tang theo ham mii doi voi so dinh cua dh thi.

Cac thu tuc tim kiem dien hinh bao gorn:

- Tim kiern theo chieu rong (Breath - first search)- Tim kiern theo chieu situ (depth - first search)

- Tim kiern situ dan (depthwise search)- Tim kiern cue lieu noa gia thanh (cost minimization search)- Tim kiem vo i tri thuc b6 sung. (heuristic search)C.l Thu tuc tim kiem theo e}lieu rong.

Trong cac lhit tuc tim kiern la se goi thao lac xac dinh tap cac nutcon B(n) cua mot nut n E N la "thao nut n".

Tho tuc TKRV do: Cay G =(NA) voi dinh goe no.

Tap cac dinh dich oren c N;Ra: MOt duong di p tit no den mot dinh n- E DICH.Phuong pluip /* Sit dung hai danh sach kieu FIFO (queue)DONG va MO */

MO -- {no}; /* cho no vao cuoi danh sach MO */while MO:;ll!: 0 do {

n -- get (MO) /* get (Mo) la thu tuc lay dinh n ()

65

C.2. Thu tuc tim kiem theo chleu sau

Trang thu tuc tim kiern theo chieu rong, cac nut duoc duyet theotung rmrc dO sau, dau tien cac dinh co dO sau 1 thuoc B(no), sau d6 dencac dinh c6 dO sau 2 thuoc B2 (no) ... cit the tiep tuc. Trang tM tuc timbern theo chieu sau, qua trinh duyet di theo cac nhanh cho den nut lanao do. sau d6 quay lui v~ mot dinh nao d6 de sang nhanh khac,

Thli tuc TKSVaa: Cay G = (N, A) va dinh g6c no.Tap cac dinh menRa: MOt duong di nao d6 tit no toi dinh nao d6 thuoc orcuPhuong phap :* */ Sit dung danh sach kieu FIFO (queue) ten la DONG /* */ Sit dung danh sikh kieu LIFO (stack) ten la MO /

Hinh 2.14 Cau hlnh diiu "0 dfch

I 2 3

8 "7 6 5

I)'I2 B 3

1 6 4

7 5

write ("kMng thanh c6ng")}

Ktt qua 2.1 Neu trong cay G tbn tai it nhat mot duong di tit no toitap oren thi thu tuc TKR dung va cho ta duong di p c6 dO dai ngannhat (tham chi G la do thi cay v6 han).

Neu khong ton tai duong di nhu vay thi thuat roan dung neu va chineu db thi cay G la huu han.

Vi du 2.B. Hay chuyen trang thai dau (hinh ve 2.14a) v~ trang thaidich (hinh ve 2.14b). Hinh 2.15 la phan do thi dli duyet cho den khi timthay trang thai dich, Cac dinh tren cay duoc danh s6 theo thu tl,( xit Iycho vao danh sach DONG, con duong di tim duoc to net kep. Nhu vaycho den khi dung duoc duong di tit dinh dau den dinh cu6i, ta da xu Iyt6ng cong 26 nut va s6 dinh tao ra cho den luc d6 la 46.

Phan noi dung hoan roan gi6ng nhu thit tuc TKR, */*chi khac la n - get (M): lay n () dau danh sach MO /

*MO - MO U 8(n): them 8(0) vao dau danh sach MO /K eI qua 2.2. Neu cay G la hiru han thi thit tuc TKS se dung va cho

ket qua 13 mot duong di til no toi t~p OiCH.Vi du 2.9. ThU tuc duyet cay then thu tu sau trong d~ thi cua bai

roan trong vi du 2.8 duoe chi ra trong hinh ve 2.16. i..L,/ Nlujll xe! Duong di nhan duoc trong thu tuc TKS khong nhat thiet la

duong di ngan nhat. HOn niia, neu dO thi la vO han, thu tuc TKS co the:!lap den vo han, tMm chi trong dl'l thi ton tai duong di tif no den tap

DICH.

66

67

'oli ,

.

