Đề tài Những nguyên tắc sáng tạo ứng dụng trong mô hình xử lý cú pháp và ngữ nghĩa cho câu hỏi Tiếng Việt trong hệ thống tìm kiếm thư viện

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HỒ CHÍ MINH TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN  BÀI BÁO CÁO MÔN HỌC PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC Đề tài: NHỮNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO ỨNG DỤNG TRONG MÔ HÌNH XỬ LÝ CÚ PHÁP VÀ NGỮ NGHĨA CHO CÂU HỎI TIẾNG VIỆT TRONG HỆ THỐNG TÌM KIẾM THƢ VIỆN Giảng viên hƣớng dẫn: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM Học viên thực hiện: NGUYỄN TRÍ PHÚC Mã số: CH1101121 TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2012 LỜI MỞ ĐẦU “Nhân chi sơ tính sáng tạo” Thật vậy, sáng tạo là tài nguyên cơ bản nhất của mỗi con ngƣời trong chúng ta. Sáng tạo là phƣơng châm và là động lực phát triển cho xã hội từ khi con ngƣời biết suy nghĩ. Nhờ có tƣ duy sáng tạo, chúng ta có thể cải tiến công nghệ, làm cho những vấn đề gặp phải trong cuộc sống sẽ đƣợc thực hiện theo những các đơn giản hơn và phù hợp hơn. Sáng tạo là bản chất của con ngƣời tuy nhiên trong chúng ta hẳn có nhiều ngƣời tự hỏi “Vì sao tôi có quá ít cải tiến sáng tạo?”, “Làm thế nào để có thể tạo ra nhiều cải tiến hơn nữa trong công việc?”… Để tạo ra những ý tƣởng, những cải tiến mới chúng ta cần phải có phƣơng pháp luận (các nguyên tắc, phƣơng pháp, lý thuyết) về tƣ duy sáng tạo và đổi mới. Điều này sẽ giúp chúng ta có những kỹ năng thực hành về suy nghĩ để giải quyết các vấn đề và đƣa ra những ý tƣởng đổi mới sáng tạo. Trong bài báo cáo này, tôi sẽ trình bày phƣơng pháp luận về tƣ duy sáng tạo, đổi mới và kèm theo đó là những phân tích về ứng dụng những nguyên tắc sáng tạo, đổi mới vào mô hình xử lý cú pháp và ngữ nghĩa cho câu hỏi tiếng Việt trong hệ thống tìm kiếm thƣ viện. TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2012 Nguyễn Trí Phúc MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ............................................................................................................. 1 DANH MỤC BẢNG ............................................................................................................ 2 PHẦN 1: PHƢƠNG PHÁP LUẬN VỀ TƢ DUY SÁNG TẠO VÀ ĐỔI MỚI .................. 3 1.1. Khái niệm ................................................................................................................ 3 1.2. Ý nghĩa .................................................................................................................... 3 1.3. Nội dung chính ........................................................................................................ 4 1.3.1. Năm phƣơng pháp giải quyết vấn đề khoa học về phát minh, sáng chế .......... 4 1.3.2. Bốn mƣơi nguyên tắc sáng tạo cơ bản ............................................................. 4 1.3.3. Các phƣơng pháp giải quyết vấn đề tổng quát ............................................... 10 PHẦN 2: ỨNG DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VÀO MÔ HÌNH XỬ LÝ CÚ PHÁP VÀ NGỮ NGHĨA CHO CÂU HỎI TIẾNG VIỆT TRONG HỆ THỐNG TÌM KIẾM THƢ VIỆN ......................................................................................................................... 