Hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán bệnh trẻ em từ 2 đến 5 tháng tuổi

i

ĐẠI HỌC THÁI NGU
NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRU
TRUYỀN THÔNG
____
_______
______
______
_________
_______
______
______
_________
_______
____

ĐOÀN VĂN THÀNH

HỆ CHUYÊN GIA TRỢ GIÚP CHẨN ĐOÁN BỆNH TRẺ EM
TỪ 2 THÁNG ĐẾN
ĐẾN 5 TUỔI

Chuyên ngành: Khoa học máy tính
Mã số: 60.48.01.01

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

Thái Nguyên, năm 2014

ii

LỜI CẢM ƠN

Trƣớc tiên, tôi xin gởi lời cảm ơn đến trƣờng đại học công nghệ thông
tin và truyền thông Thái Nguyên, đã tạo điều kiện và tổ chức khóa học này để
tôi có thể có điều kiện tiếp thu những kiến thức mới, có thời gian học tập và
hoàn thành luận văn cao học này.
Tôi xin tỏ lòng cảm ơn đến thầy PGS.TS. Đỗ Trung Tuấn, ngƣời thầy
đã tận tình chỉ dẫn, giúp đỡ và động viên để tôi hoàn thành luận văn này.
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã truyền đạt cho chúng tôi
những kiến thức quý báu trong quá trình học tập và làm luận văn.
Tôi chân thành cảm ơn bạn bè cùng lớp đã giúp đỡ động viên tôi trong
quá trình học tập cũng nhƣ thực hiện luận văn.
Cuối cùng, tôi xin gửi thành quả này tới gia đình và ngƣời thân của tôi,
những ngƣời đã hết lòng tạo điều kiện và động viên tôi để tôi có đƣợc kết quả
ngày hôm nay.


3

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN............................................................................................................i
MỤC LỤC ...............................................................................................................iii
....................................................... v
........................................................................vi
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 1
Chương 1. MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ HỆ CHUYÊN GIA ................................. 5

1.1. Khái niệm, vai trò hệ chuyên gia trong đời sống..................................5
1.1.1. Khái niệm ......................................................................................5
1.1.2. Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia.....................................6
1.2. Cơ sở tri thức, đặc trƣng, cấu trúc của hệ chuyên gia ..........................8
1.2.1. Cơ sở tri thức .................................................................................8
1.2.2. Cấu trúc của một hệ chuyên gia ..................................................12
1.2.3. Tách biệt giữa tri thức và mô tơ suy diễn....................................14
1.2.4. Tri thức chuyên gia......................................................................15
1.3. Các phƣơng pháp biểu diễn tri thức....................................................15
1.3.1. Thể hiện tri thức ..........................................................................15
1.3.2. Thể hiện các sự kiện không chắc chắn ........................................16
1.3.3. Thể hiện tri thức nhờ các luật ......................................................16
1.3.4. Biểu diễn tri thức trong các hệ chuyên gia ..................................17
1.4. Các thành phần
hệ chuyên gia..................................24
1.4.1. Những thành phần cơ bản của hệ chuyên gia..............................24
1.4.2. Các luật trong hệ chuyên gia .......................................................26
1.4.3. Một số mô hình kiến trúc hệ chuyên gia .....................................27
1.5. Kết luận chƣơng..................................................................................28
Chương 2. TRI THỨC CHUYÊN GIA VỀ BỆNH TRẺ EM ............................ 29

2.1. Thực trạng về bệnh tật trẻ em ở Việt Nam .........................................29
2.2. Tổng quan về bệnh phổi trẻ em ..........................................................31
2.2.1. Tỷ lệ mắc bệnh viêm phổi ở trẻ em .............................................31
2.2.2. Tỷ lệ trẻ tử vong do bệnh viêm phổi ...........................................31
2.2.3. Nguyên nhân gây bệnh viêm phổi ở trẻ em.................................31
2.2.4. Biểu hiện lâm sàng bệnh viêm phổi ở trẻ ....................................32
2.2.5. Chẩn đoán bệnh viêm phổi trẻ em...............................................33
2.3. Tổng quan bệnh sởi trẻ em .................................................................35
2.3.1. Nguyên nhân gây bệnh ................................................................35

4

2.3.2. Dịch tễ .........................................................................................35
2.3.3. Lây truyền....................................................................................36
2.3.4.
Bệnh
sinh
.....................................................................................36
2.3.5. Biểu hiện lâm sàng ......................................................................37
2.3.6. Sởi không điển hình.....................................................................38
2.4. Tổng quan về bệnh tiêu chảy ở trẻ em................................................43
2.4.1. Nguyên nhân gây bệnh tiêu chảy ................................................43
2.4.2. Biểu hiện lâm sàng và biến chứng...............................................44
2.5. Tổng quan về bệnh viêm tai................................................................45
2.5.1. Cấu tạo tai....................................................................................46
2.5.2. Viêm tai giữa ...............................................................................47
2.5.3. Mức độ nguy hiểm của bệnh .......................................................47
2.6. Sơ đồ khối về chẩn đoán một số bệnh trẻ em .....................................49
2.6.1. Sơ đồ khối về phác đồ chẩn đoán bệnh phổi của trẻ em .............50
2.6.2. Sơ đồ khối về phác đồ chẩn đoán bệnh tiêu chảy và mất nƣớc...51
2.6.3. Sơ đồ khối về phác đồ chẩn đoán bệnh sởi .................................52
2.6.4. Sơ đồ khối về phác đồ chẩn đoán bệnh về tai .............................53
2.7. Kết luận chƣơng..................................................................................54
Chương 3. HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN BỆNH TRẺ EM ...................... 55

