Một số kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia và ứng dụng tư vấn tuyển sin ( Luận văn thạc sĩ)

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

NGUYỄN MẠNH HÙNG

MỘT SỐ KỸ THUẬT SUY LUẬN TRONG HỆ
CHUYÊN GIA VÀ ỨNG DỤNG TƯ VẤN TUYỂN SINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

Thái nguyên – Năm 2014

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

-i-

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................................ i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...............................................iii
DANH MỤC CÁC BẢNG ..............................................................................................iv
DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................................. v
MỞ ĐẦU............................................................................................................................. 1
CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ CHUYÊN GIA VÀ MÔ HÌNH RIASEC ......... 4
1.1. Hệ chuyên gia.............................................................................................. 4
1.1.1. Khái niệm về hệ chuyên gia.................................................................. 4
1.1.2. Đặc trƣng và ƣu điểm của hệ chuyên gia.............................................. 5
1.1.3. Ứng dụng hệ chuyên gia ....................................................................... 6
1.1.4. Kiến trúc tổng quát của hệ chuyên gia................................................. 7
1.2. Cơ sở tri thức............................................................................................. 10

1.3. Biểu diễn tri thức trong hệ chuyên gia ..................................................... 12
1.3.1. Biểu diễn tri thức bởi các luật sản xuất............................................... 12
1.3.2. Biểu diễn tri thức nhờ mệnh đề logic.................................................. 14
1.3.3. Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa .............................................. 15
1.3.4. Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo .......................................... 16
1.3.5. Biễu diễn tri thức theo khung (Frame)................................................ 16
1.3.6. Xử lý tri thức không chắc chắn ........................................................... 17
1.4. Thiết kế hệ chuyên gia .............................................................................. 22
1.5. Mô hình RIASEC ...................................................................................... 23
1.5.1 . Lý thuyết định hƣớng nghề nghiệp của J.L. Holland ........................ 23
1.5.2. Các thành phần trong mô hình RIASEC............................................. 25
1.5.3. Mối liên hệ của các thành phần trong mô hình RIASEC ................... 29
1.5.4. Lý thuyết chọn ngành học dựa trên mô hình ...................................... 31
1.6. Tổng kết chƣơng 1 .................................................................................... 32


- ii CHƢƠNG 2: MỘT SỐ KỸ THUẬT SUY LUẬN TRONG HỆ CHUYÊN GIA ...33
2.1. Một số kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia .......................................... 33
2.1.1. Thuật giải Vƣơng Hạo (Wong Havard) .............................................. 33
2.1.2. Thuật giải Robinson ............................................................................ 34
2.1.3. Suy diễn tiến ....................................................................................... 36
2.1.4. Suy diễn lùi ......................................................................................... 40
2.2. Hệ chuyên gia suy diễn ............................................................................. 43
2.2.1. Hệ chuyên gia suy diễn tiến ................................................................ 43
2.2.2. Hệ chuyên gia suy diễn lùi .................................................................. 47
2.3. Tổng kết chƣơng 2 .................................................................................... 51
CHƢƠNG 3: BÀI TOÁN TƢ VẤN TUYỂN SINH VÀ CÀI ĐẶT CHƢƠNG
TRÌNH THỬ NGHIỆM ..................................................................................................52
3.1. Thiết kế hệ chuyên gia tƣ vấn tuyển sinh theo mô hình RIASEC ............ 52
3.1.1. Bài toán tƣ vấn tuyển sinh .................................................................. 52

3.1.2. Đầu vào bài toán tƣ vấn tuyển sinh..................................................... 52
3.1.3. Các phát biểu cơ sở xây dựng cấu trúc điều khiển hệ thống .............. 53
3.1.4. Cơ sở luật của hệ thống....................................................................... 55
3.2. Nhiệm vụ và các yêu cầu của chƣơng trình .............................................. 70
3.3. Quy trình xây dựng hệ thông tin tƣ vấn tuyển sinh .................................. 71
3.3. Mô hình hệ thống ...................................................................................... 72
3.4. Giao diện và chức năng của chƣơng trình ................................................ 73
3.5. Tổng kết chƣơng 3 .................................................................................... 77
KẾT LUẬN.......................................................................................................................78
TÀI LIỆU THAM KHẢO...............................................................................................79