12 2.1. Tổng quan về bài toán ........................................................................................... 12 2.1.1. Đặt vấn đề....................................................................................................... 12 2.1.2. Mục tiêu đề tài ................................................................................................ 12 2.1.3. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 12 2.2. Mô hình hệ thống tìm kiếm tài liệu bằng chuỗi truy vấn tiếng Việt ..................... 13 2.2.1. Kiến trúc hệ thống .......................................................................................... 13 2.2.2. Ontology học liệu mở ..................................................................................... 14 2.3. Mô hình cú pháp ................................................................................................... 20 2.4. Mô hình ngữ nghĩa ................................................................................................ 21 2.5. Phƣơng pháp sinh mã truy vấn SPARQL ............................................................. 21 2.6. Cơ chế tạo sinh câu trả lời ..................................................................................... 22 2.7. Những nguyên tắc sáng tạo cơ bản đƣợc ứng dụng .............................................. 22 2.7.1. Nguyên tắc phân nhỏ ...................................................................................... 22 2.7.2. Nguyên tắc tách khỏi ...................................................................................... 23 2.7.3. Nguyên tắc cục bộ .......................................................................................... 23 2.7.4. Nguyên tắc kết hợp ........................................................................................ 23 2.7.5. Nguyên tắc chứa trong ................................................................................... 23 2.7.6. Nguyên tắc dự phòng ..................................................................................... 24 2.7.7. Nguyên tắc giải thiếu hoặc thừa ..................................................................... 24 2.7.8. Nguyên tắc sao chép ....................................................................................... 24 KẾT LUẬN ........................................................................................................................ 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 26 1 DANH MỤC HÌNH Hình 1:. Mô hình giải quyết vấn đề tổng quát .................................................................... 10 Hình 1: Kiến trúc hệ thống tìm kiếm tài liệu dựa trên cơ chế xử lý các câu hỏi tiếng Việt ............................................................................................................................................ 14 2 DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Năm phƣơng pháp giải quyết vấn đề khoa học về phát minh, sáng chế ................. 4 Bảng 2: Các thành phần hệ thống tìm kiếm tài liệu bằng chuỗi truy vấn tiếng Việt ......... 13 Bảng 3: Thống kê số lƣợng giáo trình trên các thƣ viện học học liệu mở ......................... 15 Bảng 4: Tổng hợp các thông tin mô tả học liệu mở cho 3 thƣ viện ................................... 