Xây dựng hệ chuyên gia tư vấn hướng nghiệp tại trường thpt trần cao vân
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.19 MB, 101 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐINH THẾ VŨ
XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA TƯ VẤN
HƯỚNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG THPT
TRẦN CAO VÂN
LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN
Đà Nẵng - Năm 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
ĐINH THẾ VŨ
XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA TƯ VẤN
HƯỚNG NGHIỆP TẠI TRƯỜNG THPT
TRẦN CAO VÂN
Chuyên ngành: HỆ THỐNG THÔNG TIN
Mã số: 60.48.01.04
LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN
Người hướng dẫn khoa học: PGS.TSKH. Trần Quốc Chiến
Đà Nẵng - Năm 2017
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan:
Những nội dung trong luận văn này là do tôi thực hiện dưới sự
hướng dẫn trực tiếp của PGS.TSKH. Trần Quốc Chiến.
Mọi tham khảo dùng trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng
tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố.
Mọi sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian
trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm.
Tác giả
Đinh Thế Vũ
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.................................................................i
DANH MỤC CÁC BẢNG..............................................................................ii
DANH MỤC CÁC HÌNH.............................................................................iii
MỞ ĐẦU ...........................................................................................................1
1. Lý do chọn đề tài .................................................................................1
2. Tình hình nghiên cứu của đề tài ..........................................................1
3. Mục đích nghiên cứu ...........................................................................2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .......................................................3
5. Phương pháp nghiên cứu .....................................................................3
6. Nhiệm vụ của đề tài .............................................................................3
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài.............................................4
8. Bố cục luận văn ...................................................................................4
CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN .....................................................................5
1.1. CƠ SỞ TRI THỨC VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN TRI THỨC..5
1.1.1. Cơ sở tri thức .................................................................................5
1.1.2. Phân loại tri thức............................................................................6
1.1.3. Biễu diễn tri thức ...........................................................................7
1.2. HỆ CHUYÊN GIA .....................................................................................9
1.2.1. Khái niệm ......................................................................................9
1.2.2. Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia ......................................9
1.2.3. Kỹ thuật suy diễn trong các hệ chuyên gia ..................................10
1.2.4. Thiết kế hệ chuyên gia.................................................................12
1.2.5. Các lĩnh vực ứng dụng.................................................................17
1.3. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PROLOG ......................................................18
1.3.1. Khái niệm .....................................................................................18
1.3.2. Các kiểu dữ liệu trong Prolog ......................................................18
1.3.3. Sự kiện và luật trong Prolog.........................................................20
1.3.4. Cú pháp và ngữ nghĩa của các chương trình Prolog ....................22
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1 ................................................................................23
CHƯƠNG 2. GIẢI PHÁP HỆ CHUYÊN GIA VÀ BÀI TOÁN TƯ VẤN
HƯỚNG NGHIỆP .........................................................................................24
2.1. HƯỚNG NGHIỆP VÀ NHU CẦU HƯỚNG NGHIỆP ...........................24
2.1.1. Hướng nghiệp...............................................................................24
2.1.2. Tư vấn hướng nghiệp ...................................................................25
2.1.3. Nhu cầu tư vấn hướng nghiệp của học sinh THPT ......................26
2.1.4. Nội dung của hoạt động tư vấn hướng nghiệp .............................28
2.2. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA JOHN HOLLAND ...........................................30
2.2.1. Lý thuyết mật mã Holland ...........................................................30
2.2.2. Đặc tả 6 nhóm nghề nghiệp .........................................................34
2.3. CƠNG TÁC TƯ VẤN HƯỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH TRƯỜNG
THPT TRẦN CAO VÂN ................................................................................42
2.3.1. Giới thiệu về trường THPT Trần Cao Vân ..................................42
