ứng dụng công nghệ tri thức xây dựng phần mềm đánh giá xếp loại nhân viên

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
i

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
VÀ TRUYỀN THÔNG





HÀ XUÂN TRƢỜNG





ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ TRI THỨC XÂY DỰNG PHẦN
MỀM ĐÁNH GIÁ XẾP LOẠI NHÂN VIÊN.




LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

Thái Nguyên, 2014


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
ii

MỤC LỤC
MỤC LỤC i
LỜI CẢM ƠN iv
LỜI CAM ĐOAN v
DANH SÁCH CÁC HÌNH vi
LỜI MỞ ĐẦU vii
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ HỆ
CHUYÊN GIA 1
1.1. Công nghệ tri thức là gì 1
1.2. Phân loại tri thức 1
1.3. Các cấp độ tri thức 2
1.4. Phân biệt tri thức và dữ liêu 3
1.5. Khái niệm chuyên gia và hệ chuyên gia 4
1.6. Các đặc tính của chuyên gia và hệ chuyên gia 6
1.7. Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia 8
1.8. Kiến trúc tổng quát của các hệ chuyên gia 9
1.9. Các dạng tri thức và cách thể hiện 13
1.10. Cơ chế suy diễn trong hệ chuyên gia 24
CHƢƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SƠ TRI THỨC GIẢI QUYẾT BÀI
TOÁN 37
2.1. Xây dựng bài toán 37
2.3. Các bước tiến hành xây dựng và phát triển hệ chuyên gia 40
2.3. Giải quyết bài toán 44
CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG PHẦN MỀM 54

3.1. Môi trường xây dựng phần mềm 54
3.2. Một số bảng dữ liệu chính của chương trình 54
3.3. Giới thiệu các Form chính của chương trình 57
3.4. Đánh giá kết quả chương trình 61

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
iii

KẾT LUẬN 62
1. Kết luận 62
2. Hướng phát triển đề tài 62
TÀI LIỆU THAM KHẢO 63
1. Tài liệu trong nước 63
2. Tài liệu nước ngoài 63

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
iv




LỜI CẢM ƠN

Trước tiên tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Ngô Quốc Tạo,
người đã định hướng đề tài và hướng dẫn tận tình cho học viên trong suốt quá trình
thực hiện luận văn thạc sĩ khoa học máy tính, từ những ý tưởng trong đề cương
nghiên cứu, phương pháp giải quyết vấn đề, đến điều kiện lý tưởng để thực hiện
luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn tới tất cả các Giáo sư, Tiến sĩ đã
giảng dạy tôi trong hai năm vừa qua. Các Giáo sư, Tiến sĩ đã truyền đạt cho tôi
những kiến thức quý báu về ngành học khoa học máy tính và các chuyên ngành
hẹp như trí tuệ nhân tạo, hệ chuyên gia,…. Giúp tôi có thể tích lũy nhiều kiến thức
và các phương pháp quý báu để có thể nghiên cứu giải quyết những vấn đề trong
luận văn của mình.
Bản luận văn này được hoàn thành với sự động viên giúp đỡ của các bạn trong
lớp cao học CK11I trường Đại học Công nghệ thông tin và Truyền thông khóa
2012-2014. Tôi xin bày tỏ lòng cám ơn chân tình tới tất cả các bạn, nhất là các bạn
đã dành nhiều thời gian quý báu của mình để trao đổi, giúp đỡ tôi khi gặp những
vướng mắc trong suốt thời gian thực hiện luận văn này.

Hà Xuân Trường
Lớp cao học CK11I




Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
v



LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan luận văn này là do bản thân tự nghiên cứu và thực hiện theo sự
hướng dẫn khoa học của PGS.TS Ngô Quốc Tạo.
Tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm về tính pháp lý quá trình nghiên cứu khoa học
của luận văn này.

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014
Ngƣời cam đoan



Hà Xuân Trƣờng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
vi


DANH SÁCH CÁC HÌNH
Hình 1. Một số lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo.
Hình 2. Hoạt động của hệ chuyên gia.
Hình 3. Những thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia.
Hình 4. Quan hệ giữa máy suy diễn và cơ sở tri thức.
Hình 5. Kiến trúc hệ chuyên gia theo J. L. Ermine.
Hình 6. Kiến trúc hệ chuyên gia heo C. Ernest.
Hình 7. Kiến trúc hệ chuyên gia theo E. V. Popov.
Hình 8. Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa.
Hình 9. Mở rộng mạng ngữ nghĩa biểu diễn tri thức.
Hình 10. Biểu diễn tri thức nhờ bộ 3 liên hợp OAV.
Hình 11. Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo trong MYCIN.
Hình 12. Cấu trúc danh sách luật của hệ thống suy diễn tập trung.
Hình 13. Cấu trúc danh sách các sự kiện của hệ thống suy diễn tập trung.
Hình 14. Quá trình quản lý dự án phát triển một hệ chuyên gia.
Hình 15. Tiếp nhận tri thức trong một hệ chuyên gia.