":--.,.-..:.,~

J '= I~II

=

68

rs tuc TKSDVao: - Cay G = (N.A) voi dinh g6c no

- Tap cac dinh DICH.- Mire sau k

Ra: MOt duong di nao do tit no t6i tap dinh DICHPhuong phap /* Sit dung danh sach kieu FIFO: DONG */

/* danh sach, lai kieu FIFO va LIFO: MO */{MO={no}; DS = k /* DS 1a gioi han dQ sau hien tai */While M0 ~ do {

n - get (MO) /* tM tuc get (MO) l1iy dinh n b dliu danh

sach MO*/

Vi du 2.10. Tren hinh~.1G. b " thu h.IC se duyet doc thea duongvo han no' n!, nz. n3' .., trong khi do tbn tai duong di no_ dich.De khac phuc tinh trang khong ditng cua thuat toan ngay ca khi co

ton tai duong di tit dinh dau t6i dinh dich, ta dua vao thu tuc TKS dailuong D goi la gi6i han sau va thay cho lenh if B(n) ~ then ta dungif B(n) ~ va d(n) ~ D then, () day dO sau d(n) cua dinh n trong cayG = (N,A) dll~C dinh nghia nhu sau:

d(no) = 0

d(n) = d(m) + 1 neu n E B(m)Ngay ca trong truong hop thu rue TKS da duoc cai bien khi dua vao

gioi han sau D. thuat roan Juan ditng song se cho ket qua khong mongmuon. Th1$C vay, neu cac dinh DICH co dO sau Ion hon han dai luongD thi thu tuc dua ra thong bao "khong thanh cong", dieu nay chung tahoan toan khong mong muon.

De khac phuc tinh trang tren, chung ta xet thu tuc tim kiern sau danTKSD. Thu tuc tim kiern thea chieu sau d6i voi 16p cac dinh tuy thuocgia tri mire sau k da cho ban dau, Ta dua vao dO sau hien tai DS, bandau cho DS gia tri k, duyet cac dinh trong pharn vi cac dinh dO sau nhohon hoac bang DS. sau do tang DS = DS + k va duyet tiep tuc,C.3. Tho t\le tim kiem sao dan

69.? r Vi du do thi duy~t theo thu tu SQU dan

DONG 4- DONG U {n }

if B(n) ~ then

if B(n) n DICH ~ then exit ("thanh cong");case d(n) do {

O..DS -1: d~t B(n) vao dh danh sach MO;DS: d~t B(n) vao cud; danh sach MO;DS + 1: {DS =DS + k;if k = 1 then d~t B(n) vao cu6i MO

else d~t B(n) vao dau MO } } }write ("Khong thanh cong") }

Nhan xet: Khi k = 1 thu rnuc TKSD tro thanh thlf muc TKRKhi k ~ 2 thu muc TKSD tim kiem thea chieu sau d6i voi cac dinh

co dO sau narn trong khoang tif tk + 1 d(!n (t + l)k vOi t l:ty tif 0, m6iIan tang len 1...

Ta c6 k(!t qua sau:Kit qua 2.3. Neu trong cay ton t~i it nMt mot duong di tif dinh g6c

no toi t3p dinh DICH thi thu rue TKSD se dung va cho ktt qua la duong.:Ii c6 dO dai khac duong di ngan nMt khong qua k - 1.

Neu trong cay khong ton tai duong di nhu vay thi thil tuc TKSD dungkhi va chi khi db thi cay G hitu han,

A

70

Mot van de ID:ttra 13: xac dinh duong di p: no -+ nk E DICH sao choc(p) -+min.

Ta ky hieu g(n) 13 gia cua duong di cue tieu tit dinh no t6i n.Khi do ta co the phat bieu bai toan tren thanh: Tim duong di po tit

dinh g6c no toi dinh nk nao d6, nk E DICH sao cho

g(nu = min {g~n)/nE DrCH}

D~ 11m duong di Po co gia g(n~) .... min, ta tien hanh lua chon theocac dUljng di c6 the co, xuat phat til no, theo th(t tu tang dan cua giacua chung cho d~n khi tim duoc dinh dich.

D~ rno rong cac dinh ta sit dung toan tit xay dung cung B.

Xuat phat tit n, sau do xet B(n) cung voi mot b phan B2(n), B3(n) ...cho den khi tim ra dinh dich nk E B(n) hoac vet can toan bo khong gianhoac lap den vo han.