2.3.2. Thực trạng công tác hướng nghiệp tại trường THPT Trần Cao Vân .44
2.3.3. Giải pháp cho bài toán hướng nghiệp tại trường THPT Trần Cao Vân..49
KẾT LUẬN CHƯƠNG 2 ................................................................................52
CHƯƠNG 3. CÀI ĐẶT HỆ THỐNG VÀ KẾT QUẢ CHẠY THỬ
CHƯƠNG TRÌNH .........................................................................................54
3.1. HỆ THỐNG HỆ CHUYÊN GIA TƯ VẤN HƯỚNG NGHIỆP ..............54
3.1.1. Mơi trường cài đặt chương trình ..................................................54
3.1.2. Mơ hình hệ thống .........................................................................55
3.1.3. Đối tượng khai thác và sử dụng hệ thống ....................................56
3.1.4. Phương pháp sử dụng...................................................................56
3.1.5. Kết quả dự kiến ............................................................................56
3.2. THIẾT KẾ, XÂY DỰNG CƠ SỞ LUẬT.................................................57
3.2.1. Biểu diễn các sự kiện, tập luật trong chương trình.......................57
3.2.2. Thiết kế các luật ...........................................................................57
3.3. TẠO CƠ SỞ DỮ LIỆU LÀM VIỆC ........................................................62
3.3.1. Xác định các tập thực thể.............................................................62
3.3.2. Sơ đồ dữ liệu quan hệ ..................................................................63
3.4. KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM.......................................................................64
3.4.1. Giao diện chương trình ................................................................64
3.4.2. Thử nghiệm hệ thống ...................................................................65
3.5. ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH.............................................70
KẾT LUẬN CHƯƠNG 3 ................................................................................71
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN....................................................72
TÀI LIỆU THAM KHẢO.............................................................................73
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN (bản sao)
PHỤ LỤC
i
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TIẾNG VIỆT
THPT
Trung học phổ thông
NSD
Người sử dụng
KHKT
Khoa học Kỹ thuật
THPT
Trung học phổ thông
TVHN
Tư vấn hướng nghiệp
ĐH
Đại học
CĐ
Cao đẳng
TCCN
Trung cấp chuyên nghiệp
HS
Học sinh
HSSV
Học sinh sinh viên
GD&ĐT
Giáo dục và đào tạo
ĐTNCS HCM
Đoàn Thanh niên Cộng sản Hồ Chí Minh
TIẾNG ANH
RIASEC
Realistic (R) – Investigate (I) – Artistic (A) – Social
(S) – Enterrising (E) – Conventional (C). (Đây là 6
nhóm nghề nghiệp theo nguyên lý John Holland)
Prolog
Programing in Logic
ii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Số
Tên bảng
Trang
hiệu
1.1.
Một số ứng dụng diện rộng của các hệ chuyên gia
17
2.1.
Dự định tương lai của học sinh (n=250)
46
2.2.
Lý do chọn nghề của học sinh (n=250)
47
2.3.
Tìm hiểu về thị trường lao động của học sinh (n=250)
48
2.4.
Nguồn tư vấn về thị trường lao động (n=250)
49
2.5.
Sự cần thiết xây dựng hệ chuyên gia tư vấn hướng nghiệp
50
cho học sinh (n=250)
3.1.
Kết quả thực nghiệm chương trình
70
iii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Số
Tên hình
Trang
hiệu
1.1.
Ví dụ về biểu diễn tri thức
8
1.2.
Quản lý dự án phát triển một hệ chuyên gia
14
1.3.
Tiếp nhận tri thức trong một hệ chuyên gia
15
1.4.
Các giai đoạn phát triển của một hệ chuyên gia
16
1.5.
Các kiểu dữ liệu trong Prolog
19
2.1.
Mơ hình lục giác Holland
32
2.2.
Sáu nhóm nghề nghiệp dựa trên ngun lý của John Holland
34
3.1.
Logo phần mềm SWI-Prolog
54
3.2.
Mơ hình hệ thống
55
3.3.
Sơ đồ dữ liệu quan hệ
64
3.4.
Giao diện chương trình
65
3.5.
Giao diện thử nghiệm nhóm nghề giáo dục – đào tạo
66
3.6.
Giao diện thử nghiệm nhóm nghề kỹ thuật – cơng nghệ
67
3.7.
Giao diện thử nghiệm nhóm nghề Kế tốn – Tài chính
68
3.8.
Giao diện thử nghiệm nhóm nghề Y tế - Sức khỏe
69
1
MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Một trong những mục tiêu quan trọng của giáo dục phổ thông là giúp
học sinh “có những hiểu biết thơng thường về kỹ thuật và hướng nghiệp, có
khả năng phát huy năng lực cá nhân hoặc để lựa chọn hướng phát triển, tiếp
tục học đại học, cao đẳng, trung cấp, học nghề hoặc đi vào cuộc sống lao
động”. Với tầm quan trọng như vậy, tháng 10 năm 2005, Bộ Giáo dục và Đào
tạo đã ban hành văn bản số 9971/BGD&ĐT-HSSV nhấn mạnh nội dung tư
vấn hướng vào “hướng nghiệp, chọn nghề và thông tin tuyển sinh”.
Để giúp học sinh lựa chọn đúng ngành học phù hợp với năng lực, sở
thích và điều kiện cá nhân, thì cơng tác tư vấn hướng nghiệp là hết sức quan
trọng. Tuy nhiên, hoạt động tư vấn và giáo dục hướng nghiệp hiện nay còn
nhiều bất cập, chưa đáp ứng được nhu cầu của học sinh. Tại trường THPT
Trần Cao Vân, vấn đề hướng nghiệp còn chưa được nhà trường quan đúng
mức. Chất lượng tư vấn hướng nghiệp chưa cao. Việc tư vấn cịn mang tính
chất chủ quan của cán bộ tư vấn. Do đó, tơi thấy cần thiết thực hiện đề tài
“Xây dựng hệ chuyên gia tư vấn hướng nghiệp tại trường THPT Trần
Cao Vân” nhằm giúp cho học sinh chọn được hướng đi, nghề nghiệp phù hợp
với tính cách, năng lực bản thân mình.