- iii -

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

TH

Trƣờng hợp

VT

Vế trái

VP

Vế phải

GT

Giả thiết

KL

Kết luận


- iv -

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo trong MYCIN .................. 16
Bảng 3.1: Các vị từ của hệ chuyên gia tƣ vấn tuyển sinh ................................... 55


-v-

DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1: Hoạt động của hệ chuyên gia . .............................................................. 4
Hình 1.2: Kiến trúc tổng quát của hệ chuyên gia ................................................. 8
Hình 1.3: Mô hình J. L. Ermine ........................................................................... 9
Hình 1.4: Mô hình C.Ernest ................................................................................. 9
Hình 1.5: Mô hình E.V.Popov ........................................................................... 10
Hình 1.6: Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa .............................................. 15
Hình 1.7: Mở rộng mạng ngữ nghĩa nhờ biểu diễn tri thức ................................ 15
Hình 1.8: Hệ thống logic mờ ............................................................................... 19
Hình 1.9: Kỹ thuật suy diễn mờ max-min........................................................... 20
Hình 1.10: Kỹ thuật suy diễn mờ Max-product .................................................. 21
Hình 1.11: Mô hình RIASEC ............................................................................. 24
Hình 2.1. Nền tảng công nghệ hệ chuyên gia dựa trên luật ............................... 43
Hình 2.2: Mạng suy diễn lùi của hệ chuyên gia tƣ vấn tài chính ........................ 50

Hình 2.3: Mạng suy diễn tình trạng bản thân của khách hàng ............................ 50
Hình 2.4: Mạng suy diễn tình trạng tài chính của khách hàng ........................... 51
Hình 3.1: Mạng suy diễn lựa chọn nhóm ngành nghề ban đầu........................... 55
Hình 3.2: Mạng suy diễn xác định loại kết luận ................................................. 60
Hình 3.3: Sơ đồ xây dựng hệ thông tin tƣ vấn tuyển sinh .................................. 71
Hình 3.4: Sơ đồ quan hệ hệ thông tin tƣ vấn tuyến sinh ..................................... 73
Hình 3.5: Giao diện chính ................................................................................... 73
Hình 3.6: Giao diện trắc nghiệm chọn ngành nghề............................................. 74
Hình 3.7: Giao diện form thông tin nghề nghiệp ................................................ 74
Hình 3.8: Giao diện form thông tin trƣờng ......................................................... 75
Hình 3.9: Giao diện Form thông tin tuyển sinh .................................................. 75
Hình 3.10: Giao diện Form quản lý ngành nghề ................................................. 76
Hình 3.11: Giao diện Form quản lý tuyển sinh ................................................... 76
Hình 3.12: Giao diện form thống kê kết quả cá nhân ......................................... 77


-1-

MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Con ngƣời sinh ra và lớn lên, với mong muốn học tập và lựa chọn cho mình
một nghề nghiệp lâu dài. Với một công việc thích hợp, con ngƣời có thể phát
huy đƣợc tất cả những ƣu điểm của mình. Hƣớng nghiệp là định hƣớng phát
triển con ngƣời trong nghề nghiệp để con ngƣời đó có khả năng phát triển bản
thân một cách tốt nhất. Chọn cho mình một ngành nghề, nghĩa là chọn cho mình
một tƣơng lai. Việc chọn ngành nghề, chọn trƣờng thực sự quan trọng, vô cùng
cần thiết và cũng là quyết định lớn. Vì vậy đƣa ra quyết định cũng hết sức khó
khăn đối với mỗi ngƣời.
Nhiều thanh niên vẫn rất lúng túng khi quyết định chọn ngành nghề và
chọn trƣờng để theo học. Nếu quyết định sai lầm nghĩa là đặt cho bản thần mình