Hình 16. Trình bày các giai đoạn cơ bản để phát triển một hệ chuyên gia.
Hình 17. Mô tơ suy diễn tiến giải quyết bài toán
Hình 18. Mô hình hệ chuyên gia giải quyết bài toán
Hình 19. Giao diện chính của chương trình .
Hình 20. Giao diện thêm nhân viên.
Hình 21: Giao diện quản lý tiêu chí đánh giá.
Hình 21. Giao diện quản lý tiêu chí đánh giá.
Hình 22. Giao diện thêm công việc cho nhân viên.
Hình 23: Giao diện chức năng cho điểm của nhân viên.
Hình 24. Giao diện xuất báo cáo đánh giá.
Hình 25. Giao diện xuất báo cáo xếp loại.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
vii


LỜI MỞ ĐẦU

Việc đánh giá và xếp loại cán bộ là một trong những việc hữu ích nhất mà các
nhà quản lý thường dùng để duy trì và thúc đẩy hiệu quả làm việc của nhân viên, là
một trong những yếu tố quan trọng để phát huy nội lực nhằm phát triển cơ quan.
Trong vai trò của một nhà quản lý cơ quan, tổ chức chúng ta luôn luôn phải quan
tâm đến việc đánh giá và xếp loại nhân viên. Trên thực tế mỗi tổ chức, cơ quan,
doanh nghiệp, công ty … đều đã xây dựng cho riêng mình một bộ quy tắc để đánh
giá và xếp loại nhân viên tuy nhiên khi triển khai thực tế việc đánh giá thường bị
chi phối bởi nhiều yếu tố ( không gian, thời gian,…) do đó có thể dẫn đến việc
đánh giá nhân viên bị sai lệch, không hiệu quả không đạt được những mục đích
như mong muốn của các nhà quản lý.
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của Công nghệ tri thức các ứng dụng phong
phú của nó đã tạo ra và cung cấp cho con người những công cụ, phương tiện hết

sức thuận tiện để tạo ra những hệ chuyên gia giúp con người
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên nhằm góp phần hoàn thiện công tác đánh giá
và xếp loại nhân viên, học viên đã chọn đề tài “Ứng dụng công nghệ tri thức xây
dựng phần mềm đánh giá xếp loại nhân viên” làm đề tài tốt nghiệp của mình.
Nội dung của luận văn gồm:
Chương 1: Tổng quan về Công nghệ tri thức và Hệ chuyên gia.
Chương 2: Xây dựng cơ sơ tri thức giải quyết bài toán.
Chương 3: Xây dựng phần mềm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
1

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ HỆ
CHUYÊN GIA

Chương này giới thiệu cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài, việc hỗ trợ xây
dựng ứng dụng. Trình bày các khái niệm về cơ sở tri thức, hệ chuyên gia. Một số
các ứng dụng cơ sở tri thức để xây dựng thành hệ chuyên gia. Cách thức biểu diễn
tri thức, xây dựng luật trong hệ chuyên gia thông qua các kỹ thuật suy luận trong
hệ chuyên gia.
1.1. Công nghệ tri thức là gì
Công nghệ tri thức (Knowledge Engineering): 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.[5]
Công nghệ tri thức (Knowledge Engineering): là các phương pháp, kỹ thuật
được những kỹ sư tri thức (knowledge engineers) dùng để xây dựng những hệ
thống thông minh như: hệ chuyên gia, hệ cơ sở tri thức, hệ hỗ trợ quyết định.[4]
1.2. Phân loại tri thức
Tri thức tồn tại dưới 2 dạng cơ bản :
- Tri thức đinh lượng.

- Tri thức đinh tính.
Tri thức định lượng thường gắn với các loại kinh nghiệm khác nhau.
Ở đây chúng ta xét về tri thức định tính.Tri thức đinh tính được chia thành 3
loại:
Tri thức mô tả.
Tri thức thủ tục.
Tri thức điều khiển.
Tri thức thủ tục: mô tả cách thức giải quyết một vấn đề. Loại tri thức này đưa ra
giải pháp để thực hiện một công việc nào đó.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
2