2. Tình hình nghiên cứu của đề tài
Hiện nay, việc hướng nghiệp đã có nhiều tổ chức xã hội quan tâm, thực
tế là có nhiều chương trình hướng nghiệp được tổ chức như: ngày hội hướng
nghiệp, báo cáo chuyên đề, tham quan trường Cao đẳng, Đại học của các tổ
chức xã hội, các trường, cơ quan truyền thơng… Tuy nhiên, những chương
trình như vậy vẫn mang nặng tính hình thức. Các trường Cao đẳng, Đại học
phần lớn làm tư vấn hướng nghiệp chỉ đơn giản là xuống các trường phổ
2
thơng quảng cáo về đơn vị mình mà chưa có những bài trắc nghiệm về sở
trường, sở đoản, năng lực, tố chất… của từng học sinh.
Dân số tăng nhanh, thu nhập và mức sống của người dân nói chung
khơng đồng đều. Với sự phát triển của lĩnh vực truyền thông và công nghệ
thông tin, cùng với vấn đề hợp tác quốc tế, chính sách đối ngoại, đối nội của
Nhà nước thì cơ hội việc làm của mỗi người khơng ngừng tăng lên. Tuy
nhiên, với việc đào tạo ngành nghề còn nhiều bất hợp lý: “thừa thầy- thiếu
thợ”, phân bố không đồng đều giữa nông thôn, thành thị, miền núi, miền
xuôi… và số người trong độ tuổi lao động nhiều để tìm được một việc làm
phù hợp khơng phải là điều dễ dàng.
Hệ chun gia là một chương trình thơng minh nhằm dạy cho máy tính
biết các hoạt động của một chuyên gia thực thụ. Dạng phổ biến nhất của hệ
chuyên gia là một chương trình gồm một tập luật phân tích thơng tin (thường
được cung cấp bởi người sử dụng hệ thống) về một lớp vấn đề cụ thể, cũng
như đưa ra các phân tích về các vấn đề đó, và tùy theo thiết kế chương trình
mà đưa lời khuyên về trình tự các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn
đề. Đây là một hệ thống sử dụng các khả năng lập luận để đạt tới các kết luận.
Hệ chuyên gia đã được thiết kế và xây dựng rộng rãi để phục vụ các lĩnh
vực kế toán, y học, dịch vụ tư vấn, v.v..
3. Mục đích nghiên cứu
- Ứng dụng Hệ chuyên gia và lĩnh vực công nghệ tri thức xây dựng hệ
chuyên gia tư vấn hướng nghiệp nhằm phần nào hỗ trợ công tác tư vấn hướng
nghiệp, đồng thời giúp các người học tự định hướng chính xác hơn về nghề
nghiệp phù hợp với mình.
- Giúp cho học sinh có định hướng đúng khi chọn nghề dựa trên cơ sở
hiểu biết khoa học về nghề nghiệp, về năng lực, sở trường của bản thân, hoàn
3
cảnh gia đình, những yêu cầu của nghề đối với người lao động, triển vọng
phát triển của nghề ở địa phương và nhu cầu nhân lực xã hội.
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
4.1. Đối tượng nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ chuyên gia tư vấn hướng nghiệp
- Đối tượng phục vụ: Đề tài phục vụ cho các đối tượng sau:
Học sinh: Tư vấn đưa ra những ngành nghề thích hợp phù hợp với
năng lực, tính cách của học sinh đó.
Phụ huynh học sinh: Giúp cho con em mình có được những lời
khun về ngành nghề, từ đó định hướng cho các em về ngành nghề sau này.
Nhà trường: Có những kiến thức về tư vấn hướng nghiệp
4.2. Phạm vi nghiên cứu
Đề tài tập trung nghiên cứu cách thức cải tiến và tin học hóa quy trình
tư vấn hướng nghiệp cho học sinh một cách khoa học.
5. Phương pháp nghiên cứu
- Phỏng vấn trực tiếp học sinh và thống kê số liệu.
- Nghiên cứu tài liệu, lý thuyết nội dung để xây dựng các tập luật.
- Lựa chọn cơng nghệ đã có để cài đặt và thể hiện cụ thể những kết quả
của nội dung nghiên cứu.