một tƣơng lai không thực sự an toàn và vững chắc. Nhiều bạn sau khi tốt nghiệp,
mới nhận ra là mình đã chọn sai ngành học và rất nhiều bạn trẻ phải học lại, làm
lại những ngành nghề mới, gây bao nhiêu lãng phí về thời gian, tài chính cho gia
đình và xã hội.
Tƣ vấn tuyển sinh là việc rất vất vả, là sự trăn trở của rất nhiều ngƣời làm
giáo dục: làm sao định hƣớng cho các em chọn lựa đƣợc đúng ngành nghề phù
hợp với chính khả năng của các em và phải phù hợp với định hƣớng phát triển
của xã hội.
Với mong muốn đó, dƣới sự hƣớng dẫn của PGS.TS Đoàn Văn Ban, tôi
mạnh dạn nhận đề tài “MỘT SỐ KỸ THUẬT SUY LUẬN TRONG HỆ
CHUYÊN GIA VÀ ỨNG DỤNG TƢ VẤN TUYỂN SINH” để tìm hiểu và
ứng dụng vào thực tế.


-22. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tƣợng nghiên cứu:
- Lý thuyết về hệ chuyên gia và ứng dụng của hệ chuyên gia trong tƣ vấn
tuyển sinh.
- Lý thuyết về định hƣớng nghề nghiệp dựa trên mô hình RIASEC của
J.L.Holland.
- Giới thiệu về hệ thống thông tin tƣ vấn tuyển sinh. Trình bày các khái
niệm cơ sở, các yêu cầu của các hệ thống thông tin vấn tuyển sinh.
Phạm vi nghiên cứu: Đề tài tập trung nghiên cứu mô hình RIASEC của
J.L.Holland và phƣơng pháp chuyên gia để xây dựng hệ thống tƣ vấn chọn
ngành nghề dựa trên các ngành nghề đƣợc đào tạo trong các trƣờng đại học, cao
đẳng ở Hải Phòng.
3. Hƣớng nghiên cứu
Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết về hệ chuyên gia, mô hình RIASEC của
J.L.Holland trong việc lựa chọn ngành nghề dựa trên tính cách. Phân tích các
thông tin liên quan đến các trƣờng đại học, cao đẳng tại Hải Phòng.Áp dụng kết

quả nghiên cứu để xây dựng một hệ thông tin tƣ vấn tuyển sinh.
Sử dụng hệ thông tin tƣ vấn tuyển sinh áp dụng vào thiết kế chƣơng trình tƣ
vấn tuyển sinh có các chức năng nhƣ: tƣ vấn chọn ngành học, tƣ vấn chọn
trƣờng, cung cấp thông tin tuyển sinh, thống kê dữ liệu tuyển sinh.
4. Những nội dung chính
Luận văn đƣợc trình bày trong 3 chƣơng, có phần mở đầu, phần kết luận,
phần mục lục, phần tài liệu tham khảo. Các nội dung cơ bản của luận văn đƣợc
trình nhƣ sau:
Chƣơng 1: Trình bày một số khái niệm về hệ chuyên gia, cơ sở tri thức,
cách biểu diễn tri thức và mô hình RIASEC của J.L. Holland.


-3Chƣơng 2: Trình bày về một số kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia.
Chƣơng 3: Trình bày về bài toán tƣ vấn tuyển sinh theo mô hình RIASEC.
và cài đặt chƣơng trình thử nghiệm.
5. Phƣơng pháp nghiên cứu
Thu thập, phân tích, nghiên cứu các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài.
Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, các yêu cầu của hệ thống thông tin tƣ vấn tuyển
sinh với sự chỉ dẫn, góp ý của ngƣời hƣớng dẫn để hoàn thành nội dung nghiên cứu.
Nghiên cứu các phầm mềm và website hỗ trợ tƣ vấn tuyển sinh hiện nay
đang đƣợc sử dụng.
6. Ý nghĩa khoa học
Về mặt lý thuyết: Trình bày khái quát hệ chuyên gia, một số phƣơng pháp
suy luận, lý thuyết định hƣớng nghề nghiệp của John.L. Holland và phân tích
mô hình RIASEC để đƣa ra lý thuyết chọn ngành nghề.
Về mặt thực tiễn: Thiết kế hệ chuyên gia tƣ vấn tuyển sinh dựa trên mô
hình RIASEC. Cài đặt hệ thống thông tin tƣ vấn tuyển sinh cho các trƣờng đại
học, cao đẳng tại Hải Phòng.

