ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH
ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
CÔNG NGHỆ TRI THỨC
VÀ ỨNG DỤNG
ĐỀ TÀI:
ĐIỀU CHẾ CHẤT HÓA HỌC - CÂN BẰNG PHẢN
ỨNG HÓA HỌC SỬ DỤNG MẠNG NGỮ NGHĨA
Giảng viên hướng dẫn: GS TSKH. Hoàng Kiếm
Học viên thực hiện: Ngô Hải Linh
MSHV: CH1101019
Lớp cao học khóa 6
TP Hồ Chí Minh, tháng 5/2012
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa
MỤC LỤC

Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 2
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa
MỞ ĐẦU
Trong thời đại công nghệ phát triển nhanh chóng như hiện nay, việc ứng dụng
công nghệ thông tin vào trong mọi lĩnh vực là một trong những nhu cầu cấp thiết và
tất yếu. Đặc biệt là trong lĩnh vực thương mại điện tử, quản lý, số lượng thông tin và
dữ liệu cần quản lý sẽ tăng lên gấp bội, dẫn tới công việc quản lý trở nên phức tạp,
khó khăn hơn. Do đó, việc ứng dụng công nghệ thông tin lại càng cấp thiết hơn,
cùng với sự hỗ trợ của các phần mềm quản lý, nó giúp chúng ta quản lý mọi việc dễ
dàng, nhanh chóng, đáp ứng mọi yêu cầu lưu trữ và truy xuất dữ liệu, tiết kiệm được
thời gian và chi phí cho công việc.
Công nghệ tri thức có thể xem là một nhánh nghiên cứu của trí tuệ nhân tạo,
phân tích tri thức lĩnh vực và chuyển nó thành những mô hình tính toán đưa vào máy
tính để phục vụ những nhu cầu cần thiết. Hay nói cách khác là việc ứng dụng, biểu
diễn các thông tin, các suy diễn đời thường của con người vào trong máy tính. Xây
dựng cho máy tính trở thành như một con người thực sự, và có thể giải quyết vấn đề

I. Mạng ngữ nghĩa
1. Khái niệm
Mạng ngữ nghĩa là một phương pháp biểu diễn tri thức dùng đồ thị. Trong đó
nút biểu diễn đối tượng, và cung biểu diễn quan hệ giữa các đối tượng.
Hình 1.1: Ví dụ về mạng ngữ nghĩa
Người ta có thể mở rộng mạng ngữ nghĩa bằng cách thêm các nút và nối chúng
vào đồ thị. Các nút mới ứng với các đối tượng bổ sung. Thông thường có thể mở
rộng mạng ngữ nghĩa theo ba cách:
- Thêm một đối tượng tương tự
- Thêm một đối tượng đặc biệt hơn
- Thêm một đối tượng tổng quát hơn
Ta có thể mở rộng mạng ngữ nghĩa ở Hình 1.1 như sau:
- Thêm “Cá voi” thể hiện một loài động vật có vú mới.
- Thêm “Mèo Garfield” cũng là một loài mèo (nhân vật hoạt hình).
- Thêm “Loài vật” một đối tượng tổng quát hơn.

Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 5
Động
vật có
vú
Con
mèo
lông
trên cạn
có
sống
đuôi
có
là
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa

nước
sống
Người dùng
Garfield Con
mèo
Động
vật có
vú
Đuôi
có đuôi? có đuôi?
có đuôi?
Có Có
Có
Có
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa
Bước 1: Kích hoạt những đỉnh hình tròn đã cho ban đầu (những yếu tố đã có giá trị).
Bước 2: Lặp lại bước sau cho đến khi kích hoạt được tất cả những đỉnh ứng với
những yếu tố cần tính hoặc không thể kích hoạt được bất kỳ đỉnh nào nữa.
Nếu một đỉnh hình chữ nhật có cung nối với n đỉnh hình tròn mà n-1 đỉnh hình
tròn đã được kích hoạt thì kích hoạt đỉnh hình tròn còn lại (và tính giá trị đỉnh còn lại
này thông qua công thức ở đỉnh hình chữ nhật).
II. Ứng dụng vào bài toán Điều chế chất hóa học
Bài toán ví dụ: Từ quặng pyrit sắt (FeS
2
), nước biển (NaCl), không khí (O
2
) và
nước (H
2
O). Tìm các phương trình phản ứng để điều chế chất FeSO

O
3
+ H
2
→ Fe + H
2
O Fe + H
2
O + SO
3
→ FeSO
4
+ H
2
O
2
SO
2
FeS
2
SO
3
Fe
2
O
3
Fe
H
2
FeSO

SO
2
được kích hoạt.
Phương trình (2) được kích hoạt. Từ (2) ta được SO
3
, đỉnh SO
3
được kích hoạt.
Phương trình (5) được kích hoạt. Từ (5) ta được H
2
, đỉnh H
2
được kích hoạt.
Phương trình (4) được kích hoạt. Từ (2) ta được Fe, đỉnh Fe được kích hoạt.
Phương trình (3) được kích hoạt. Từ (3) ta được FeSO
4
.
Chất FeSO
4
đã được điều chế, thuật toán kết thúc.
III. Xây dựng chương trình Điều chế chất hóa học
1. Cài đặt chương trình
1.1. Cài đặt mạng ngữ nghĩa sử dụng mảng 2 chiều
- Cột: ứng với mỗi phương trình phản ứng khác nhau (đỉnh hình chữ nhật).
- Dòng: ứng với mỗi hợp chất hóa học (gồm các chất tham) (đỉnh hình eclipse).
Phần tử M[i, j] = -1 nghĩa là ứng với phương trình phản ứng cột j có hợp chất
ứng với dòng i (hợp chất ở vế trái – chất tham gia). Và ngược lại M[i, j] = 0.
Mảng biểu diễn mạng ngữ nghĩa ban đầu:
(1) (2) (3) (4) (5)
FeS