6. Nhiệm vụ của đề tài
- Tìm hiểu về tri thức và hệ chuyên gia và các kỹ thuật suy diễn cũng
như các lĩnh vực ứng dụng.
- Tìm hiểu các ngành nghề đào tạo, nhu cầu xã hội về việc làm và định
hướng ngành nghề tương lai.
- Xây dựng chương trình trên nền tảng Windows, sử dụng ngơn ngữ lập
trình Prolog để đưa ra tư vấn hướng nghiệp cho học sinh.
4
7. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ý nghĩa khoa học:
Nghiên cứu các vấn đề về định hướng nghề nghiệp trên cơ sở của
John Holland.
Vận dụng hệ chuyên gia và tri thức tư vấn hướng nghiệp xây dựng hệ
thống tư vấn hướng nghiệp.
- Ý nghĩa thực tiễn:
Đưa ra được những định hướng nghề nghiệp dựa theo năng lực và
tính cách của học sinh, giúp phát huy thế mạnh bản thân.
Giúp giảm thiểu rủi ro trong tư vấn và chọn nghề.
Tiết kiệm thời gian trong công tác tư vấn hướng nghiệp.
8. Bố cục luận văn
Ngoài phần mở đầu và kết luận, nội dung đề tài được chia thành 03
chương:
Chương 1: Cơ sở lý luận.
Trong chương này, tơi trình bày các vấn đề liên quan đến cơ sở tri thức
và các vấn đề liên quan đến tri thức, hệ chuyên gia và ngôn ngữ lập trình
Prolog.
Chương 2: Giải pháp hệ chuyên gia và bài tốn tư vấn hướng nghiệp.
Trong chương này, tơi trình bày các lý thuyết về hướng nghiệp và nhu
cầu hướng nghiệp; cơ sở lý luận về hướng nghiệp của John Holland. Đồng
thời đưa ra giải pháp cho bài toán tư vấn hướng nghiệp tại trường THPT Trần
Cao Vân.
Chương 3: Cài đặt và kết quả chạy thử chương trình
Chương này tập trung vào việc thiết kế, xây dựng, thử nghiệm ứng dụng
và từ đó đánh giá kết quả đạt được.
5
CHƯƠNG 1
CƠ SỞ LÝ LUẬN
Trong chương này, tơi trình bày các vấn đề liên quan đến cơ sở tri thức
và các vấn đề liên quan đến tri thức, hệ chuyên gia và ngơn ngữ lập trình
Prolog.
1.1. CƠ SỞ TRI THỨC VÀ CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN TRI
THỨC
1.1.1. Cơ sở tri thức
“Cơ sở tri thức là tập hợp các tri thức liên quan đến vấn đề mà chương
trình quan tâm giải quyết. Cơ sở tri thức chứa các kiến thức được sử dụng để
giải quyết vấn đề (hoặc bài toán) trong trí tuệ nhân tạo” [1, tr. 8]. Cơ sở tri
thức có thể được tìm hiểu thơng qua 5 vai trò quan trọng sau:
Về cơ bản, biểu diễn tri thức là 1 đại diện, biểu diễn cho 1 sự vật. Trong
đó q trình xử lý tính tốn cho ra kết quả được xuất phát từ việc suy luận, mà
không phải từ việc thực thi các hành vi cố định. [3]
Ví dụ: “Suy luận về thế giới” thay vì “thực thi các xử lý trong phạm vi thế
giới” đó. Tuy nhiên suy luận là q trình mơ tả lại sự vật bên ngồi, do đó, nó
khơng thể giống hồn tồn sự vật thật, cả về thực tế lẫn lý thuyết và có 1 bộ
phận xử lý suy luận.
Cơ sở tri thức là một tập các cam kết về bản chất của sự vật.
Ví dụ: Câu trả lời cho câu hỏi “Tơi nên nghĩ về thế giới trong những
điều kiện nào ?”.
Các hệ cơ sở tri thức dùng các luật suy diễn để mô tả đại diện cho sự vật
và đưa ra những kết luận về sự vật đó. Các hệ cơ sở tri thức khác nhau, (với
cách tiếp cận sự vật khác nhau) đưa ra các kết luận khác nhau hoàn toàn tùy
6
vào câu hỏi mà các cơ sở tri thức muốn giải quyết. Do đó, khi chọn cơ sở tri
thức cũng đồng nghĩa với việc chọn tập các cam kết về bản chất của sự vật đó.
Cơ sở tri thức là 1 lý thuyết suy luận thông minh rời rạc, được thể hiện
với 3 phần :
(1) Cơ chế suy diễn thông minh. Các phương pháp tiếp cận để xây dựng
nên cơ sở tri thức hiện nay được phổ biến theo 5 lĩnh vực chính : tốn lý luận,
tâm lý học, sinh học, thống kê và kinh tế.