3.1. Giới thiệu về ngôn ngữ Prolog ...........................................................55
ẩn đoán bệnh trẻ em............................................................56
3.3. Xây dựng hệ luật trong chẩn đoán ......................................................56

3.3.1. Cấu trúc của luật và dùng biến trong luật....................................57
3.3.2. Ví dụ về một số tri thức trong chẩn đoán bệnh trẻ ......................58
3.4. Xây dựng hệ
3.4.1. Ý kiến chuyên
...............................59

............................................................59
gia trong chẩn đoán bệnh trẻ

3.4.2. Xây dựng các vị từ
......................................62
3.5. Một số Modul trong hệ chuyên gia và giao diện chƣơng trình ..........63
3.5.1. Modul chẩn đoán bệnh phổi ........................................................63
3.5.2. Modul chẩn đoán bệnh tiêu chảy.................................................63
3.5.3. Modul chẩn đoán bệnh sởi ..........................................................64
3.5.4. Modul chẩn đoán bệnh tai ...........................................................65
................................................................65
................................................................66
3.6. Kết luận...............................................................................................67
KẾT LUẬN............................................................................................................. 68


5

..................................................................................... 70


6

D

,

.............................................................................................6
1.2. Cơ sở
..............................................................................................6
Bảng 1.1. Liệt kê một số lĩnh vực ứng dụng của các hệ chuyên gia ..........................8
.............................................................10
Hình 1.4.
.............................................................14
Bả
..............................................................................22
Hình 1.5. Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa ....................................................23
............................................................25
e.................................................................27
..................................................................27
Hình 1.9. Mô hình hệ chuyên gia Popov ..................................................................28
Bảng 2.1: Phân loại độ mất nƣớc trong tiêu chảy.....................................................45
.............................................................50
Hình 2.2. Sơ đồ khối của phác đồ chẩn đoán bệnh tiêu chảy và mất nƣớc ..............51
Hình 2.3. Sơ đồ khối phác đồ chẩn đoán bệnh sởi ...................................................52
Hình 2.4. Sơ đồ khối phác đồ chẩn đoán bệnh về tai ...............................................53
3.2. Hệ thố

3.9. Kết luậ

........................................................................55
ích, thiết kế
.................................................56
..............................................57

, vớ
............................60
.........................................65
.................................66
...................................66
ề triệu chứng bệ
...................................66
...................................................................................67


7

AI
ES

chuyên gia

Heuristic
HIV/ AIDS
ICT

Công nghệ

ền thông

IF THEN
KB

Cơ sở

Meta data

Siêu dữ liệu

MYCIN
Prolog
WHO

ễ
Programme logique


1

MỞ ĐẦU
Bệnh tật trẻ em trên thế giới là sự phản ánh giữa 2 khu vực các nƣớc đã phát
triển và các nƣớc đang phát triển trong đó có Việt Nam.
Ở các nƣớc đã phát triển, bệnh tật của trẻ em đứng đầu là bệnh tim mạch,
chuyển hóa, ung thƣ, miễn dịch, di truyền. Tiếp sau là các bệnh nhiễm vi rút nhƣ
cúm, HIV/AIDS. Bệnh nhiễm khuẩn, thiếu dinh dƣỡng và thiếu máu không còn tồn
tại. Các bệnh lý chu sinh cơ bản đã đƣợc giải quyết trƣớc sinh nhờ phƣơng pháp
sàng lọc trƣớc sinh.
Ở các nƣớc đang phát triển bệnh tật chủ yếu là bệnh nhiễm khuẩn các loại,
bệnh dinh dƣỡng, thiếu máu, thiếu vitamin A, D. Các bệnh này phổ biến ở vùng sa
mạc Shahara và cận Shahara, Nam Á, Đông Nam Á, châu Mỹ La Tinh, Trung Quốc
và Mông Cổ. Ngoài các bệnh nhiễm khuẩn các nƣớc đang phát triển cũng phải
đƣơng đầu với các bệnh của các nƣớc phát triển đó là sự gia tăng của bệnh tim
mạch, bệnh chuyển hóa, bệnh miễn dịch, bệnh di truyền.
Trong khi đó các bệnh lây nhiễm có thể phòng đƣợc nhƣ bạch hầu, ho gà,
uốn ván, sởi, bại liệt nhờ tiêm chủng nhƣng vẫn còn tồn tại và các bệnh lây nhiễm

khác vẫn phổ biến nhƣ viêm não, chân-tay-miệng, viêm gan, HIV/AIDS, SARS. Dị
tật bẩm sinh, tai nạn thƣơng tích, bệnh mang tính chất địa phƣơng nhƣ bƣớu cổ, sốt
rét, viêm não, bệnh ruổi vàng.. vẫn còn phổ biến và là nguyên nhân cƣớp đi sinh
mạng của nhiều trẻ em dƣới 5 tuổi.
Việt nam là một nƣớc đang phát triển, trong những năm qua, nhờ sự phát
triển kinh tế, dân trí từng bƣớc đƣợc nâng cao, cũng nhƣ sự phát triển của nền y học
của Việt Nam đang từng bƣớc hòa nhập với các nƣớc phát triển, các phƣơng tiện
chẩn đoán ngày càng hiện đại. Tuy nhiên, nền kinh tế nói chung còn thấp, sự ô
nhiễm môi trƣờng đang gia tăng, lại chịu hậu quả sau chiến tranh, cho nên tình hình
bệnh tật Việt Nam đa dạng, đan xen giữa loại bệnh các nƣớc chậm phát triển với các
Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


2

nƣớc đang phát triển. Đặc biệt đối tƣợng trẻ em lại là đối tƣợng dễ bị mắc và chiếm
tỉ lệ mắc bệnh cao.
Bài toán quá tải tại hệ thống các bệnh viện cũng nhƣ nâng cao chất lƣợng
khám chữa bệnh, giảm thiểu những rủi ro cho bệnh nhân từ những nguyên nhân
khách quan cũng nhƣ chủ quan (nhân viên y tế, bác sỹ, cơ chế….) đặt ra những yêu
cầu cấp bách cho ngành Y tế nói riêng và toàn xã hội nói chung. Là bên cạnh việc
trang bị thiết bị hiện đại, điều chỉnh về mặt chính sách, thì ứng dụng công nghệ
thông tin trong lĩnh vực khám chữa bệnh là một hƣớng mới của ngành.
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học máy tính, ngoài việc
lƣu trữ các thông tin, ngƣời ta còn có thể xây dựng đƣợc những hệ thống đáp ứng
nhu cầu thực tế, hệ thống này đƣợc gọi là “Hệ chuyên gia”. Trong lĩnh vực trí tuệ
nhân tạo nói chung và hệ chuyên gia nói riêng đã góp phần tạo ra những hệ thống

có khả năng nhƣ trí tuệ của con ngƣời, nhờ đó mà ta có đƣợc những tri thức tiên tiến
để giải quyết những vấn đề phức tạp và đa dạng trong cuộc sống. Hệ chuyên gia có
những ƣu điểm tỏ ra ngày càng hữu hiệu và tiện lợi đáp ứng đƣợc nhu cầu thực tế,
các chƣơng trình hệ chuyên gia ngày càng tỏ ra có tính khả thi cao phù hợp với
nhiều lĩnh vực.
Các chƣơng trình thuộc loại này đã đƣợc phát triển từ các thập kỷ 1960 và
1970, và trở thành ứng dụng thƣơng mại từ thập kỷ 1980. Nhiều hệ chuyên gia đã
đƣợc thiết kế và xây dựng để phục vụ các lĩnh vực khác nhau nhƣ kế toán, y học,
điều khiển tiến trình, dịch vụ tƣ vấn tài chính, tài nguyên con ngƣời, vv..
Trên thế giới đã có rất nhiều hệ chuyên gia đƣợc xây dựng trong ngành Y, vì
sự chuyên môn hóa và tính phức tạp trong kỹ thuật của Y học hiện đại đã khiến cho
các bác sỹ gặp nhiều khó khăn trong việc theo kịp những tiến bộ của phƣơng pháp
chẩn đoán và điều trị. Số lƣợng các chuyên gia đáp ứng đƣợc các yêu cầu này rất
hiếm và phải trả thù lao cao cho công việc của họ, do đó mà các Hệ chuyên gia đã

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


3

đƣợc nhìn nhận nhƣ một cứu cánh. Nhờ có Hệ chuyên gia, mà các bác sỹ ở địa
phƣơng có thể chẩn đoán và điều trị bệnh ở mức độ chuyên gia.
Ở Việt Nam, hệ chuyên gia còn khá mới mẻ và ít đƣợc ứng dụng, nền y học
nƣớc ta đã phát triển rất mạnh theo hƣớng hiện đại, chúng ta có nhiều chuyên gia
giỏi đầu ngành trình độ cấp quốc tế. Tuy nhiên trình độ của đội ngũ y, bác sỹ ở bệnh
viện tuyến quận huyện, xã phƣờng và ở vùng sâu vùng xa còn nhiều bất cập. Để sử
dụng rộng rãi tri thức Y học của các chuyên gia đầu ngành trong việc khám chữa

bệnh thì việc phát triển “Hệ chuyên gia” là một việc cần thiết. Với ƣu điểm của hệ
chuyên gia là có khả năng tái sử dụng cho các mục đích khác nhau, với các lĩnh vực
khác nhau, một cách nhanh chóng và dễ dàng.
Mặt khác, quá trình đào tạo ra một chuyên gia con ngƣời phải mất một
khoảng thời gian và công sức không nhỏ. Các hệ chuyên gia có thể dùng các luật
hay quy tắc một cách nhanh chóng mà không bị nhầm lẫn, nếu trong trƣờng hợp có
quá nhiều quy tắc hay luật thì một chuyên gia con ngƣời không thể xử lý nhanh nhƣ
một hệ chuyên gia đƣợc. Về mặt hiệu quả, rõ ràng một hệ chuyên gia có thể tăng số
lƣợng đƣợc đƣa vào trong hệ và giảm đi các chi phí nhân công trong cùng một thời
điểm. Hệ chuyên gia có tính lâu dài hơn chuyên gia con ngƣời, bởi vì chuyên gia
con ngƣời có thể quên mất các lập luận hay khái niệm nào đó, nhƣng hệ chuyên gia
thì không.
Hệ chuyên gia có thể đóng vai trò là một công cụ hỗ trợ chẩn đoán xử lý
bệnh qua triệu chứng lâm sàng và tra cứu thông tin y khoa. Chúng ta sử dụng các tài
liệu là các phác đồ chẩn đoán, các video clip minh họa đƣợc cung cấp bởi WHO
cùng với cuốn “Chẩn đoán lâm sàng” của B. J Essex để xây dựng kho cơ sở tri
thức.
Theo thống kê trong tất cả mọi lứa tuổi thì trẻ em dƣới 5 tuổi có nguy cơ mắc
bệnh cao nên việc có một hệ chuyên gia để giúp bố mẹ và ngƣời chăm sóc trẻ có thể
dự đoán đƣợc tình trạng sức khoẻ của trẻ thông qua các dấu hiệu, triệu chứng thể
Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


4

hiện ở trẻ và từ đó để đƣa ra quyết định xử lý kịp thời, phù hợp. Ngoài ra hệ chuyên
gia còn có thể giúp cho các cán bộ y tế ở các tuyến cơ sở phát triển những kỹ năng

đặc biệt để xác định một cách kịp thời, chính xác những vấn đề sức khỏe của ngƣời
bệnh đến khám. Ngoài chức năng chính là hỗ trợ chẩn đoán, còn có các chức năng
khác nhƣ hƣớng dẫn điều trị và sử dụng thuốc nhƣ một bác sỹ.
Luận văn xây dựng một “Hệ chuyên gia” hoạt động dựa trên mối quan hệ
giữa triệu chứng lâm sàng, cận lâm sàng với từng loại bệnh, một tập triệu chứng nào
đó kết hợp với các dấu hiệu khác nhƣ nhịp thở, độ tuổi, điều kiện môi trƣờng sống
sẽ cho ra dự đoán về một bệnh nào đó. Hệ chuyên gia sẽ cung cấp cơ chế giúp
ngƣời dùng phát hiện ra bệnh, đó là: Hỗ trợ chẩn đoán bệnh theo cơ chế hỏi đáp
nhập vào từ ngƣời sử dụng từ đó suy ra bệnh.
Với vấn đề nêu trên, luận văn đi tìm hiểu về hệ chuyên gia, cách xây dựng
một hệ chuyên gia và thử nghiệm xây dựng một hệ chuyên gia trợ giúp chẩn đoán
bệnh trẻ em từ 2 tháng đến 5 tuổi.
ận văn theo các chƣơng.
ận văn;
;
tri thức chuyên gia về một số bệnh trẻ em;
ết quả

ớ

;
ợ
ra phƣơng h
ậ

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

ứ

.
.

tnu.edu.vn/

ậ


5

Chương 1
MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ HỆ CHUYÊN GIA
1.1. Khái niệm, vai trò hệ chuyên gia trong đời sống
1.1.1. Khái niệm
Theo E. Feigenbaum: Hệ chuyên gia là một chƣơng trình máy tính thông
minh sử dụng tri thức và các thủ tục suy luận để giải những bài toán tƣơng đối khó
khăn đòi hỏi những chuyên gia mới giải đƣợc.
Hệ chuyên gia là một hệ thống tin học có thể mô phỏng năng lực quyết đoán
và hành động của một chuyên gia (con ngƣời). Hệ chuyên gia là một trong những
lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo nhƣ hình dƣới đây.
Ngoài ra hệ chuyên gia sử dụng các tri thức của những chuyên gia để giải
quyết các vấn đề (bài toán) khác nhau thuộc mọi lĩnh vực.
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 (knowledge base),
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.

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


6

1.1.

ia

Ngƣời sử dụng cung cấp sự kiện là những gì đã biết, đã có thật hay những
thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận đƣợc những câu trả lời là những lời
khuyên hay những gợi ý đúng đắn.
Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trƣng cho một lĩnh vực vấn đề nào đó, nhƣ y học,
tài chính, khoa học hay công nghệ, v. v..., mà không phải cho bất cứ một lĩnh vực
vấn đề nào.
Tri thức chuyên gia để giải quyết một vấn đề đặc trƣng đƣợc gọi là lĩnh vực
tri thức.

1.2. Cơ sở

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 cách chữa trị.
1.1.2. Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia
Cho đến nay, hàng trăm hệ chuyên gia đã đƣợc xây dựng và đã đƣợc báo cáo
thƣờng xuyên trong các tạp chí, sách, báo và hội thảo khoa học. Ngoài ra còn các hệ
chuyên gia đƣợc sử dụng trong các công ty, các tổ chức quân sự mà không đƣợc

công bố vì lý do bảo mật.
Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


7

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu

/>

8

Bảng 1.1. Liệt kê một số lĩnh vực ứng dụng của các hệ chuyên gia
Lĩnh vực

Ứng dụng

Cấu hình

Tập hợp những thành phần của một hệ thống theo cách riêng

Chẩn đoán

Lập luận dựa trên những chứng cứ quan sát đƣợc

Truyền đạt

Dạy học kiểu thông minh sao cho sinh viên có thể hỏi

Giải thích

Giải thích những dữ liệu thu nhận đƣợc

Kiểm tra

So sánh dữ liệu thu lƣợm đƣợc với chuyên môn để đánh giá

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.

1.2. Cơ sở tri thức, đặc trưng, cấu trúc của hệ chuyên gia
1.2.1. Cơ sở tri thức
Cơ sở tri thức là tập hợp các tri thức liên quan đến vấn đề mà chƣơng trình

quan tâm giải quyết. Cơ sở tri thức chứa các sự kiện, các luật, các khái niệm, các
quan hệ… đƣợc biểu diễn thích hợp dùng cho động cơ suy diễn sử dụng. Các dạng
biểu diễn tri thức phổ biến là mô hình đối tƣợng – thuộc tính – giá trị, mô hình luật
dẫn, mô hình mạng ngữ nghĩa, mô hình frame và mô hình logic.
Cơ sở tri thức còn bao gồm các phần tử tri thức, thông thƣờng đƣợc gọi là
luật và đƣợc tổ chức nhƣ một cơ sở dữ liệu. Cơ sở tri thức còn đƣợc gọi là bộ nhớ
sản xuất trong hệ chuyên gia. Trong một cơ sở tri thức, ngƣời ta thƣờng phân biệt
hai loại tri thức là tri thức phán đoán và tri thức thực hành.
Các tri thức phán đoán thƣờng mô tả tình huống đã đƣợc thiết lập hoặc sẽ
đƣợc 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 đƣợc thiết lập trong lĩnh vực đang
xét. Các tri thức thực hành thƣờng đƣợc thể hiện bới các biểu thức dễ hiểu và dễ
triển khai thao tác đối với ngƣời sử dụng.

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


9

1.2.1.1.

ri thức

Tri thức hay kiến thức bao gồm những dữ kiện, thông tin, sự mô tả, hay kỹ
năng có đƣợc nhờ trải nghiệm hay thông qua giáo dục. Trong tiếng Việt, cả "tri" lẫn
"thức" đều có nghĩa là biết. Tri thức có thể chỉ sự hiểu biết về một đối tƣợng về mặt
lý thuyết hay thực hành. Nó có thể ẩn tàng, chẳng hạn những kỹ năng hay năng lực

thực hành, hay tƣờng minh, nhƣ những hiểu biết lý thuyết về một đối tƣợng, nó có
thể ít nhiều mang tính hình thức hay có tính hệ thống. Mặc dù có nhiều lý thuyết về
tri thức, nhƣng hiện không có một định nghĩa nào về tri thức đƣợc tất cả mọi ngƣời
chấp nhận.
1.2.1.2. Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia
Có

đặc trƣng :
Hiệu quả cao: Khả năng trả lời với mức độ tinh thông bằng hoặc cao
hơn so với chuyên gia (ngƣời) trong cùng lĩnh vực.
Thời gian trả lời thỏa đáng : thời gian trả lời hợp lý, bằng hoặc nhanh
hơn so với chuyên gia con ngƣời để đi đến cùng một quyết định.
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 bƣớc suy luận một các dễ hiểu
và nhất quán, không bí ẩn.

Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


1
0

1.3

Ƣu điểm của hệ chuyên gia
Phổ cập: Là sản phẩm chuyên gia và phát triển không ngừng với hiệu

quả sử dụng cao.
Giá thành giảm.
Ít 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. Nếu
là con ngƣời có thể mỏi mệt, nghỉ ngơi hay vắng mặt.
Đa lĩnh vực: Hệ chuyên gia đƣợc sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau và đƣợc khai thác đồng thời trong bất kể thời gian nào.
Có độ tin cậy cao.
Với khả năng giảng giải tốt: Với câu trả lời sát thực, rõ ràng, chi tiết
và dễ hiểu.
Với tốc độ nhanh, tính ổn định cao trong mọi tình huống. Có thể truy
cập nhƣ một cơ sở dữ liệu thông minh.
Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/


1
1

1.2.1.3. Các loại tri thức thường gặp
Tri thức tồn tại dƣới hai dạng cơ bản là tri thức định lƣợng và tri thức định
tính. Tri thức định lƣơng thƣờng gắn với các loại kinh nghiệm khác nhau, tri thức
định tính đƣợc chia làm 3 loại là tri thức mô tả, tri thức thủ tục và tri thức điều
khiển.
Tri thức thủ tục : cho ta những phƣơng pháp cấu trúc tri thức, ghép nối và
suy diễn các tri thức mới từ những tri thức đã có. Các tri thức loại này tạo nên cơ sở
của kỹ nghệ xử lý tri thức.

Ngoài ra tri thức thủ tục còn diễn tả cách giải quyết một vấn đề, quy trình xử
lý các công việc, lịch trình tiến hành các thao tác… Các dạng của tri thức thủ tục là
luật, các chiến lƣợc, các lịch trình.
Một số thủ tục tri thức cơ bản:
Tổng hợp tri thức: suy diễn, quy diễn, quy nạp.
Học tự động: 2 cách suy diễn logic thƣờng đƣợc sử dụng trong các hệ thống
A, A B
, nghĩa là nếu A đúng, A suy ra B thì A cũng đúng.
B
B, A B
, nghĩa là nếu B sai, A suy ra B thì A cũng sai.
A

là: Modus Ponens
Mudus Tollens

Tri thức mô tả: Cho những thông tin về một sự kiện, hiện tƣợng hay quá
trình mà không đƣa ra thông tin về cấu trúc bên trong cũng nhƣ phƣơng pháp sử
dụng bên trong của tri thức đó. Nó còn là một khẳng định về một sự kiện, hiện
tƣợng hay một khái niệm nào đó trong một hoàn cảnh không gian hoặc thời gian
nhất định đƣa ra nhận giá trị đúng hay sai.
Ngoài ra các tri thức mô tả còn cho phép miêu tả các mối liên hệ, các ràng
buộc giữa các đối tƣợng, các sự kiện và các quá trình.
1. Tri thức Meta: Là tri thức của tri thức. Tri thức Meta dùng mô tả rõ
hơn cho tri thức đã có. Các chuyên gia dùng tri thức Meta để tăng
Số hóa bởi Trung tâm Học
liệu

tnu.edu.vn/

hiệu quả các giải quyết vấn đề bằng cách hƣớng lập luận về miền tri
thức có khả năng hơn cả.
2. Tri thức may rủi: Diễn tả luật may rủi hay cung cách may rủi để dẫn
dắt quá trình lập luận. Tri thức may rủi không đảm bảo tính khoa học,
tính chính xác, tri thức may rủi xuất phát từ kinh nghiệm tri thức giải
quyết vấn đề trong quá khứ.
3. Tri thức cấu trúc: Diễn tả cấu trúc của tri thức, trong hệ chuyên gia nó
thể hiện cách tổ chức tri thức và mô hình về các tri thức.
4. Tri thức heuristic: Là tri thức nông cạn do không đảm bảo hoàn toàn
chính xác hoặc tối ƣu theo một nghĩa nào đó về cách giải quyết vấn
đề. Tri thức heuristic thƣờng đƣợc coi là một mẹo nhằm dẫn dắt quá
trình lập luận.
1.2.2. Cấu trúc của một hệ chuyên gia
1.2.2.1. Bộ thu nạp tri thức
Làm nhiệm vụ thu nhận tri thức từ chuyên gia con ngƣời và cả ngƣời sử
dụng thông qua các câu hỏi và yêu cầu của họ, sau đó lƣu trữ vào cơ sở tri thức của
máy.
1.2 2.2. Mô tơ suy diễn
Mô tơ suy diễn làm việc dựa trên các sự kiện trong bộ nhớ làm việc và tri
thức về lĩnh vực trong cơ sở tri thức để rút ra thông tin mới. Một cách cụ thể hơn,
mô tơ suy diễn áp dụng tri thức cho việc giải quyết các bài toán thực tế, về căn bản
nó là trình thông dịch cho cơ sở tri thức.
Tiếp cận của đề tài là sử dụng quá trình suy diễn tiến bằng cách áp dụng tập
luật nhận dạng đƣợc xây dựng từ trƣớc để phát hiện bệnh đã biết. Ngoài ra còn sử
dụng suy diễn lùi để khám phá các luật tiềm ẩn trong cơ sở tri thức (dữ liệu) để tìm


bệnh mới mà con ngƣời mắc phải, các triệu chứng bệnh trong quá trình suy diễn
tiến phát hiện.

1.2.2.3. Bộ giải thích
Là khả năng giải thích cho các suy luận trong hệ chuyên gia. Bộ giải thích
dùng giải thích các hoạt động của hệ khi có yêu cầu của ngƣời sử dụng sao cho đạt
yêu cầu câu hỏi và đi đến kết luận.
1.2.2.4. Giao diện người máy
Là tƣơng tác giữa hệ chuyên gia và ngƣời sử dụng theo ngôn ngữ tự nhiên.
Nhận các thông tin từ ngƣời dùng (các câu hỏi, các yêu cầu về lĩnh vực) rồi trả lời
các câu hỏi, đạt đƣợc độ tin cậy cao về các ý kiến chuyên gia.
1.2.2.5. Cơ sở tri thức
Lƣu trữ, biểu diễn các tri thức trong lĩnh vực mà hệ đảm nhận để làm cơ sở
cho các hoạt động của hệ. Trong hệ chuyên gia xây dựng cơ sở tri thức chính là xây
dựng các sự kiện và các luật.
Để thực hiện đƣợc các công việc của các thành phần trong cấu trúc của hệ
chuyên gia thì phải có một hệ điều khiển để quản lý và tạo lập, tích lũy tri thức cho
lĩnh vực mà hệ chuyên gia đó đảm nhận và ta gọi đó là “Hệ quản trị cơ sở tri thức”.
Hệ quản trị cơ sở tri thức thực chất là quản lý và điều khiển các công việc của bộ
thu nạp tri thức, bộ giải thích, mô tơ suy diễn và đảm đƣợc các yêu cầu sau:
Giảm dƣ thừa tri thức, dữ liệu.
Tính nhất quán và phi mâu thuẫn của tri thức.
Tính toàn vẹn và an toàn.
Giải quyết các vấn đề cạnh tranh.
Biết chuyển đổi tri thức.
Ngôn ngữ xử lý tri thức.


1.2.3. Tách biệt giữa tri thức và mô tơ suy diễn
1.2.3.1. Cơ sở tri thức và mô tơ suy diễn
Các đặc tính hệ chuyên gia là tách biệt giữa tri thức và mô tơ suy diễn, cở sở
tri thức và mô tơ suy diễn đƣợc tách rời, phân tách cở sở tri thức và mô tơ suy diễn
có giá trị trong hệ chuyên gia để đảm bảo tính độc lập trong việc mã hóa tri thức và

việc xử lý tri thức đó
Việc phân biệt hai loại tri thức, ngƣời ta nói máy suy diễn là công cụ triển
khai các cơ chế tổng quát để tổ hợp các tri thức phán đoán và các tri thức thực hành.
Hình sau đây mô tả quan hệ giữa máy suy diễn và cơ sở tri thức.

Hình 1.4.

1.2.3.2. Phân tách tri thức ra khỏi động cơ suy luận
Phân tách tri thức ra khỏi động cơ suy diễn để tạo điều kiện biểu diễn tri thức
một cách tự nhiên hơn.
1.2.3.3. Cơ sở tri thức được tách biệt khỏi cấu trúc điều khiển cấp thấp
Cơ sở tri thức đƣợc tách biệt khỏi cấu trúc điều khiển cấp thấp của chƣơng
trình, những ngƣời phát triển hệ chuyên gia có thể tập trung một cách trực tiếp vào
việc nắm bắt và tổ chức giải quyết vấn đề hơn là việc thực hiện các tri tiết trong việc
cài đặt máy tính.


1.2.3.4. Sự tách biệt và thay đổi một phần cơ sở tri thức
Sự tách biệt cho phép thay đổi một phần cơ sở tri thức mà không ảnh hƣởng
lớn đến các phần khác của chƣơng trình. Sự tách biệt này cho phép một phần mềm
điều khiển và giao tiếp có thể sử dụng cho nhiều hệ thống khác nhau.
1.2.4. Tri thức chuyên gia
Chuyên gia là ngƣời có đầy đủ kỹ năng, kiến thức sâu về một lĩnh vực nào
đó (một người có thể làm những việc mà người khác ít khả năng làm được).
Nhƣ vậy tri thức chuyên gia là một dạng tri thức đã đƣợc tổng hợp từ nhiều
chuyên gia trong một lĩnh vực nào đó sau đó đƣợc tổng hợp mã hóa đƣa vào một cơ
sở tri thức và sử dụng máy tính để thực hiện các công việc trong một lĩnh vực hẹp ở
mức tƣơng tự nhƣ một ngƣời chuyên gia. Tri thức chuyên gia chính là các hệ luật.
Tri thức chuyên gia có đặc điểm nổi bật là khả năng thu thập tri thức. Tri
thức bao gồm tri thức về lĩnh vực và tri thức kĩ năng giải quyết vấn đề. Các tri thức

thu đƣợc từ chuyên gia không nhất thiết phải là các ý tƣởng sáng chói hay độc đáo
mà đặc biệt và sâu về lĩnh vực cụ thể.

1.3. Các phương pháp biểu diễn tri thức
1.3.1. Thể hiện tri thức
Thể hiện tri thức bằng cặp ba Đối tƣợng – Thuộc tính – Giá trị. Tri thức con
ngƣời thƣờng dùng các sự kiện là nền tảng cơ bản, sự kiện là tri thức mô tả.
Trong hệ chuyên gia các sự kiện dùng để mô tả các phần luật, khung hay
mạng ngữ nghĩa hoặc dùng mô tả quan hệ các cấu trúc phức tạp. Một sự kiện có thể
dùng để gán một giá trị riêng cho một đối tƣợng.
Các sự kiện nhận một hay nhiều giá trị, các thuộc tính của đối tƣợng đƣợc
mô tả nhận một giá trị thì các sự kiện đó đƣợc gọi sự kiện nhận đơn giá trị, những
thuộc tính của đối tƣợng đƣợc mô tả nhận nhiều giá trị thì các sự kiện đó đƣợc gọi
sự kiện nhận đa giá trị.