-4-

CHƢƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ CHUYÊN GIA
VÀ MÔ HÌNH RIASEC
1.1. Hệ chuyên gia
1.1.1. Khái niệm về hệ chuyên gia
Hệ chuyên gia là một hệ thống chƣơng trình máy tính chứa các thông tin,
tri thức và các quá trình suy luận về một lĩnh vực cụ thể nào đó để giải quyết các
vấn đề khó hoặc hóc búa đòi hỏi sự tinh thông đầy đủ của các chuyên gia con
ngƣời đối với các giải pháp của họ. Nói một cách khác hệ chuyên gia là dựa
trên tri thức của các chuyên gia con ngƣời giỏi nhất trong lĩnh vực quan tâm.
Tri thức trong hệ chuyên gia phản ánh sự tinh thông đƣợc tích tụ từ sách
vở, tạp chí, từ các chuyên gia hay các nhà bác học. Các thuật ngữ hệ chuyên gia,
hệ thống dựa trên tri thức hay hệ chuyên gia dựa trên tri thức thƣờng có cùng nghĩa.
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 ngƣời sử dụng. Cơ sở tri thức chứa
các tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo ra câu trả lời cho ngƣời sử dụng qua hệ
thống giao tiếp [1].
Hoạt động của một hệ chuyên gia dựa trên tri thức đƣợc minh họa nhƣ sau:

Hình 1.1: Hoạt động của hệ chuyên gia [1].
Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trƣng cho một lĩnh vực vấn đề nào đó, nhƣ y
học, tài chính, giáo dục, khoa học hay công nghệ, v.v..., mà không phải cho tất


-5cả các lĩnh vực khác nhau. Tri thức chuyên gia để giải quyết một vấn đề đặc
trƣng đƣợc gọi là lĩnh vực tri thức. Ví dụ: hệ chuyên gia về lĩnh vực y học để
phát hiện các căn bệnh lây nhiễm sẽ có nhiều tri thức về một số triệu chứng lây
bệnh, lĩnh vực tri thức y học bao gồm các căn bệnh, triệu chứng và chữa trị.
1.1.2. Đặc trƣng và ƣu điểm của hệ chuyên gia

Đặc trƣng cơ bản:
 Tách tri thức của bài toán ra khỏi cơ chế điều khiển: Hai thành phần quan
trọng nhất của hệ chuyên gia đó là cơ sở tri thức và bộ máy suy diễn. Hai
thành phần này tách biệt nhau trong hệ chuyên gia.
 Tri thức chuyên gia: Tri thức giải bài toán trong hệ chuyên gia là tri thức
thu thập từ ngƣời chuyên gia.
 Tập trung nguồn chuyên gia: Hệ chuyên gia và ngƣời chuyên gia chỉ có khả
năng giải quyết các vấn đề trong chuyên môn.
 Xử lý tri thức bằng ký hiệu: Tri thức giải bài toán trong hệ chuyên gia đƣợc
mã hóa bằng ký hiệu và xử lý ký hiệu này trên cơ sở lập luận logic.
 Xử lý tri thức không chắc chắn: Hơn 80% ứng dụng thực tế không thể giải
quyết đƣợc bằng các phƣơng pháp luận chắc chắn. Hệ chuyên gia có thể
giải quyết đƣợc những ứng dụng này nhờ vào phƣơng pháp xử lý tri thức
không chắc chắn.
 Bài toán giải đƣợc: Hệ chuyên gia chỉ giải bài toán nào mà ngƣời chuyên
gia giải đƣợc.
 Mức phức tạp vừa phải: Hệ chuyên gia không thể giải quyết đƣợc các vấn
đề quá phức tạp ngoài khả năng giải quyết của ngƣời chuyên gia và cũng
không nên thiết kế hệ chuyên gia để giải quyết các vấn đề đơn giản.
 Chấp nhận sai lầm: Hệ chuyên gia đôi lúc cũng đƣa ra những nhận định
có rủi ro cao, vì ngay cả ngƣời chuyên gia đôi lúc cũng mắc phải sai lầm.