(2) Cơ chế xử lý suy diễn của cơ sở tri thức, hay nói đúng hơn là cơ chế
xử lý để đưa ra kết luận của cơ sở tri thức được định nghĩa gồm 2 dạng:
frame-based (dựa trên các luật đã được định sẵn, tiến hành suy đoán thu hẹp
phạm vi lựa chọn cũng như đưa ra kết luận) và rule-based (dựa trên khả năng
phối chọn dự đoán và mặc định).
(3) Cơ chế suy diễn đang được khuyến cáo.
Cơ sở tri thức đồng thời là phương tiện tiện tính tốn thực dụng, đó là
mơi trường tính tốn có sự hiện diện của sự tư duy. Một trong những đóng
góp của vai trị này hiện nay là các hệ chuyên gia.
1.1.2. Phân loại tri thức
Người ta thường phân loại tri thức thành các dạng sau: tri thức thủ tục –
tri thức mô tả, tri thức ẩn – tri thức tường minh, tri thức chắc chắn – tri thức
không chắc chắn. [15]
+ Tri thức thủ tục và tri thức mô tả
Tri thức thủ tục là tri thức mơ tả cách giải quyết một vấn đề, quy trình xử
lý các cơng việc, lịch trình tiến hành các thao tác … Các dạng của tri thức thủ
tục thường dùng là các luật, chiến lược, lịch trình…
Ví dụ: Các bước giải một phương trình bậc 2; cách làm bánh chưng.
Tri thức mô tả là một khẳng định về một sự kiện, hiện tượng hay một
khái niệm nào đó trong một hồn cảnh khơng gian hoặc thời gian nhất định.
7
Ví dụ: khẳng định về hiện tượng: “Mặt trời lặn ở phía Tây”.
+ Tri thức ẩn và tri thức tường minh
Tri thức tường minh là những tri thức được giải thích và mã hóa dưới
dạng văn bản, tài liệu, âm thanh, phim, ảnh,… thông qua ngôn ngữ. Đây là
những tri thức đã được thể hiện ra ngoài và dễ dàng chuyển giao, thường
được tiếp nhận qua hệ thống giáo dục và đào tạo chính quy.
Tri thức ẩn là những tri thức thu được từ sự trải nghiệm thực tế, dạng tri
thức này thường ẩn trong mỗi cá nhân và rất khó “mã hóa” và chuyển giao,
thường bao gồm: niềm tin, giá trị, kinh nghiệm, bí quyết, kỹ năng...
+ Tri thức chắc chắn và tri thức không chắc chắn
Tri thức chắc chắn là những tri thức chắc chắn đúng.
Ví dụ: khẳng định: tổng các góc trong một tam giác bằng .
Tri thức không chắc chắn là những khẳng định, luật suy diễn khơng chắc
chắn đúng.
Ví dụ: khẳng định: Nếu bệnh nhân bị sốt cao và ho thì bệnh nhân bị viêm
phổi; Nếu xe máy khơng khởi động được thì xe máy bị hỏng bộ điện.
1.1.3. Biễu diễn tri thức
Biểu diễn bằng văn bản, băng ghi âm, băng ghi hình: Mơ tả tri thức bằng
cách viết ra trong một văn bản, hoặc bằng lời ghi vào băng có thể kết hợp
hình ảnh minh họa. Để xử lý được tri thức loại này cần có các cơng cụ phân
tích câu, hoặc đoạn văn bản.
Ví dụ: sách giáo khoa, băng ghi cách dạy nấu ăn…
Biểu diễn tri thức bằng logic mệnh đề, logic vị từ: Thông qua các quy tắc
biểu diễn và xử lý mệnh đề, vị từ, các luật sản xuất, luật suy diễn.
Ví dụ: Định nghĩa các vị từ LH(x,y): x lớn hơn y, CTG(a,b,c): a, b, c là cạnh
của một tam giác...
8
Biểu diễn bằng mạng ngữ nghĩa: Phương pháp sử dụng các nút để chỉ
các đối tượng và các mũi tên để chỉ mối quan hệ giữa các nút.
Hình 1.1. Ví dụ về biểu diễn tri thức [15]
Biểu diễn bằng khung (Frame): Mỗi một đối tượng tri thức được biểu
diễn thông qua một khung gồm các thuộc tính của đối tượng và các giá trị,
hoặc các thủ tục tính các giá trị.
Ví dụ: [15]
Frame : CIRCLE
(hình trịn)
• r : radius;
• s : area;
• p : perimeter;
• d : diameter;
• d = 2 ì r;
ã s = pi ì r2;
ã p = 2 ì pi ì r;
Frame: RECTANGLE
(hỡnh ch nht)
ã
ã
ã
ã
ã
ã
b1 : side;
b2 : side;
s : area;
p : perimeter;
s = b1 × b2;
p = 2 × (b1+b2);
9
1.2.