16 Bảng 5: Các class trong ontology học liệu mở ................................................................... 16 Bảng 6: Object properties trong ontology học liệu mở ...................................................... 17 Bảng 7: Datatype properties trong ontology học liệu mở .................................................. 18 Bảng 8: Mô tả quan hệ của các lớp trong ontology học liệu mở ........................................ 20 Bảng 9: Các cấu trúc tổng quát của câu hỏi tiếng Việt ...................................................... 21 Bảng 10: Chức năng các thành phần mô hình hệ thống ..................................................... 23 Bảng 11: Chức năng các thành phần mô hình hệ thống ..................................................... 24 3 PHẦN 1: PHƢƠNG PHÁP LUẬN VỀ TƢ DUY SÁNG TẠO VÀ ĐỔI MỚI 1.1. Khái niệm Phƣơng pháp luận sáng tạo và đổi mới là phần ứng dụng của Khoa học về sáng tạo, bao gồm hệ thống các phƣơng pháp và các kĩ năng cụ thể giúp nâng cao năng suất và hiệu quả, về lâu dài tiến tới điều khiển tƣ duy sáng tạo của ngƣời sử dụng. 1.2. Ý nghĩa Suốt cuộc đời, mỗi ngƣời chúng ta dùng suy nghĩ rất nhiều (có thể nói là hằng ngày). Từ việc trả lời những câu hỏi bình thƣờng nhƣ “Hôm nay ăn gì? Mặc gì? Làm gì? Mua gì? Xem gì? Đi đâu?...” đến làm các bài tập trên trƣờng lớp, hoặc chọn ngành nghề đào tạo, lo sức khỏe, việc làm, thu nhập, hôn nhân, nhà ở, giải quyết các vấn đề nảy sinh trong công việc, trong quan hệ xã hội, gia đình, nuôi dạy con cái… tất tần tật đều đòi hỏi phải suy nghĩ và chắc chắn rằng ai cũng muốn suy nghĩ tốt, ra những quyết định đúng để “đời là bể khổ” trở thành “bể sướng”. Chúng ta tuy đƣợc đào tạo và làm những ngành nghề khác nhau nhƣng có lẽ có một nghề chung, giữ nguyên suốt cuộc đời và là cần thiết cho tất cả mọi ngƣời. Đó là “nghề” suy nghĩ và hành động giải quyết các vấn đề gặp phải trong suốt cuộc đời nhằm thỏa mãn các nhu cầu chính đáng của cá nhân mình, đồng thời thỏa mãn các nhu cầu để xã hội tồn tại và phát triển. Nhìn dƣới góc độ này, Phương Pháp Luận Sáng Tạo Và Đổi Mới giúp trang bị loại nghề chung nói trên, góp phần bổ sung cho giáo dục, đào tạo hiện nay, chủ yếu chỉ đào tạo các nhà chuyên môn. Nhà chuyên môn có thể giải quyết tốt các vấn đề chuyên môn nhƣng nhiều khi không giải quyết tốt các vấn đề ngoài chuyên môn, do vậy không thực sự hạnh phúc nhƣ ý. Các nghiên cứu cho thấy, phần lớn mọi ngƣời thƣờng suy nghĩ một cách tự nhiên nhƣ đi lại, ăn uống, hít thở mà ít khi suy nghĩ về chính suy nghĩ của mình xem nó hoạt động ra sao để cải tiến, làm suy nghĩ của mình trở nên tốt hơn nhƣ ngƣời ta thƣờng cải tiến các dụng cụ, máy móc dùng trong sinh hoạt và công việc. Cách suy nghĩ tự nhiên nói trên có năng suất, hiệu quả rất thấp và nhiều khi trả giá đắt cho các quyết định sai. Tóm lại, cách 4 suy nghĩ tự nhiên ứng với việc lao động bằng xẻng thì Phương Pháp Luận Sáng Tạo Và Đổi Mới là máy xúc với năng suất và hiệu quả cao hơn nhiều. Nếu xem bộ não của mỗi ngƣời là máy tính tinh xảo – đỉnh cao tiến hóa và phát triển của tự nhiên thì phần mềm (cách suy nghĩ) tự nhiên đi kèm với nó chỉ khai thác một phần rất nhỏ tiềm năng của bộ não. Phương Pháp Luận Sáng Tạo Và Đổi Mới là phần mềm tiên tiến giúp máy tính – bộ não hoạt động tốt hơn nhiều. Nếu