-6Ƣu điểm của hệ chuyên gia :
 Phổ cập: Là sản phẩm chuyên gia, đƣợc phát triển không ngừng với hiệu
quả sử dụng không thể phủ nhận.
 Giảm giá thành.
 Giảm rủi ro: Giúp con ngƣời tránh đƣợc rủi ro trong các môi
trƣờng nguy hiểm.
 Tính thƣờng trực: Bất kể lúc nào cũng có thể khai thác sử dụng. Trong khi

con ngƣời có thể mệt mỏi, nghỉ ngơi hay vắng mặt
 Đa lĩnh vực: Chuyên gia về nhiều lĩnh vực khác nhau và đƣợc 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 đƣợc giảng giải rõ
ràng, chi tiết, dễ hiểu.
 Khả năng trả lời nhanh.
 Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi.
 Trợ giúp thông minh nhƣ một ngƣời hƣớng dẫn.
 Có thể truy cập nhƣ là một cơ sở dữ liệu thông minh.
1.1.3. Ứng dụng hệ chuyên gia
Hiên nay hệ chuyên gia đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
công nghệp, nông nghiệp, khoa học máy tính, thƣơng mại khí tƣợng, y học, quân
sự, hoá học, … Đặc biệt trong giai đoạn gần đây việc ứng dụng hệ chuyên gia
vào lĩnh vực giáo dục đào tạo đang đƣợc phát triển mạnh.


-7Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia:
 Cấu hình: Tập hợp thích đáng những thành phần của một hệ thống theo
cách riêng.
 Chẩn đoán: Tập luận dựa trên những chứng cứ quan sát đƣợc.
 Truyền đạt: Dạy học kiểu thông minh sao cho sinh viên có thể hỏi vì sao,
nhƣ thế nào và cái gì nếu giống nhƣ hỏi một ngƣời thầy giáo.
 Giải thích: Giải thích những dữ liệu thu nhận đƣợc.
 Kiểm tra: So sánh dữ liệu thu lƣợm đƣợc 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.
1.1.4. Kiến trúc tổng quát của hệ chuyên gia
Giao diện ngƣời sử dụng (user interface): là nơi ngƣời sử dụng và hệ
chuyên gia trao đổi với nhau.
Cơ sở tri thức (knowledge base): gồm các luật (rule) và sự kiện (facts).


-8-

Hình 1.2: Kiến trúc tổng quát của hệ chuyên gia [1]
Mô tơ suy diễn (inference engine): Công cụ tạo ra sự suy luận bằng cách
quyết định xem những luật nào sẽ làm thỏa mãn các sự kiện, các đối tƣợng, lựa
chọn ƣu tiên các luật thỏa mãn, thực hiện các luật có tính ƣu tiên cao nhất.
Khả năng giải thích (explanation facility): giải nghĩa cách lập luận cho
ngƣời sử dụng.
Lịch công việc (agenda). Danh sách các luật ƣu tiên do máy suy diễn tạo ra
thoả mãn các sự kiện, các đối tƣợng có mặt trong bộ nhớ làm việc.


-9Soạn thảo kiến thức (draw knowledge): tổng hợp các nguồn tri thức đƣợc
cung cấp từ các chuyên gia hoặc tài liệu chuyên môn.
Bộ nhớ làm việc (working memory): Cơ sở dữ liệu toàn cục chứa các sự
kiện phục vụ cho các luật.
Khả năng thu nhận tri thức (explanation facility): Cho phép ngƣời 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 tƣờng minh. Khả năng thu nhận tri thức là
yếu tố mặc nhiên của nhiều hệ chuyên gia.
* Một số mô hình kiến trúc hệ chuyên gia:

Hình 1.3: Mô hình J. L. Ermine [1]

Hình 1.4: Mô hình C.Ernest [1]


Luận án đầy đủ ở file: Luận án Full