V6i moi dinh n E N ta goi gOcn) la gia cua duong di hien tai tit noden n cho Mn thOi diem xet, co the xern gOcn) la mot U'6c luong cuag(n).

Thli tuc TKCT

Vao: cay G = (N,A) voi dinh g6c no;c: A -+ R+

k - 1P = nt, ... , nk ta co c(p) = 2: c(nj, nj+l)

i= 1

C.4. Thuat giai tim dlliJng di co gia thanh nhc) nhat

Gia sit C: A -+ R+ la ham gia (cost) tuong ung moi cung aE A v6igia chi phi c(a)E R+. V6i mot duong di p trong cay G,

Vi du 2. 11

Xet thu tuc TKSD ap dung vao db thi tren hinh 2.17 khi k = 2, thutl! duyet cac dinh la: ABDECFGHQRKSTLMUVN.

71

Hinh 2.18 Vi du tim duong di toi uu

F

~

B

A

~:.Jng.

if n E DICH then exit ("Thanh cong"):

if B(n) "# then { MO +- B(n) U MO;for each mE B(n) do gO(m) = gO(n) + c(n,m)}}

write ("KMng thanh cong")}Nluin xet Thu tuc TKR la truong hop rieng cua thu tuc TKCT khi

.:(a) == I 'rJ a E A. Thu tuc TKS ciing la truong hop rieng cua thu tucTKCT khi Illy tieu chuan chon n E MO la d(n)- max thay cho dieu;';ien gO(n)- min.

Ket qua 2.4 Neu trong cay G ton tai duong di p: no - DICH thi thucue TKCT se dung va se cho ket qua la duong di Po sao cho c(Po) =~(nk) = min {g(n)/n E DICH}, nk E DICH.

HOn nua, thU tuc TKCT t6i uu theo nghia s6 dinh cho vao tap;)ONG la nho nhat so voi cac 1M tuc tim kiem chi dua vao gia cac

Tap cac dinh dich DICH

Ra: Duong di po til dinh g6c no tdi dinh nk E DICH sao cho

g(nk) = c(po) = min{g(n)/n E DICH}Phll(Jng phap 1* sa dung hai danh sach : MO, DONG "!

{MO = {no}; g(no) = 0;

While MO"# do {

n +- getmoi (MO) /* lAy n E MO sao cho gO(n)- min "lDONG +- DONG U {n};

72

, \tu mE DOl\G I.IUkhOngcan xet den no aua vi co tM chung torjng g "1 rm = g(m) nrc la gO(m) nhan gia tri nho nhat co tM co duoc,

C.5. Th~t giai heuristics tim dlfOOgdi cO giil nM nMt v{Jitri thac b6 sung

Th u tuc TKCT la thuat giai tim kiern duong di t6i uu khi chi xet t6icac thong tin ve cac dinh (roan til B), cac cung va gia thanh ella chung,c A -+ R+). Tuy v~y thuat giai nay khong tM ap dung duoc. khi bairoan tro nen phuc tap do doi hoi phai thao mot s6 luong 16n cac nut.D6i \ oi nhieu bai toan viec tim kiem duong di t6i uu se duoc dinhhuong rap trung hon xung quanh duong di t6t nMt neu sif dung cac!~()ng tin dac ta ve bai toan, Theo dinh nghla cac thong tin nay goi IIIcac heuristics.

Cac kY thuat sir dung heuristics goi la cac meo giai,Ta co tM dua ra cac meo giai sau:- Chon toan tu xay dung cung B sao cho co tM loai bot nhung dinh

khong lien quan t6i bai toan, cac dinh it co trien vong dm tren dlibngdi t6i liu.

Nh dn xet: Truong hop G la do thi tuy y, d~ tim duoc duong dit6i uu, trong thu tuc TKCT khi xet dinh n E MO, d6i voi moi dinhmE B(n) ta xet cac truong hop sau:

1. Neu m f/. MO U DONG thi them m vao danh sach MO va tinhgla tri gO(n) + c(n,m) va gan cho gO(m).

: 'leu mEMO thi so sanh gia tri gO(m) vita tinh theo cong thucg mig III + c(n.m) v6i gia tri gO(m) cu. Giu lai gia tri gO(m) nhohon

,,'_

l~:.

.