nhƣ cần “học ăn, học nói, học gói, học mở” thì “học suy nghĩ” cũng cần thiết cho tất cả mọi ngƣời. Tóm lại, Phương Pháp Luận Sáng Tạo Và Đổi Mới đóng góp rất tích cực trong việc biến thông tin thành tri thức, tri thức đã biết thành tri thức mới với các ích lợi toàn diện, không chỉ riêng về mặt kinh tế. 1.3. Nội dung chính 1.3.1. Năm phƣơng pháp giải quyết vấn đề khoa học về phát minh, sáng chế STT Phƣơng pháp 1 Dựng Vepol đầy đủ 2 Chuyển sang Fepol 3 Phá vở Vepol 4 Xích Vepol 5 Liên trƣờng Bảng 1: Năm phƣơng pháp giải quyết vấn đề khoa học về phát minh, sáng chế 1.3.2. Bốn mƣơi nguyên tắc sáng tạo cơ bản Nhà khoa học Atshuler trong suốt quá trình làm việc của mình đã đƣa ra một hệ thống các nguyên tắc sáng tạo. Nó cung cấp hệ thống các cách xem xét sự vật; tăng tính nhanh nhạy của việc tiếp thu và đánh giá giá trị của thông tin; đƣa ra và lựa chọn các cách tiếp cận thích hợp để giải quyết vấn đề. Hệ thống các nguyên tắc sáng tạo còn giúp cho chúng ta 5 xây dựng đƣợc tác phong, suy nghĩ và làm việc một cách khoa học, sáng tạo; góp phần xây dựng tƣ duy biện chứng. Dƣới đây xin đƣợc lần lƣợt điểm qua 40 nguyên tắc đó: 1/ Nguyên tắc phân nhỏ:  Chia các đối tƣợng thành các thành phần độc lập.  Làm đối tƣợng thành các thành phần tháo ráp.  Tăng mức độ phân nhỏ đối tƣợng. 2/ Nguyên tắc “tách riêng”:  Tách thành phần gây phiền phất ra khỏi đôi tƣợng hoặc ngƣợc lại. Trách lấy phần cần thiết. 3/ Nguyên tắc phẩm chất cục bộ:  Chuyển đối tƣợng (hay môi trƣờng bên ngoài, tác động bên ngoài) có cấu trúc đồng nhất thành không đồng nhất.  Các phần khác nhau của đối tƣợng phải có các chất năng khác nhau  Mỗi phần của đối tƣợng phải có các chất năng khác nhau 4/ Nguyên tắc phản đối xứng:  Chuyển đối tƣợng có hìng dạng, tính chất đối xứng thành phản đối xứng 5/ Nguyên tắc kết hợp:  Kết hợp các đối tƣợng đồng nhất hoặc các đối tƣợng dùng cho các hoạt động kế cận.  Kết hợp về mặt thời gian các hoạt động đồng nhất hoặc kế cận gian rỗi của CPU, tận dụng tài nguyên để cho ra hệ điều hành đa nhiệm, nhiều ngƣời dùng. 6/ Nguyên tắc vạn năng:  Vật thể hoạt động đa chức năng loại bỏ một số vật thể khác. 7/ Nguyên tắc chứa trong  Để một vật thể trong lòng một vật thể khác, vật thể khác này lại để trong lòng một vật thể thứ ba.  Chuyển một vật thể thông qua một khoảng trống của một vật thể khác 8/ Nguyên tắc phản trọng lượng  Bù trừ trọng lƣợng của vật thể bằng cách nối với một vật thể khác mà có một lực 6 đẩy.  Bù trừ trọng lƣợng của vật thể bằng tƣơng tác với môi trƣờng cung cấp khí hoặc thủy động lực. 9/ Nguyên tắc gây ứng suất sơ bộ  Thực hiện phản hoạt động trƣớc tiên  Nếu vật thể chịu áp lực thì cung cấp cung cấp một phản áp lực trƣớc đó 10/ Nguyên tắc thực hi n sơ bộ  Trƣớc tiên thực hiện tất cả hoặc một phần hoạt động  Sắp xếp các vật thể sao cho chúng có thể đi vào hoạt động trong một khoảng thời gian hợp lí và từ một vị trí thích hợp 11/ Nguyên tắc dự phòng  Bù trừ cho tính không tin cậy của vật thể bằng biện pháp trả đũa trƣớc tiên 12/ Nguyên tắc đẳng thế  Thay đổi điều kiện làm việc sao cho không phải nâng lên hoặc hạ xuống 13/ Nguyên tắc đảo ngược  Thay cho một hành động điều khiển bởi các chi tiết kĩ thuật của bài toán, áp dụng một hành động ngƣợc lại  Làm cho phần chuyển động của vật thể hoặt môi trƣờng bên ngoài