2
, H
2
O được kích hoạt.
(1) (2) (3) (4) (5)
FeS
2
1 0 0 0 0
O
2
1 1 0 0 0
SO
2
0 -1 0 0 0
Fe
2
O
3
0 0 0 -1 0
Fe 0 0 -1 0 0
SO
3
0 0 -1 0 0
H
2
O 0 0 1 0 1
NaCl 0 0 0 0 1
H
2
0 0 0 -1 0

3
0 0 -1 0 0
H
2
O 0 0 1 0 1
NaCl 0 0 0 0 1
H
2
0 0 0 1 0
Lặp lại bước trên cho đến khi tìm được FeSO
4
. Ngược lại, nếu trong quá
trình lặp lại mà không có ô nào được kích hoạt thì thuật toán dừng, không
tìm được lời giải.

Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 9
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa
1.2. Cài đặt mạng ngữ nghĩa sử dụng mảng 1 chiều
Cũng tương tự như cách cài đặt trên, nhưng chỉ sử dụng mảng 1 chiều
để lưu thông tin mạng ngữ nghĩa. Và danh sách L chứa các chất ở vế trái
(chất tham gia) của tất cả các phương trình phản ứng.
L = {(1), (2), (3), (4), (5)}
Mảng biểu diễn mạng ngữ nghĩa ban đầu:
FeS
2
O
2
SO
2
Fe

2
O NaCl H
2
1 1 0 0 0 0 1 1 0
Lặp từng phương trình phản ứng (1) tới (5), ứng với từng phương trình,
kiểm tra các chất ở vế trái của phương trình đó. Nếu tất cả giá trị lớn hơn 0
thì các chất ở vế phải ứng với phương trình đó được kích hoạt.
Ở phương trình (1), vế trái FeS
2
= 1, O
2
= 1 nên các chất ở vế phải Fe
2
O
3
,
SO
2
được kích hoạt. Loại bỏ phương trình (1) ra khỏi danh sách L.
L = {(2), (3), (4), (5)}
FeS
2
O
2
SO
2
Fe
2
O
3

O NaCl H
2
1 1 1 1 0 1 1 1 0

Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 10
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa
Kiểm tra phương trình (3), vế trái Fe = 0, H
2
O

= 1, SO
3
= 1 nên các chất ở
vế phải chưa

được kích hoạt.
L = {(3), (4), (5)}
FeS
2
O
2
SO
2
Fe
2
O
3
Fe SO
3
H

<kyhieu>O</kyhieu>
<electron>-2</electron>
</nguyento>

Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 11
Điều chế chất hóa học – Cân bằng phản ứng hóa học sử dụng mạng ngữ nghĩa
<nguyento>
<kyhieu>H</kyhieu>
<electron>1</electron>
</nguyento>
<nguyento>
<kyhieu>Fe</kyhieu>
<electron>2,3</electron>
</nguyento>
<nguyento>
<kyhieu>S</kyhieu>
<electron>2,4,6</electron>
</nguyento>
<nguyento>
<kyhieu>Mg</kyhieu>
<electron>2</electron>
</nguyento>
<nguyento>
<kyhieu>N</kyhieu>
<electron>3,4,5</electron>
</nguyento>
<nguyento>
<kyhieu>Cl</kyhieu>
<electron>-1</electron>
</nguyento>

2.2. Cách sử dụng chương trình
* Chức năng điều chế chất hóa học:
- Chọn các chất tham gia có trong dữ kiện bài toán vào ô Chất ban đầu.
- Tiếp theo, chọn chất cần điều chế ở combox Chất cần điều chế.
- Cuối cùng, nhấn nút Điều chế, và kết quả quá trình điều chế thông
qua các phương trình phản ứng xuất hiện ở listbox Quá trình điều chế.
Hình 2.1: Điều chế chất FeSO4
* Chức năng cân bằng phản ứng hóa học (Phản ứng oxi – hóa khử):
- Nhập phương trình phản ứng cần cân bằng vào textbox.
Ví dụ: Fe + H
2
SO
4
= Fe
2
(SO)
4
+ SO
2
+ H
2
O
- Nhấn nút Cân bằng và kết quả xuất hiện (nếu có thể cân bằng).
Trong chương trình demo này, chỉ thực hiện cân bằng phản ứng hóa
học theo phương pháp cân bằng electron.
- Muốn thêm phương trình phản ứng vào cơ sở dữ liệu sử dụng cho
chức năng Điều chế. Nhập phản ứng vào ô textbox (chọn nút Cân bằng nếu
có thể cân bằng) và nhấn nút Thêm vào dữ liệu.

Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 14


Công nghệ tri thức và ứng dụng Trang 16