Tri thức khai báo: cho biết một vấn đề được thấy như thế nào. Loại tri thức này
bao gồm các phát biểu đơn giản, dưới dạng các khẳng định logic đúng hoặc sai.
Siêu tri thức: mô tả tri thức về tri thức. Loại tri thức này giúp lựa chọn tri thức
thích hợp nhất trong số các tri thức khi giải quyết một vấn đề.
Tri thức heuristic: mô tả các "mẹo" để dẫn dắt tiến trình lập luận. Tri thức
heuristic còn được gọi là tri thức nông cạn do không bảm đảm hoàn toàn chính xác
về kết quả giải quyết vấn đề.
Tri thức có cấu trúc: mô tả tri thức theo cấu trúc. Loại tri thức này mô tả mô
hình tổng quan hệ thống theo quan điểm của chuyên gia, bao gồm khái niệm, khái
niệm con, và các đối tượng; diễn tả chức năng và mối liên hệ giữa các tri thức dựa
theo cấu trúc xác định
1.3. Các cấp độ tri thức
Tri thức gồm 2 cấp độ
a) Tri thức động phụ thuộc vào tình huống không gian và thời gian :
Các tri thức thức mô tả, tri thức thức thủ tục, tri thức điều khiển không phụ
thuộc vào yếu tố không gian, thời gian được gọi là tri thức tĩnh. Các tri thức loại
này tạo nên phần lõi trong các cơ cấu trí thức. Nguồn các cơ cấu trí thức này

thường phát sinh từ các tài liệu chuyên môn các nguyên lý chung của khoa học. Ví
dụ : “Nếu một đường thẳng vuông góc với một trong hai đường thẳng song song
thì nó vuông góc với đường thẳng còn lại”.
Tuy vậy, có những tri thức lại phụ thuộc vào yếu tố lịch sử,thông qua các tham
số thời gian và không gian có thể xuất hiện tường minh hoặc không tường minh
trong các phát biểu. Chẳng hạn, phát biểu : “Việt Nam không phải là thành viên
của tổ chức WTO” chỉ đúng ở thời điểm trước năm 2008, còn hiện nay Việt Nam
đã gia nhập tổ chức WTO. Chính yếu tố đó, mà quá trình suy diễn trong các cơ sở
tri thức được phụ thuộc không gian, thời gian có thể giao hoán hay không giao
hoán bộ phận, đơn điệu hay không đơn điệu.
b)Tri thức bất định, tri thức không đầy đủ :

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
3

Trong nhiều trường hợp các tri thức có thể đúng hoặc sai. Tuy vậy trong thực tế
ta gặp phải các phát biểu không phải lúc nào cũng xác định được chúng đúng hay
sai. Ví dụ : “Trời có thể mưa”, trong trường hợp này không thể quyết định 100% là
trời mưa hay không mưa ; Các tri thức không chính xác là các mệnh đề phát biểu
mà giá trị chân lý của chúng không thể chỉ ra một cách chính xác, tương ứng với
thang đo quy ước. Ví dụ : “Anh ta cao khoảng lm70”.
Cũng có thể xuất hiện các tri thức không đầy đủ trong các phát biểu, các mô tả.
Ví dụ : “Thông thường nếu anh ta đi thì nói chung chị ấy cũng đi” , đây là phát
biểu bất định, song chỉ có tác dụng nếu biết được một chút về sự kiện “anh ta có
đến hay không”.
Nói chung, các tri thức bất định, không chính xác và không đầy đủ xuất hiện là
do trong các phát biểu, người ta sử dụng các yếu tố ngôn ngữ không rõ ràng, như :
có thể, có lẽ, khoảng, nói chung Một trong những cách tiếp cận để xử lý các loại
tri thức trên là sử dụng cách tiếp cận lý thuyết mờ. Các lý thuyết lập luận xấp xỉ đã
và đang được quan tâm, nghiên cứu rất nhiều.

1.4. Phân biệt tri thức và dữ liêu
Chúng ta có thể dựa vào một số đặc trưng sau để phân biệt qui ước tri thức và
dữ liệu :
+ Khả năng tư giải thích nôi dung : Dữ liệu đưa vào máy tính không tự giải
thích nổi, đôi khi còn được mã hóa cho ngắn gọn để dễ cài đặt trong máy. Chỉ có
người lập trình đó mới có thể hiểu được nội dung, ý nghĩa của dữ liệu, nhưng tri
thức có thể tự giải thích nội dung của minh với người sử dụng bất kỳ.
+ Tính cấu trúc : Một trong những đặc tính cơ bản của hoạt động nhận thức
của con người đối với thế giới xung quanh là khả năng phân tích cấu trúc của
các đối tượng. Tri thức được đưa vào máy cũng cần có khả năng tạo ra được một
sự phân cấp giữa các khái niệm và mối quan hệ giữa chúng.
+ Tính liên hê : Ngoài các quan hệ về cấu trúc trong mỗi tri thức (khái niệm,
quá trình, hiện tượng, sự kiện) giữa các đơn vị tri thức còn có nhiều mối liên hệ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
4