của vật thể trở nên bất động và những phần bất động trở thành chuyển động  Lật úp vật thể 14/ Nguyên tắc cầu (tròn) hóa  Thay những vật thể thẳng hoặc bề mặt bằng phẳng thành những mặt cong ; thay thể hình lập phƣơng thành hình cầu  Sử dụng con lăn, vật hình xoắn ốc  Thay thế chuyển động thẳng bằng chuyển động quay ; tận dụng lực li tâm 15/ Nguyên tắc năng động  Tạo một vật thể hoặc môi trƣờng của nó tự động điều chỉnh tới chế độ tối ƣu tại mỗi trạng  thái hoạt động 7  Chia vật thể thành những phần nhỏ mà có thể thay đổi vị trí tƣơng đối với nhau  Nếu vật thể bất động thì làm cho nó chuyển động và có thể trao đổi đƣợc 16/ Nguyên tắc tác động bộ phận và dư thừa  Nếu khó có thể đạt 100% hiệu quả mong muốn thì cố đạt đến cái đơn giản nhất 17/ Nguyên tắc bộ xung chiều khác  Loại bỏ các bài toán bằng cách dịch chuyển một vật thể trong một chuyển động hai chiều  (tức là dọc theo mặt phẳng)  Dùng tổ hợp chồng chập đa lớp thay cho đơn lớp  Làm nghiêng vật thể hoặc quay nó lên cạnh của nó 18/ Sự dao động cơ học  Đặt vật thể vào thế rung động  Nếu đã rung động rồi thì tăng tần số, thậm chí đến tận tần số sóng siêu âm  Sử dụng tần số cộng hƣởng  Thay áp rung cho rung cơ học  Dùng rung động siêu âm với từ trƣờng 19/ Nguyên tắc tác đông theo chu kỳ  Thay một hành động liên tục thành một hành động tuần hoàn (xung)  Nếu một hành động đã tuần hoàn rồi thì thay đổi tần số  Sử dụng xung giữa các xung lực để cung cấp hành động bổ xung 20/ Nguyên tắc tác đông liên tục hữu hi u  Thực hiện một hành động liên tục (không nghỉ) trong đó tất cả các phần của vật thể hoạt động hết công suất  Loại bỏ các hành động không hiệu quả và trung gian 21/ Nguyên tắc vượt nhanh  Thực hành các thao tác có hại hoặc mạo hiểm với tốc độ thật nhanh 22/ Nguyên tắc chuyển hại thành thắng  Sử dụng những yếu tố có hại hoặc các tác động môi trƣờng để thu những hiệu quả tích cực 8  Loại bỏ những yếu tố có hại bằng việc kết hợp nó với một yếu tố có hại khác  Tăng tác động có hại đến khi nó tự triệt tiêu tính có hại của nó 23/ Nguyên tắc quan h phản hồi  Mở đầu thông tin phản hồi  Nếu đã có thông tin phản hồi thì đảo ngƣợc nó 24/ Nguyên tắc sử dụng trung gian  Dùng một vật thể trung gian để truyền hay thực hiện một hành động  Tạm thời nối một vật thể với một vật thể khác mà nó dễ dàng đƣợc tháo bỏ đi 25/ Nguyên tắc tự phục vụ  Làm cho vật thể tự phục vụ và thực hiện những thao tác bổ sung và sửa chữa  Tận dụng vật liệu và năng lƣợng bỏ đi 26/ Nguyên tắc sao chép (copy)  Dùng một bản sao đơn giản và rẻ tiền thay cho một vật thể phức tạp, đắt tiền, dễ vỡ hay bất tiện  Thay thế một vật thể bằng bản sao hoặc hình ảnh của nó, có thể dùng thƣớc để tăng hoặc giảm kích thƣớc  Nếu các bản sao quang học đã đƣợc dùng, thay chúng bằng những bản sao hồng ngoại hoặc tử ngoại 27/ Nguyên tắc rẻ thay cho đắt  Thay một vật thể đắt tiền bằng nhiều những vật thể rẻ tiền có ít ƣu điểm hơn (ví dụ tuổi thọ kém đi) 28/ Nguyên tắc thay thế sơ đồ cơ học  Thay thế hệ cơ học bằng hệ quang, âm hoặc khứu giác (mùi)  Dùng điện, từ, điện từ trƣờng để tƣơng tác với vật thể  Thay thế các trƣờng o Trƣờng tĩnh bằng các trƣờng động o Trƣờng cố định bằng trƣờng thay đổi theo thời gian o Trƣờng ngẫu nhiên bằng trƣờng cấu trúc o Dùng một trƣờng kết hợp với các hạt sắt từ 9 29/ Nguyên