HỆ CHUYÊN GIA
1.2.1. Khái niệm
Theo E. Feigenbaum: “Hệ chuyên gia là một chương trình máy tính
thơng minh sử dụng tri thức và các thủ tục suy luận để giải những bài tốn
tương đối khó khăn địi hỏi những chun gia mới giải được” [6]
Ta có sơ đồ mơ tả như sau:
Hệ chuyên gia ứng dụng = cơ sở tri thức + Mô-tơ suy diễn
(biễu diễn tri thức)
Nguồn tri thức
Chuyên gia
Người sử dụng
Tài liệu chun mơn
Qua sơ đồ trên ta có thể thấy: Một chương trình ứng dụng được xây
dựng dựa trên cơ sở tri thức và mô tơ suy diễn. Trong đó cơ sở tri thức được
lấy từ nguồn tri thức. Có hai loại là xin ý kiến từ các chuyên gia trong lĩnh
vực đó, cũng có thể lấy theo cách thứ hai đó là tổng hợp từ các tài liệu chun
mơn. Cịn mơ tơ suy diễn phụ thuộc vào người dùng do người dùng đưa ra.
1.2.2. Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia
a. Đặc trưng
Có bốn đặc trưng cơ bản của một hệ chuyên gia :
Hiệu quả cao: Khả năng trả lời với mức độ tinh thông bằng hoặc cao
hơn so với chuyên gia trong cùng lĩnh vực.
Thời gian trả lời thoả đáng: Thời gian trả lời hợp lý, bằng hoặc nhanh
hơn so với chuyên gia để đi đến cùng một quyết định. Hệ chuyên gia là một
hệ thống thời gian thực.
Độ tin cậy cao: Không thể xảy ra sự cố hoặc giảm sút độ tin cậy khi sử
dụng.
10
Dễ hiểu: Hệ chuyên gia giải thích các bước suy luận một cách dễ hiểu và
nhất quán.
b. Ưu điểm
Những ưu điểm của hệ chuyên gia:
Phổ cập: Là sản phẩm chuyên gia, được phát triển không ngừng với hiệu
quả sử dụng không thể phủ nhận.
Giảm giá thành.
Giảm rủi ro: Giúp con người tránh được trong các mơi trường rủi ro,
nguy hiểm.
Tính thường trực: Bất kể lúc nào cũng có thể khai thác sử dụng trong khi
con người có thể mệt mỏi, nghỉ ngơi hay vắng mặt.
Đa lĩnh vực: chuyên gia về nhiều lĩnh vực khác nhau và được khai thác
đồng thời bất kể thời gian sử dụng.
Độ tin cậy: Luôn đảm bảo độ tin cậy khi khai thác.
Khả năng giảng giải: Câu trả lời với mức độ tinh thông được giảng giải
rõ ràng chi tiết, dễ hiểu.
Khả năng trả lời: Trả lời theo thời gian thực, khách quan.
Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi.
Trợ giúp thơng minh như một người hướng dẫn.
Có thể truy cập như là một cơ sở dữ liệu thông minh.
1.2.3. Kỹ thuật suy diễn trong các hệ chuyên gia
Có nhiều phương pháp tổng quát để suy luận trong các chiến lược giải
quyết vấn đề của hệ chuyên gia. Những phương pháp hay gặp là suy diễn tiến,
suy diễn lùi và phối hợp hai phương pháp này là suy diễn hỗn hợp. Những
phương pháp khác là phân tích phương tiện, rút gọn vấn đề, quay lui, kiểm tra
lập kế hoạch, lập kế hoạch phân cấp... Dưới đây là nền tảng của công nghệ hệ
chuyên gia hiện đại:
11
Suy diễn tiến: là lập luận từ các sự kiện, sự việc để rút ra các kết luận.
Ví dụ : Nếu thấy trời mưa trước khi ra khỏi nhà (sự kiện), thì phải lấy áo
mưa (kết luận).
Trong phương pháp này, người sử dụng cung cấp các sự kiện cho hệ
chuyên gia để hệ thống (máy suy diễn) tìm cách rút ra các kết luận có thể. Kết
luận được xem là những thuộc tính có thể được gán giá trị. Trong số những
kết luận này, có thể có những kết luận làm người sử dụng quan tâm, một số
khác khơng nói lên điều gì, một số khác có thể vắng mặt.
Lần lượt các sự kiện trong cơ sở tri thức được chọn và hệ thống xem xét tất
cả các luật mà các sự kiện này xuất hiện như là tiền đề. Theo nguyên tắc lập luận
trên, hệ thống sẽ lấy ra những luật thoã mãn. Sau khi gán giá trị cho các thuộc
tính thuộc kết luận tương ứng, người ta nói rằng các sự kiện đã được thỗ mãn.