khác (không gian, thời gian, nhân quả ). Một số nghiên cứu đã chỉ ra số các liên
hệ cơ bản giữa các sự kiện xấp xỉ 200 lần. Một cơ sở tri thức được kết hợp với số
liên hệ cơ bản này có thể mô tả và biểu diễn được hầu hết mọi vấn đề mà chứng ta
quan tâm.
+Tính chủ động :
- Như chúng ta đã thấy, dữ liệu có vai trò bị động vì nó phụ thuộc vào sự khai
thác của chương trình cụ thể.
- Trong xã hội loài người khi hoạt động bất kỳ ở đâu và ở trong lĩnh vực nào thì
con người bao giờ cũng bị điều khiển bằng chính tri thức (vốn hiểu biết) của mình.
Nhờ có tri thức mà con người đã hình thành mục tiêu và các hành vi để thực hiện
mục tiêu đó. Quá trình này luôn đi kèm với sự bổ sung tri thức và khắc phục sự
mâu thuẫn giữa các tri thức để đi đến hoàn thiện dần cơ sở tri thức trong mỗi
người.

+ Đối với các tri thức biểu diễn trong máy cũng vậy, chúng chủ động hướng
người sử dụng biết khai thác tri thức. Đó chính là quá trình kích hoạt tri thức được
thể hiện trong các hệ chuyên gia được xây dựng trên các cơ sở tri thức biểu diễn ở
mức cao có khả năng tiếp nhận, tinh chế, tự hoàn thiện ngay trong quá trình hoạt
động của hệ. Tính chủ động của tri thức còn thể hiện sinh động thông qua các ngôn
ngữ lập trình trí tuệ nhân tạo như Lisp, Prolog .ở đó không còn có sự phân biệt rõ
ràng giữa dữ liệu và thủ tục.
1.5. Khái niệm chuyên gia và hệ chuyên gia
Định nghĩa 1.1: Chuyên gia là một hoặc một nhóm có kiến thức sâu về chuyên
ngành và có kỹ năng giải các vấn đề (của chuyên ngành đó) một cách có hiệu quả.
Định nghĩa 1.2: Hệ chuyên gia
Một số định nghĩa về hệ chuyên gia:
+ Hệ chuyên gia là một hệ thống dựa trên tri thức, nó mô hình hóa các tri thức
của chuyên gia và dùng tri thức này để giải vấn đề phức tạp thuộc lĩnh vực đó.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
5

+ Hệ chuyên gia là một hệ thống bao gồm máy tính và chương trình được dùng
để mô phỏng và bắt chước cách giải quyết vấn đề của chuyên gia.[2]
Trong đó:
+ Tri thức của hệ chuyên gia bao gồm các sự kiện và các luật. Các sự kiện được
cấu thành bởi một số nhiều các thông tin, được thu thập rộng rãi, công khai và
được sự đồng tình của các chuyên gia trong lĩnh vực đó. Các luật biểu thị sự quyết
đoán chuyên môn của các chuyên gia trong lĩnh vực.
+ Mức độ hiệu quả của một hệ chuyên gia phụ thuộc vào kích thước và chất
lượng của cơ sở tri thức mà hệ đó có được.
+ Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trưng cho một lĩnh vực vấn đề nào đó.
Hệ chuyên gia là một trong những lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo.
Dưới đây là một số các lĩnh vực của Trí tuệ nhân tạo:

Robotic
Speech
Artificial Neural Systems
Expert System Understanding
Natural Lannguage
Vision

Hình 1. Một số lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo.
Hệ chuyên gia sử dụng các tri thức của những chuyên gia để giải quyết các vấn
đề (bài toán) khác nhau trong nhiều lĩnh vực. Trong hệ chuyên gia có các khối cơ
bản sau:
+ Khối lưu tri thức cơ sở: chúng được sử dụng để lưu các tri thức bao gồm các
sự kiện, các quan hệ và các luật

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
6

+ Khối suy luận hay motor suy luận: là bộ xử lý được mô hình hóa theo cách
lập luận và xử lý của chuyên gia. Motor nhận thông tin về sự kiện, so sánh chúng
với các kiến thức đã có trong khối lưu tri thức cơ sở rồi rút ra kết luận hay bình
luận. Như vậy, motor cần có kỹ thuật về suy luận.
Phạm vi ứng dụng
+ Hỗ trợ ra quyết định
+ Sử dụng trong các dây chuyền sản xuất, khai thác độ hại và nguy hiểm
+ Hỗ trợ chuyên gia khi cần sử dụng lại các tri thức không còn nhớ hoặc khuyết
thiếu
+ Giải hoặc hỗ trợ chuyên giả để “giải các vấn đề” phức tạp.
1.6. Các đặc tính của chuyên gia và hệ chuyên gia
a. Tri thức và các lập luận
Định nghĩa 1.3:

(1) Cơ sở tri thức của chuyên gia lĩnh vực là các kiến thức sẵn có được sử dụng
để giải quyết vấn đề đã cho thuộc lĩnh vực đó.
(2) Cơ sở tri thức của hệ chuyên gia là bộ nhớ tri thức lĩnh vực
Một hệ chuyên gia gồm ba thành phần chính là cơ sở tri thức, máy suy diễn
hay môtơ suy diễn và hệ thống giao tiếp với người sử dụng.
Cơ sở tri thức chứa các tri thức có sẵn.
Máy suy diễn tạo ra câu trả lời cho người sử dụng qua hệ thống giao tiếp dựa
trên cơ sở tri thức.
Người sử dụng cung cấp các thông tin, dữ liệu cần được xử lý thông qua hệ
chuyên gia. Sau quá trình xử lý, hệ chuyên gia đưa ra kết quả cần thiết cho người
sử dụng nhờ giao diện tương tác.
Hoạt động của một hệ chuyên gia dựa trên tri thức được minh họa như sau :

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
7



Hình 2. Hoạt động của hệ chuyên gia.
Mỗi một hệ chuyên gia chỉ xử lý cho các vấn đề trong một lĩnh vực xác định
dựa trên các tri thức có sẵn được tạo ra từ trước của lĩnh vực đó và các dữ liệu phụ
trợ đi cùng.
Tùy theo yêu cầu người sử dụng mà có nhiều cách nhìn nhận khác nhau về một
hệ chuyên gia.
Loại người sử dụng
Vấn đề đặt ra
Người quản trị
Tôi có thể dùng nó để làm gì?
Kỹ thuật viên
Làm cách nào để tôi vận hành nó tốt

nhất?
Nhà nghiên cứu
Làm sao để tôi có thể mở rộng nó?
Người sử dụng cuối
Nó sẽ giúp tôi cái gì đây?
Nó có rắc rối và tốn kém không?
Nó có đáng tin cậy không?
b. Các đặc trưng của hệ chuyên gia
Có bốn đặc trưng cơ bản của một hệ chuyên gia:
+ Hiệu quả cao: Hiệu quả đưa ra kết quả trả lời và độ chính xác cao.
+ Thời gian trả lời thoả đáng: Khả năng truy xuất kết quả thông qua dữ liệu
đầu vao cho trước nhanh hơn so với các chuyên gia. Hệ chuyên gia là một hệ
thống thời gian thực.
Người sử dụng

Hệ
thống
giao
tiếp
Cơ sở tri thức
Máy suy diễn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
8

+ Độ tin cậy cao: Không thể xảy ra sự cố hoặc giảm sút độ tin cậy khi sử
dụng.
+ Dễ hiểu: Hệ chuyên gia giải thích các bước suy luận một cách dễ hiểu và
nhất quán, không giống như cách trả lời bí ẩn của các hộp đen.
c. 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: Do trả lời tự động thông qua hệ thống vì vậy tiết kiệm được
tiền bạc và công sức cho người sử dụng hơn so với sử dụng các chuyên gia
+ Giảm rủi ro: Giúp con người tránh được trong các môi 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: Hệ chuyên gia có thể sử dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau và
có thể sử dụng nhiều tri thức cơ sở của nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong khi các
chuyên gia thông thường chỉ thành thạo trong một lĩnh vực xác định.
+ Độ tin cậy: Luôn đảm bảo độ tin cậy khi khai thác.
+ Khả năng giảng giải: Các vấn đề được giải quyết thông qua các cơ chế rõ
ràng
+ 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 thông minh như một người hướng dẫn: Có thể truy cập như là một
cơ sở dữ liệu thông minh

1.7. Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia
Hệ chuyên gia thể hiện thể hiện được tầm quan trong của nó trong các lĩnh vực
của đời sống. Sau đây là một số các ứng dụng quan trọng nhất của hệ chuyên gia:

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
9

Lĩnh vực
Ứng dụng diện rộng
Cấu hình
Tập hợp thích đáng những thành phần của một hệ

thống theo cách riêng
Chẩn đoán
Lập luận dựa trên những chứng cứ quan sát được
Truyền đạt
Dạy học kiểu thông minh sao cho sinh viên có thể
hỏi vì sao, như thế nào và cái gì nếu giống như hỏi
một người thầy giáo
Giải thích

Giải thích những dữ liệu thu nhận được
Kiểm tra
So sánh dữ liệu thu lượm được với dữ liệu chuyên
môn để đánh giá hiệu quả
Lập kế hoạch
Lập kế hoạch sản xuất theo yêu cầu
Dự đoán
Dự đoán hậu quả từ một tình huống xảy ra
Chữa trị
Chỉ định cách thụ lý một vấn đề
Điều khiển
Điều khiển một quá trình, đòi hỏi diễn giải, chẩn
đoán, kiểm tra, lập kế hoạch, dự đoán và chữa trị

