041_Hệ chuyên gia ước lượng dự án phần mềm

- 16 -
HỆ CHUYÊN GIA ƯỚC LƯỢNG DỰ ÁN PHẦN MỀM
Nguyễn Ngọc Bảo
MSV: 0122186
Email:

Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Việt Hà

1. Giới thiệu
Ước lượng sớm và chính xác dự án phần
mềm đã và đang là một vấn đề đang được quan
tâm ở Việt Nam cũng như trên thế giới. Khóa
luận này đề xuất một hướng tiếp cận mới cho
ước lượng dự án phần mềm; dựa trên mô hình
lập luận theo kinh nghiệm, Case-Based
Reasoning (CBR). Theo hướng tiếp cận này,
chi phí cho một dự án được ước lượng bằng
cách tìm kiếm các dự án t
ương tự đã hoàn
thành trong quá khứ và hiệu chỉnh chi phí của
các dự án đó cho phù hợp với điều kiện của dự
án mới.
2. Ước lượng dự án phần mềm
Đối với phát triển phần mềm hiện đại, yếu tố
quản lý có vai trò quyết định đến chất lượng
sản phẩm. Trong quản lý dự án, hoạt động đầu
tiên và quan trọng nhất là ước lượng dự án.
Do những đặc điểm riêng của phần mềm,
công việc ước lượng trong phát triển phần mềm
không giống như đối với các lĩnh vực khác. Vì
thế, m

ột số phương pháp đặc thù đã được đề
xuất nhằm nâng cao chất lượng của ước lượng
phần mềm.
Khóa luận này tiến hành khảo sát một số
phương pháp cơ bản đã có trong thực tế. Đó là
phương pháp đánh giá chuyên gia, các mô hình
SLIM, ESTIMACS, COCOMO, COCOMO II.
Kết luận được rút ra là các phương pháp đã có
tuy rất phức tạp nhưng khó áp dụng sớm và
thường có độ tin cậy không cao.
3. Lập luận theo kinh nghiệm
Lập luận theo kinh nghiệm là phương pháp
giải quyết bài toán trên cơ sở tìm kiếm và hiệu
chỉnh lời giải của các bài toán tương tự đã có
trong quá khứ. Phương pháp này có nguồn gốc
từ ngành khoa học nhận thức; phản ảnh một mô
hình tư duy thường thấy ở con người.
Đơn vị tri thức đối với một hệ thống lập luận
theo kinh nghiệm là những ca lập luận (case)
được lưu trữ độc lập. Quá trình giải quyết bài
toán trong lập luân theo kinh nghiệm được thực
hiện theo chu trình “4 lại” gồm 4 bước: 1) Tìm
kiếm lại ca lập luận tương tự; 2) Hiệu chỉnh và
sử dụng lại lời giải đã có; 3) Xem xét lại lời
giải hiệu chỉnh; 4) Lưu lại ca lập luận mới.
Các vấn đề cơ bản cần giải quyết đối vớ
i
một hệ thống lập luận theo kinh nghiệm bao
gồm: phương pháp tổ chức và biểu diễn tri
thức; phương pháp tìm kiếm ca lập luận tương

tự và chiến lược hiệu chỉnh lời giải.
Lập luận theo kinh nghiệm đã được ứng
dụng rộng rãi trong thực tế. Phương pháp này
thích hợp với những bài toán có miền mở, trong
đó mối quan hệ giữa các đối tượ
ng tri thức là
phức tạp và không rõ ràng.
4. Hệ chuyên gia ước lượng dự án phần
mềm
Khóa luận đề xuất một mô hình hệ chuyên
gia ước lượng dự án phần mềm sử dụng lập
luận theo kinh nghiệm. Hệ chuyên gia gồm 6
thành phần là cơ sở tri thức, hệ thống tiền xử lý,
mô tơ suy luận, hệ thống nâng cấp dữ liệu, hệ
thống nâng cấp luật và giao diện; trong đó
thành phần quan trọng nhất là mô tơ suy luận
Các vấn đề cơ bả
n của hệ chuyên gia được
giải quyết như sau
4.1. Cơ sở tri thức
Đơn vị tri thức của hệ chuyên gia là những
dự án cụ thể. Một dự án được biểu diễn thành
hai phần là : đặc tả dự án và kết quả thực hiện.
Đặc tả dự án là một tập các thuộc tính mô tả
dự án. Trong số các thuôc tính dự án, khóa
luận chọn ra 10 thuộc tính gọi là thu
ộc tính chỉ
số để làm thước đo xác định độ tương tự của
các dự án. Có hai loại thuộc tính chỉ số là thuộc
tính kiểu số và thuộc tính kiểu liệt kê. Các

thuộc tính không phải chỉ số chỉ có giá trị lưu
trữ và tạo nên yếu tố ngữ cảnh cho dự án.
- 17 -
Kết quả thực hiện là những giá trị cần ước
lượng cho một dự án mới. Trong phạm vi khóa
luận, các giá trị cần ước lượng là: thời gian thực
hiện dự án, chi phí, số lập trình viên và nỗ lực
(effort). Các giá trị này được ước lượng độc lập
với nhau.
Trong mô hình hệ chuyên gia đề xuất, các
dự án được lưu trữ độc lập, không có sự ràng
buộc lẫn nhau.
4.2. Tìm ki
ếm
Tìm kiếm dự án tương tự là bước quan trọng
nhất trong quá trình ước lượng. Để có thể tìm
kiếm được dự án thích hợp cần xác định được
một phương pháp tính độ tượng tự giữa hai dự
án. Khóa luận đề xuất sử dụng phương pháp
“gần nhất mở rộng” để tính độ tương tự.
Phương pháp này gồm hai bước: tính độ tuơng
tự từ
ng thuộc tính và tính độ tương tự dự án.
Độ tương tự của các thuộc tính kiểu số được
tính qua các hàm toán học và độ tương tự của
các thuộc tính kiểu liệt kê được xác định bằng
cách tham chiểu đến một bảng độ tương tự cho
trước.
Từ đó, độ tương tự dự án được tính theo
công thức sau:

10
1
10
1
(.,.) '
(, )
'
s iti i
i
ts
i
i
sim P a P a
SIM P P
δ
δ
=
=
×
=
∑
∑

trong đó
(,)
s t
SIM P P
là độ tương tự giữa hai
dự án
P

s
và P
t
và S; . , .
s iti
P aPa là thuộc tính thứ
i của hai dự án;

i
sim
là hàm tính độ tương tự
của thuộc tính
i,
'
i
δ
là một trọng số mở rộng.
4.3. Hiệu chỉnh kết quả
Sau khi tìm được các dự án tương tự, hệ
thống phải hiệu chỉnh kết của của các dự án cũ
cho phù hợp với hoàn cảnh mới. Quá trình hiệu
chỉnh gồm hai bước là hiệu chỉnh thống kê và
hiệu chỉnh theo luật
Hiệu chỉnh thống kê chọn ra k dự án tương
tự nhất và ước l
ượng theo công thức:
1
1
(,)
(,)

k
s ti
i
s
k
st
i
SIM P P r
r
SIM P P
=
=
×
=
∑
∑

trong đó r là kết quả thực hiện của các dự án.
Hiệu chỉnh theo luật hiệu chỉnh kết quả ước
lượng của hiệu chỉnh thống kê dựa trên những
luật cho trước. Một cách tổng quát, các luật này
có dạng
*
12
( , ,...) ( ( ))
ii
cond cond r ada r⇒=
với r
*
và r là kết quả hiệu chỉnh theo luật và

kết quả hiệu chỉnh thống kê; cond
i
là các biểu
thức logic điều kiện; ada là hàm hiệu chỉnh.
5. Thực nghiệm
Để kiểm nghiệm mô hình hệ chuyên gia đề
xuất, khóa luận xây một hệ thống thực nghiệm.
Hệ thống này được thiết kế theo mô hình hướng
đối tượng, cài đặt bằng ngôn ngữ Java. Cơ sở
dự án được lưu trữ dưới dạng file XML.
Hai thực nghiệm được tiến hành trên một cơ
sở dự án gồm 20 dự án đã hoàn thành.
Thực nghiệm 1 kiểm nghiệm khả nă
ng ước
lượng của mô hình bằng cách ước lượng 5 dự
án mới, được lựa chọn tương đối ngẫu nhiên.
Kết quả cho thấy 4/5 trường hợp là phù hợp với
đánh giá trực quan.
Thực nghiệm 2 khảo sát vai trò khác nhau
của các thuộc tính đối với kết quả ước lượng
bằng cách thay đổi một số thuộc tính của dự án
đầu vào. Kết quả thu được cho thấy các thuộc
tính khác nhau sẽ có vai trò khác nhau đối với
kết quả ước lượng.
6. Kết luận
Khóa luận đã đề xuất một phương pháp ước
lượng dự án phần mềm mới sử dụng lập luận
theo kinh nghiệm (CBR). Các vấn đề được thảo
luận chi tiết là biểu diễn dự án, tìm kiếm dự án
tương tự và hiệu chỉnh kết quả thực hiện cũ.

Thực nghiệm cho thấy kết quả ước lượng là có
thể chấp nhận
được.
Điểm hạn chế đối với mô hình đề xuất là
chưa sát với thực tế phát triển phần mềm.
Trong tương lai, các vấn đề như lựa chọn thuộc
tính chỉ số, phép tính độ tương tự... sẽ được tìm
hiểu một cách có hệ thống hơn. Ngoài ra, hệ
thống thực nghiệm cũng cần được mở rộng
thành một CASE tool ứng dụng vào thự
c tế.
Tài liệu tham khảo
[1] Ian Watson, Applying case-based
reasoning: Techniques for enterprise
systems, Morgan Kaufmann Publishers,
1997.
[2] Walker Royce, Software project
management a unified framework, 1998.