tắc sử dụng các kết cấu thủy và khí  Thay thế các phần cứng rắn của vật thể bằng khí hoặc chất lỏng. Các phần này có thể dùng không khí hoặc nƣớc để phồng lên, hoặc dùng đệm hơi hay đệm thủy tĩnh 30/ Sử dụng bao mềm dẻo và mềm mỏng  Thay cấu trúc truyền thống bằng cấu trúc làm từ màng linh động hoặc màng mỏng  Cô lập vật thể ra khỏi môi trƣờng xung quanh bằng cách sử dụng màng linh động hoặc màng mỏng 31/ Sử dụng vật li u nhiều lỗ  Dùng vật thể xốp hoặc các yếu tố xốp (chèn, phủ, …)  Nếu một vật thể đã xốp thì làm đầy các lỗ chân lông trƣớc bằng một vài chất liệu 32/ Nguyên tắc đổi màu  Đổi màu của vật thể hoặc những thứ quanh nó  Đổi độ trong suốt của vật thể hoặc quá trình mà khó có quan sát  Dùng bổ sung màu để quan sát các vật thể hoặc quá trình khó quan sát  Nếu đã dùng bổ sung màu thì dùng các yếu tố khác để theo dõi 33/ Nguyên tắc đồng nhất  Làm các vật thể tƣơng tác với vật thể đầu tiên bằng cùng loại vật liệu hoặc vật liệu rất gần với vật thể đầu tiên đó 34/ Nguyên tắc loại bỏ và tái sinh từng phần  Một yếu tố của vật thể sau khi hoàn thành chức năng hoặc trở nên vô dụng thì hãy loại bỏ hoặc thay đổi nó (vứt bỏ, phân hủy, làm bay hơi, …)  Loại bỏ ngay lập tức những phần của vật thể không còn tác dụng 35/ Đổi các thông số hóa lý của đối tượng  Thay đổi trạng thái kết tập, phân bố mật độ, độ linh động, nhiệt độ của vật thể 36/ Sử dụng chuyển pha  Ứng dụng các hiệu ứng trong quá trình chuyển pha của vật liệu. Ví dụ trong khi thay đổi thể tích, bậc tự do hay hấp thụ nhiệt 37/ Sử dụng nở nhi t  Dùng vật liệu có thể co giãn theo nhiệt độ 10  Sử dụng các vật liệu khác nhau với các hệ số giãn nở nhiệt khác nhau 38/ Sử dụng các chất oxy hóa  Thay không khí thƣờng bằng môi trƣờng nhiều không khí  Thay môi trƣờng giàu không khí bằng ô xi  Xử lí vật thể trong môi trƣờng giàu không khí hoặc ô xi bằng phóng xạ ion hóa  Sử dụng ô xi ion hóa 39/ Sử dụng môi trường trơ  Thay môi trƣờng thƣờng bằng môi trƣờng khí trơ  Thực hiện quá trình trong chân không 40/ Sử dụng vật li u tổng hợp (composit)  Thay vật liệu đồng nhất bằng vật liệu composite 1.3.3. Các phƣơng pháp giải quyết vấn đề tổng quát Với thông tin ban đầu và cần giải quyết, ta có mô hình nhƣ sau: Hình 1:. Mô hình giải quyết vấn đề tổng quát 1.3.3.1. Các phương pháp phân tích vấn đề - Phân chia vấn đề - Phân loại vấn đề - Phân công vấn đề - Phân cấp bài toán 11 - Phân tích. 1.3.3.2. Các phương pháp tổng hợp vấn đề - Tổ hợp - Đối hợp - Tích hợp - Kết hợp - Tổng hợp theo không gian và thời gian 1.3.3.3. Các phương pháp giải quyết vấn đề trong tin học - Phƣơng pháp trực tiếp - Phƣơng pháp gián tiếp  Phƣơng pháp Thử Sai  Phƣơng pháp Heuristic - Phƣơng pháp Trí Tuệ Nhân Tạo 12 PHẦN 2: ỨNG DỤNG NGUYÊN TẮC SÁNG TẠO VÀO MÔ HÌNH XỬ LÝ CÚ PHÁP VÀ NGỮ NGHĨA CHO CÂU HỎI TIẾNG VIỆT TRONG HỆ THỐNG TÌM KIẾM THƢ VIỆN 2.1. Tổng quan về bài toán 2.1.1. Đặt vấn đề Trong lĩnh vực tìm kiếm tài liệu, việc phát triển những hệ thống tìm kiếm có khả năng trả lời các câu hỏi bằng ngôn ngữ tự nhiên sẽ đáp ứng đƣợc những nhu cầu sau:  Ngƣời dùng có thể tƣơng tác với hệ thống tìm kiếm bằng ngôn ngữ tự nhiên, theo một cách thức gần gũi mà không cần hiểu biết về các qui ƣớc tìm kiếm đƣợc qui định sẵn trong các hệ thống.  Câu hỏi đƣợc trả lời trực tiếp bằng kết quả tìm kiếm. T