1.8. Kiến trúc tổng quát của các hệ chuyên gia
a) Các thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia
Một hệ chuyên gia kiểu mẫu gồm bảy thành phần cơ bản như sau:


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
10

Hình 3. Những thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia.
+ Cơ sở tri thức: Gồm các phần tử (hay đơn vị) tri thức, thông thường được gọi
là luật, được tổ chức như một cơ sở dữ liệu.
+ Máy duy diễn: Công cụ (chương trình, hay bộ xử lý) tạo ra sự suy luận bằng
cách quyết định xem những luật nào sẽ làm thỏa mãn các sự kiện, các đối tượng. ,
chọn ưu tiên các luật thỏa mãn, thực hiện các luật có tính ưu tiên cao nhất.
+ Lịch công việc: Danh sách các luật ưu tiên do máy suy diễn tạo ra thoả mãn
các sự kiện, các đối tượng có mặt trong bộ nhớ làm việc.
+ Bộ nhớ làm việc: Cơ sở dữ liệu toàn cục chứa các sự kiện phục vụ cho các
Chuyên gia
Người dùng
Bộ thu nạp
tri thức
Giao diện
người, máy
Bộ giải thích
Suy diễn
Mô tơ suy diễn
Điều khiển
Cơ sở tri thức
Bộ nhớ làm việc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
11

luật.
+ Khả năng giải thích: Giải nghĩa cách lập luận của hệ thống cho người sử
dụng.

+ Khả năng thu nhận tri thức: Cho phép người sử dụng bổ sung các tri thức
vào hệ thống một cách tự động thay vì tiếp nhận tri thức bằng cách mã hoá tri thức
một cách tường minh. Khả năng thu nhận tri thức là yếu tố mặc nhiên của nhiều hệ
chuyên gia.
+ Giao diện người sử dụng: Là nơi người sử dụng và hệ chuyên gia trao đổi
với nhau.
Trong một cơ sở tri thức, người ta thường phân biệt hai loại tri thức là tri thức
phán đoán và tri thức thực hành.
+ Các tri thức phán đoán mô tả các tình huống đã được thiết lập hoặc sẽ được
thiết lập.
+ Các tri thức thực hành thể hiện những hậu quả rút ra hay những thao tác cần
phải hoàn thiện khi một tình huống đã được thiết lập hoặc sẽ được thiết lập trong
lĩnh vực đang xét. Các tri thức thực hành thường được thể hiện bởi các biểu thức
dễ hiểu và dễ triển khai thao tác đối với người sử dụng.





Hình 4. Quan hệ giữa máy suy diễn và cơ sở tri thức.
b) Một số mô hình kiến trúc của hệ chuyên gia
Có nhiều mô hình kiến trúc hệ chuyên gia theo các tác giả khác nhau. Sau đây
là một số mô hình:
■. Mô hình J. L. Ermine

Máy
suy diễn

Cơ sở tri thức
Tri thức thực hành
Tri thức phán đoán

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
12


Hình 5. Kiến trúc hệ chuyên gia theo J. L. Ermine.
■. Mô hình C. Ernest

Hình 6. Kiến trúc hệ chuyên gia heo C. Ernest.
■ Mô hình E. V. Popov
Tri thức

Cơ sở tri
thức
Dữ liệu
Cấu trúc máy
suy diễn
Máy suy
diễn
-Lời giải
- Giải thích
- Theo dõi
Cơ sở tri thức
Bộ nhớ làm việc
Hệ thống thu

nhận tri thức
Dữ liệu vấn đề
cần giải quyết
Giao diện
Tri thức mới
Người sử dụng
yêu cầu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
13


Hình 7. Kiến trúc hệ chuyên gia theo E. V. Popov.
1.9. Các dạng tri thức và cách thể hiện
a. Định nghĩa 1.4:
+ Lĩnh vực là miền mà chủ đề quan tâm
+ Thể hiện tri thức là phương pháp cho phép mã hóa tri thức trong cơ sở tri
thức của hệ thống.
b) Các dạng tri thức
Tri thức có thể được mô tả thông qua rất nhiều dạng một cách đa dạng. Bảng
sau đây mô tả các dạng cơ bản của tri thức:

Loại tri thức
Ví dụ
Tri thức thủ tục
Các luật, các chiến lược, lịch và các thủ tục
Tri thức mô tả
Các khái niệm, đối tượng và sự kiên
Tri thức meta
Tri thức về các dạng tri thức khác