Các thuộc tính được gán giá trị sẽ là một phần của kết quả chuyên gia. Sau khi
mọi sự kiện đã được xem xét, kết quả được xuất ra cho người sử dụng.
Suy diễn lùi: Phương pháp suy diễn lùi tiến hành các lập luận theo chiều
ngược lại (đối với phương pháp suy diễn tiến). Từ một giả thuyết (như là một
kết luận), hệ thống đưa ra một tình huống trả lời gồm các sự kiện là cơ sở của
giả thuyết đã cho này.
Ví dụ: nếu ai đó vào nhà mà cầm áo mưa và áo quần bị ướt thì ta giả thuyết là
trời mưa. Để củng cố giả thuyết này, ta sẽ hỏi người đó xem có phải trời mưa
khơng ? Nếu người đó trả lời có thì giả thuyết trời mưa đúng và trở thành một
sự kiện. Nghĩa là trời mưa nên phải cầm áo mưa và áo quần bị ướt.
Suy diễn lùi là cho phép nhận được giá trị của một thuộc tính. Đó là câu
trả lời cho câu hỏi “giá trị của thuộc tính A là bao nhiêu ?” với A là một đích.
Để xác định giá trị của A, cần có các nguồn thơng tin. Những nguồn này có
thể là những câu hỏi hoặc có thể là những luật. Căn cứ vào các câu hỏi, hệ
thống nhận được một cách trực tiếp từ người sử dụng những giá trị của thuộc
12
tính liên quan. Căn cứ vào các luật, hệ thống suy diễn có thể tìm ra giá trị sẽ
là kết luận của một trong số các kết luận có thể của thuộc tính liên quan, v.v...
Ý tưởng của thuật tốn suy diễn lùi như sau. Với mỗi thuộc tính đã cho,
người ta định nghĩa nguồn của nó :
+ Nếu thuộc tính xuất hiện như là tiền đề của một luật (phần đầu của
luật), thì nguồn sẽ thu gọn thành một câu hỏi.
+ Nếu thuộc tính xuất hiện như là hậu quả của một luật (phần cuối của
luật), thì nguồn sẽ là các luật mà trong đó, thuộc tính là kết luận.
+ Nếu thuộc tính là trung gian, xuất hiện đồng thời như là tiền đề và như là kết
luận, khi đó nguồn có thể là các luật, hoặc có thể là các câu hỏi mà chưa được nêu ra.
Nếu mỗi lần với câu hỏi đã cho, người sử dụng trả lời hợp lệ, giá trị trả
lời này sẽ được gán cho thuộc tính và xem như thành cơng. Nếu nguồn là các
luật, hệ thống sẽ lấy lần lượt các luật mà thuộc tính đích xuất hiện như kết
luận, để có thể tìm giá trị các thuộc tính thuộc tiền đề. Nếu các luật thỗ mãn,
thuộc tính kết luận sẽ được ghi nhận.
1.2.4. Thiết kế hệ chuyên gia
Để thiết kế một hệ chuyên gia, trước tiên cần có sự lựa chọn một bài tốn
thích hợp. Tương tự các dự án phần mềm, để triển khai thiết kế một hệ
chuyên gia, cần phải có các yếu tố về nhân lực, tài nguyên và thời gian.
Những yếu tố này ảnh hưởng đến giá thành của một hệ chuyên gia. Người ta
thường đặt ra các câu hỏi sau đây :
Tại sao cần xây dựng một hệ chuyên gia ?
Câu hỏi này thường xuyên được đặt ra cho bất kỳ dự án nào. Có thể trả lời
ngay là do những đặc trưng và ưu điểm của các hệ chuyên gia. Trước khi bắt
đầu, cần xác định rõ đâu là bài toán, ai là chuyên gia, và ai là người sử dụng.
Sử dụng những công cụ nào để xây dựng một hệ chuyên gia ?
Hiện nay có rất nhiều cơng cụ để xây dựng các hệ chuyên gia. Mỗi công
13
cụ đều có những ưu điểm và nhược điểm nhất định. Những cơng cụ phổ biến
là CLIPS và OPS5, ngồi ra có ART, ART-IM, Eclipse, Cognate...
Chi phí để xây dựng một hệ chuyên gia là bao nhiêu ?
Chi phí hay giá thành để xây dựng một hệ chuyên gia phụ thuộc vào
nguồn nhân lực, tài nguyên và thời gian hoàn thiện nó. Bên cạnh chi phí về
phần cứng, phần mềm, cịn chi phí về đào tạo. Ví dụ ở Mỹ, chi phí để đào tạo
sử dụng thành thạo một hệ chuyên gia có thể lên tới 2.500USD/tuần lễ/người.
Hệ chuyên gia được phát triển như thế nào ?
Trong phạm vi rộng, việc phát triển một hệ chuyên gia phụ thuộc vào
nguồn tài nguyên cung cấp. Tuy nhiên, giống như các dự án khác, việc phát
triển còn phụ thuộc vào cách tổ chức quản lý quá trình phát triển như thế nào.
Các bước phát triển hệ chuyên gia [8]
(1) Quản lý dự án: Quản lý dự án, chủ đề tiếp cận hệ chuyên gia, bao
gồm các công đoạn như sau :
+ Quản lý hoạt động, gồm :
• Lập kế hoạch
- Định nghĩa các hoạt động.
- Xác định hoạt động ưu tiên.
- Nhu cầu tài nguyên.
- Ghi nhớ các sự kiện.
- Xác định thời gian.
- Phân cơng trách nhiệm.
• Lập biểu cơng việc
- Ấn định điểm bắt đầu và điểm kết thúc dự án.
- Giải quyết xung đột khi gặp các việc cùng mức ưu tiên.
• Phân bổ thời gian
- Kiểm tra thực hiện dự án.
14
• Phân tích
- Phân tích các hoạt động về lập kế hoạch, lập biểu công việc và
phân bổ thời gian hoạt động.
+ Quản lý cấu hình sản phẩm:
• Quản lý sản phẩm
- Quản lý các phiên bản khác nhau của các sản phẩm.
• Quản lý thay đổi
- Quản lý các giải pháp sửa đổi sản phẩm và ước lượng ảnh
hưởng của thay đổi sản phẩm.
- phân công người sửa đổi hệ thống.
- cài đặt phiên bản mới.
+ Quản lý tài nguyên :
• Dự báo nhu cầu tài nguyên
• Thu nhận tài ngun.
• Phân cơng trách nhiệm để sử dụng tối ưu nguồn tài nguyên.
• Phân bổ tài nguyên để giảm thiểu tắc nghẽn.
Hình dưới đây mơ tả q trình quản lý dự án phát triển một hệ chuyên gia.
Hình 1.2. Quản lý dự án phát triển một hệ chuyên gia [2]
15
(2) Tiếp nhận tri thức
Các bước tiếp nhận tri thức cho một hệ hệ chuyên gia như sau : Đầu tiên,
công nghệ tri thức thu nhận tri thức nhờ đối thoại trực tiếp với tri thức con
người. Sau đó, tri thức được biểu diễn tường minh trong cơ sở tri thức. Các
chuyên gia đánh giá hệ chuyên gia, trao đổi qua lại với công nghệ tri thức cho
đến khi hệ chun gia hồn tồn thỏa mãn u cầu.
Hình 1.3. Tiếp nhận tri thức trong một hệ chuyên gia [2]
(3) Vấn đề phân phối
Vấn đề phân phối một hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào số lượng các hệ
chuyên gia sẽ được phát triển. Tốt nhất là hệ chuyên gia có thể chạy trên các
thiết bị phần cứng chuẩn. Tuy nhiên, một số hệ chun gia địi hỏi phải có bộ
xử lý danh sách LISP (LISt Processing), từ đó làm tăng giá thành sản phẩm.
Nói chung, một hệ chuyên gia cần phải được tích hợp với những chương trình
đã có sẵn để có thể dùng lời gọi thủ tục từ một ngơn ngữ lập trình thơng
thường và hệ thống có thể hỗ trợ quá trình này.
(4) Bảo trì và phát triển
Các hệ chun gia địi hỏi các hoạt động bảo trì và phát triển khơng hạn
chế so với các chương trình thơng thường. Bởi vì các hệ chun gia khơng
16
dựa trên các thuật tốn, mà thành tích của chúng phụ thuộc vào tri thức. Vấn
đề là phải thường xuyên bổ sung tiếp nhận các tri thức mới và thay đổi các tri
thức cũ để đổi mới hệ thống.
Trong một sản phảm có chất lượng thương mại, cần phải thu thập một
cách có hệ thống và có hiệu quả các báo cáo sai sót hệ thống do người sử
dụng phát hiện. Nếu việc thu thập và khắc phục lỗi không được ưu tiên trong
quá trình nghiên cứu thì phải được ưu tiên trong hệ thống chất lượng thương
mại. Việc bảo trì chỉ được thực hiện tốt khi thu thập đầy đủ các báo cáo sai
sót.
Sự phát triển một hệ hệ chuyên gia cũng tác động nhiều trong một hệ
thống chất lượng thương mại. Người ta luôn mong muốn nhận được những
thành công một khi hệ chuyên gia được phân phối đến người dùng.
Hình 1.4. Các giai đoạn phát triển của một hệ chuyên gia [2]