1.3.2. Thể hiện các sự kiện không chắc chắn
Trong hệ chuyên gia các sự kiện thƣờng không khẳng định chính xác tính
đúng sai và với độ chắc chắn tuyệt đối. Đối với sự kiện chắc chắn ngƣời ta không
hoàn toàn biết rõ, không có bảo đảm một sự kiện nào đúng, vì vậy ngƣời ta sử dụng
khái niệm “Mức độ tin cậy” vào sự kiện.
Các sự kiện mờ, trong thực tế cho ta thấy rằng thể hiện các vấn đề của thế
giới thực đôi khi sử dụng thuật ngữ nhập nhằng ví dụ: anh ấy cao là không rõ ràng
vì không khẳng định cao có ý nghĩa gì. Các thuật ngữ nhập nhằng đƣợc sử dụng
trong tập mờ. Sử dụng tập mờ đối với chiều cao của con ngƣời:
Tập mờ “Thấp”: <1. 45 m.
Tập mờ “TB”: Từ 1. 45 – 1. 45 m.
Tập mờ “Cao”: >1. 65 m.
1.3.3. Thể hiện tri thức nhờ các luật
Các sự kiện đƣợc cung cấp có ý nghĩa rất lớn đối với hoạt động của hệ

chuyên gia. Các sự kiện này cho phép hệ thống hiểu trạng thái hiện tại của bài toán,
trong quá trình giải bài toán hệ chuyên gia cần thêm các tri thức phụ, tri thức bổ
sung có quan hệ với các sự kiện đã biết từ đó làm tăng thêm hệ thống tri thức, khi
sử dụng thêm tri thức chính là bổ sung thêm các luật.
1.3.3.1. Luật
Là cấu trúc tri thức dùng để liên kết thông tin đã biết với thông tin khác, các
thông tin này có thể đƣợc suy luận để hiểu biết thêm.
1.3.3.2. Cấu trúc của luật
Kết nối một hay nhiều giả thiết trong câu IF với một hay nhiều kết luận trong
câu của THEN.
0

Ví dụ: IF Nhiệt độ <8 c THEN Trẻ em đƣợc nghỉ học.


Đối với hệ thống dựa trên các luật ngƣời ta thu thập tri thức trong một tập và
lƣu vào một cơ sở tri thức của hệ thống, hệ thống này sử dụng các luật cùng với các
thông tin trong bộ nhớ để giải các bài toán.
1.3.3.3. Các dạng tri thức luật.
Các luật thể hiện tri thức có thể đƣợc phân theo loại tri thức luật.
Tri thức luật quan hệ.
Tri thức luật khuyến cáo.
Tri thức luật hƣớng dẫn.
Tri thức luật chiến lƣợc.
Tri thức luật may rủi.
1.3.4. Biểu diễn tri thức trong các hệ chuyên gia
Tri thức của một hệ chuyên gia có thể đƣợc biểu diễn theo nhiều cách khác
nhau. Thông thƣờng ngƣời 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, ngƣời ta còn sử dụng cách biểu diễn tri thức nhờ các sự kiện không
chắc chắn, nhờ bộ ba : đối tƣợng, thuộc tính và giá trị (O-A-V: Object-AttributeValue), nhờ khung,... Tuỳ theo từng hệ chuyên gia, ngƣời ta có thể sử dụng một
cách hoặc đồng thời cả nhiều cách.
1.3.4.1. Biểu diễn tri thức nhờ các luật sản xuất
Hiện nay, hầu hết các hệ chuyên gia đều là các hệ thống dựa trên luật, bởi lý
do nhƣ 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 đƣợc
kết quả.
Tƣơng tự quá trình nhận thức của con ngƣời. Dựa trên các công trình của
Newell và Simon, các luật đƣợc xây dựng từ cách con ngƣời 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 đƣợc 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 thƣờng đƣợc viết dƣới dạng IF THEN. Có hai dạng :
IF < điều kiện > THEN < hành động >, hoặc
IF < điều kiện > THEN < kết luận > DO < hành động >

Tuỳ theo hệ chuyên gia cụ thể mà mỗi luật có thể đƣợc 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 (LHS: Left - Hand -Side), có nội
dung đƣợc gọi theo nhiều tên khác nhau, nhƣ 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
đƣợc gọi là phần phải luật (RHS: Right - Hand -Side).
Ví dụ :
Rule: benh_tchay.
IF
Tchay=’Y’ and Tgian>=14 ngày
THEN
Trẻ bị mất nƣớc, tiêu chảy dài ngày.

Rule: Viem_phoi