Tri thức may rủi
Các luật may rủi
Tri thức cấu trúc
Các tập luật, quan hệ và khái niệm quan hệ của
đối tượng
Chuyên
gia
Người
dùng
Giao
diện
người
sử
dụng
Khả năng
thích nghi
Bộ nhớ
làm việc
Sở hữu
tri thức
Diễn
dịch
Cơ sở tri
thức

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
14

c) Thể hiện của tri thức
Tri thức của một hệ chuyên gia có thể được biểu diễn theo nhiều cách khác

nhau. Thông thường người ta sử dụng các cách sau đây:
+ Biểu diễn tri thức bởi các luật sản xuất
+ Biểu diễn tri thức nhờ mệnh đề logic
+ Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa
+ Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo
Ngoài ra, người ta còn sử dụng cách biểu diễn tri thức nhờ các sự kiện không
chắc chắn, nhờ bộ ba: đối tượng, thuộc tính và giá trị (O-A-V: Object-Attribute-
Value), nhờ khung (frame), v.v Tuỳ theo từng hệ chuyên gia, người ta có thể sử
dụng một cách hoặc đồng thời cả nhiều cách. Sau đây sẽ trình bày một số cách
biểu diễn tri thức:
■ Biểu diễn tri thức bởi các luật sản xuất
Hiện nay, hầu hết các hệ chuyên gia đều là các hệ thống dựa trên luật, bới lý do
như sau :
+ Bản chất đơn thể: Có thể đóng gói tri thức và mở rộng hệ chuyên gia một
cách dễ dàng.
+ Khả năng diễn giải dễ dàng: Dễ dàng dùng luật để diễn giải vấn đề nhờ các
tiền đề đặc tả chính xác các yếu tố vận dụng luật, từ đó rút ra được kết quả.
+Tương tự quá trình nhận thức của con người: Dựa trên các công trình của
Newell và Simon, các luật được xây dựng từ cách con người giải quyết vấn đề.
Cách biểu diễn luật nhờ IF THEN đơn giản cho phép giải thích dễ dàng cấu trúc
tri thức cần trích lọc.
Luật là một kiểu sản xuất được nghiên cứu từ những năm 1940. Trong một hệ
thống dựa trên luật, công cụ suy luận sẽ xác định những luật nào là tiên đề thỏa
mãn các sự việc.
Các luật sản xuất thường được viết dưới dạng IF THEN. Có hai dạng:
IF < điều kiện > THEN < hành động > hoặc

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
15

IF < điều kiện > THEN < kết luận > DO < hành động >
Tuỳ theo hệ chuyên gia cụ thể mà mỗi luật có thể được đặt tên. Chẳng hạn mỗi
luật có dạng Rule: tên. Sau phần tên là phần IF của luật.
Phần giữa IF và THEN là phần trái luật, có nội dung được gọi theo nhiều tên
khác nhau, như tiền đề, điều kiện, mẫu so khớp
Phần sau THEN là kết luận hay hậu quả. Một số hệ chuyên gia có thêm phần
hành động được gọi là phần phải luật.
Ví dụ :
1. Rule: Đèn đỏ
IF Đèn đỏ sáng THEN Dừng
2. Rule: Đèn-xanh
IF Đèn xanh sáng THEN Đi
Trong ví dụ trên, Đèn đỏ sáng và Đèn xanh sáng là những điều kiện, hay những
khuôn mẫu. Sau đây là một số ví dụ khác :
3. Rule: Điều trị sốt
IF Bệnh nhân sốt THEN cho uống thuốc Aspirin
4. Hệ thống chẩn đoán xe máy (OPS5)
IF
Máy xe không nổ khi khởi động
THEN
Dự đoán: Xe bị panne sức nén. Pittong, bạc xéc-măng và lòng xy lanh
sai tiêu chuẩn, dễ tạo thành những khe hở nhỏ làm cho pittong không còn
kín nên hoà khí không được nén lên đầy đủ. Xử lý : nên điều chỉnh hoặc
thay mới pittong, bạc xéc-măng và lòng xy lanh cho đúng tiêu chuẩn
IF
máy xe nổ không ổn định, OR máy xe nổ rồi lại tắt, AND bugi khô
THEN
Dự đoán : Xe đã bị nghẹt xăng.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

16

Xử lý : nên xúc rửa bình xăng và bộ khoá xăng của xe.
■ Biểu diễn tri thức nhờ mệnh đề logic
Người ta sử dụng các ký hiệu để thể hiện tri thức và các phép toán lôgic tác
động lên các ký hiệu để thể hiện suy luận lôgic. Kỹ thuật chủ yếu thường được sử
dụng là lôgic vị từ.
Các ví dụ dưới đây minh hoạ cách thể hiện các phát biểu (cột bên trái) dưới
dạng vị từ (cột bên phải) :
Phát biểu
Vị từ

Tom là đàn ông
MAN(tom)

Tom là cha của
Mary
FATHER(tom, mary)

Tất cả mọi người
đều chết
MAN(X) → MORTAL(X)

với quy ước MAN(X) có nghĩa “X là
một người” và

MORTAL(X) có nghĩa “X chết”. MAN và
MORTAL được

gọi là các vị từ đối với biến X.




Các vị từ thường có chứa hằng, biến hay hàm. Người ta gọi các vị từ không
chứa biến (có thể chứa hằng) là các mệnh đề. Mỗi vị từ có thể là một sự kiện hay
một luật. Luật là vị từ gồm hai vế trái và phải được nối nhau bởi một dấu mũi tên
(→). Các vị từ còn lại (không chứa mũi tên) được gọi là các sự kiện. Trong ví dụ
trên đây, MAN và FATHER là các mệnh đề và là các sự kiện. Còn MAN(X) →
MORTAL(X) là một luật.
Ví dụ từ các tri thức sau:
Marc có tóc vàng hoe, còn Jean có tóc màu nâu. Pierre là cha của Jean. Marc là
cha của Pierre. Jean là cha của René. Marc là con của Georges.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
17

Giả sử X, Y và là Z những người nào đó, nếu Y là con của X thì X là cha của
Y. Nếu X là cha của Z và Z là cha của Y thì X là ông của Y.
ta có thể biểu diễn thành các sự kiện và các luật như sau :
a. BLOND (marc)
b. BROWN (jean)
c. FATHER (pierre, jean)
d. FATHER (marc, pierre)
e. FATHER (jean, rené)
f. SON (marc, georges)
g. FATHER (X, Y) ← SON (Y, X)
h. GRANDFATHER (X, Y) ← FATHER (X, Z), FATHER (Z, Y)
Người ta gọi tập hợp các sự kiện và các luật là một cơ sở tri thức.

Trong logic vị từ, một mệnh đề được cấu tạo bởi 2 thành phần là các đối tượng
tri thức và mối liên hệ giữa chúng (gọi là vị từ)
Ví dụ: Cam có vị ngọt Vị (cam, ngọt)
Cam có màu xanh Màu(cam, xanh).
Các sự kiện được cho bởi R q
i
(x,y,z, ), I=1 ,k ,ở đây q
i
(x,y,z, ) là các vị từ
phụ thuộc vào các hạng thức x, y, z,
Các luật có dạng p
1
˄ ˄ p
n
q(.).
Logic vị từ cho phép biểu diễn hầu hết các khái niệm và các phát biểu định lý,
định luật trong các bộ môn khoa học. Cách biểu diễn này khá trực quan và ưu điểm
căn bản của nó là có một cơ sở lý thuyết vững chắc cho những thủ tục suy diễn
nhằm tìm kiếm và sản sinh ra những tri thức mới, dựa trên các sự kiện và các luật
đã cho.
* Ưu điểm
- Là ngôn ngữ biểu diễn kiểu mô tả.
- Có khả năng suy diễn đối với các cơ chế quen thuộc : Pronens & Tollens.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu
18

- Khá trực quan với người sử dụng.
- Khá gần gũi về cú pháp với các lệnh lập trình logic, chẳng hạn như PROLOG.
- Có thể dùng để mô tả cấu trúc mô hình và xử lý động mô hình.

- Có thể kiểm tra tính mâu thuẫn trong cơ sở tri thức.
- Tính module cao, do vậy các tri thức có thể thêm bớt sửa đổi khá độc lập với
nhau và các cơ chế suy diễn.
* Nhược điểm
- Mức độ hình thức hóa cao, dẫn tới khó hiểu ngữ nghĩa của các vị từ khi xét
chương trình.
- Năng xuất xử lý thấp. Một trong những khó khăn cơ bản của quá trình suy
diễn là cơ chế hợp và suy diễn vét cạn.
- Do các tri thức được biểu diễn nhờ các vị từ, nên ưu thể sử dụng cấu trúc dữ
liệu không được khai thác triệt để.
■ Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa
Trong phương pháp này, người ta sử dụng một đồ thị gồm các nút và các cung
nối các nút để biểu diễn tri thức. Nút dùng để thể hiện các đối tượng, thuộc tính
của đối tượng và giá trị của thuộc tính. Còn cung dùng để thể hiện các quan hệ
giữa các đối tượng. Các nút và các cung đều được gắn nhãn.
Ví dụ để thể hiện tri thức “sẻ là một loài chim có cánh và biết bay”, người ta vẽ
một đồ thị như sau:
Sẻ
Chim
Có cánh
là
Biết bay
có
di chuyển

Hình 8. Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa.