Xây dựng hệ thống hỗ trợ tư vấn hướng nghiệp tại trường thpt nguyễn huệ tỉnh quảng nam

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRẦN VĂN CHƢƠNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG
HỖ TRỢ TƢ VẤN HƢỚNG NGHIỆP
TẠI TRƢỜNG THPT NGUYỄN HUỆ
TỈNH QUẢNG NAM

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Đà Nẵng - Năm 2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRẦN VĂN CHƢƠNG

XÂY DỰNG HỆ THỐNG
HỖ TRỢ TƢ VẤN HƢỚNG NGHIỆP
TẠI TRƢỜNG THPT NGUYỄN HUỆ
TỈNH QUẢNG NAM
Chuyên ngành: Hệ thống thông tin
Mã số: 60.48.01.04

LUẬN VĂN THẠC SĨ HỆ THỐNG THÔNG TIN

Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: PGS.TS. Vo Trung Hung

Đà Nẵng - Năm 2016


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.TS. Võ Trung Hùng.
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

Trần Văn Chƣơng


MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
1. Tính cấp thiết của đề tài ......................................................................... 1
2. Mục tiêu nghiên cứu .............................................................................. 3
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ......................................................... 3
4. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................... 4
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài .............................................. 4
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu ............................................................... 4
CHƢƠNG 1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................. 6
1.1. HỆ CHUYÊN GIA ....................................................................................... 6
1.1.1. Khái niệm ......................................................................................... 6
1.1.2. Đặc trƣng và ƣu điểm của hệ chuyên gia ........................................ 7

1.1.3. Kiến trúc tổng quát của hệ chuyên gia .......................................... 10
1.1.4. Biểu diễn tri thức trong hệ chuyên gia .......................................... 13
1.1.5. Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia .......................................... 14
1.1.6. Hệ chuyên gia dựa trên luật ........................................................... 17
1.2. LÝ THUYẾT CHỌN NGHỀ NGHIỆP ...................................................... 21
1.2.1. Lý thuyết cây nghề nghiệp ............................................................. 21
1.2.2. Lý thuyết mật mã Holland ............................................................. 23
KẾT LUẬN CHƢƠNG 1 ................................................................................... 27
CHƢƠNG 2. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................ 28
2.1. TƢ VẤN HƢỚNG NGHIỆP CHO HỌC SINH PHỔ THÔNG .............. 28
2.2. MÔ TẢ HỆ THỐNG HỖ TRỢ TƢ VẤN TUYỂN SINH ......................... 29
2.2.1. Mô tả hiện trạng về trƣờng THPT Nguyễn Huệ .......................... 29
2.2.2. Mô tả hệ thống hỗ trợ tƣ vấn hƣớng nghiệp ................................. 31
2.2.3. Bài toán tƣ vấn hƣớng nghiệp ....................................................... 31


2.2.4. Mơ hình đề xuất ............................................................................. 32
2.3. PHÂN TÍCH, THIẾT KẾ HỆ THỐNG ...................................................... 37
2.3.1. Phân tích lý thuyết nghề nghiệp .................................................... 37
2.3.2. Biểu đồ lớp ..................................................................................... 44
2.3.3. Biểu đồ hoạt động .......................................................................... 46
2.3.4. Biểu đồ ca sử dụng......................................................................... 47
KẾT LUẬN CHƢƠNG 2 ................................................................................... 48
CHƢƠNG 3. XÂY DỰNG VÀ KIỂM THỬ HỆ THỐNG ......................... 49
3.1. LỰA CHỌN CÔNG CỤ PHÁT TRIỂN ..................................................... 49
3.2. XÂY DỰNG HỆ THỐNG .......................................................................... 49
3.2.1. Cách xây dựng tập luật .................................................................. 49
3.2.2. Cách xây dựng bộ máy suy diễn ................................................... 73
3.2.3. Xây dựng các chức năng ................................................................ 74
3.3. KẾT QUẢ KIỂM THỬ ............................................................................... 75

3.3.1. Giao diện màn hình chính ............................................................. 75
3.3.2. Một số chức năng dành cho quản trị viên ..................................... 77
3.3.3. Một số chức năng dành cho chuyên gia ........................................ 78
3.3.4. Giao diện màn hình tƣ vấn............................................................. 79
3.3.5. Đánh giá kết quả chƣơng trình ...................................................... 82
KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................... 83
TÀI LIỆU THAM KHẢO
QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI (luận văn)


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
TIẾNG VIỆT
CĐ

Cao đẳng

CSDL

Cơ sở dữ liệu

CSTT

Cơ sở tri thức

ĐH

Đại học

GDHN

Giáo dục hƣớng nghiệp

HCG

Hệ chuyên gia

HĐGDNPT

Hoạt động giáo dục nghề phổ thông

HLS

Hệ luật sinh

HS

Học sinh

KT

Kỹ thuật

LTCNN

Lý thuyết cây nghề nghiệp

LTMM

Lý thuyết mật mã

NC

Nghiên cứu

NPT

Nghề phổ thông

NT

Nghệ thuật

NV

Nghiệp vụ

QL

Quản lý

SV

Sinh viên

TC

Trung cấp

TCCN

Trung cấp chuyên nghiệp

THCS

Trung học cơ sở

THPT

Trung học phổ thông

TVHN

Tƣ vấn hƣớng nghiệp

XH

Xã hội


TIẾNG ANH
DW

Data Warehourse

ES

Expert System

PHP

Personal Home Page (hay Hypertext
PreProcessor)
Realistic-Investigate-Artistic-SocialEnterissing- Conventional

RIASEC


DANH MỤC CÁC BẢNG

Số hiệu

Tên bảng

Trang

1.1.

Bảng so sánh giữa chuyên gia con ngƣời và HCG

7

2.1.

Danh sách các nhóm ngành nghề trong hệ thống tƣ vấn

34

2.2.

Bảng tóm tắt 6 nhóm tính cách/môi trƣờng làm việc

39


DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

Trang

1.1.

Những thành phần cơ bản của một HCG

10

1.2.

Kiến trúc HCG theo J. L. Ermine

12

1.3.

Kiến trúc HCG theo C. Ernest

13

1.4.

Kiến trúc HCG theo E. V. Popov

13

1.5.

Lƣợc đồ biểu diễn tri thức

14

1.6.

Quy trình hoạt động của Recognize-Action

18

1.7.

Kiến trúc HCG dựa trên luật

20

1.8.

Mơ hình LTCNN

22

1.9.

Mơ hình lục giác Holland

25

2.1.

Mơ hình tổng thể hệ thống

32

2.2.

Biểu đồ lớp cho hệ hỗ trợ TVHN tại trƣờng

46

2.3.

Biểu đồ hoạt động – Tƣ vấn dựa trên lý thuyết nghề

47

2.4.

Biểu đồ ca sử dụng – mức tổng quát

47

2.5.

Biểu đồ ca sử dụng phân rã – dành cho học sinh

47

3.1.

Giao diện màn hình chính

75

3.2.

Giao diện màn hình quản trị

76

3.3.

Giao diện màn hình chuyên gia

76

3.4.

Giao diện màn hình thêm tài khoản ngƣời dùng mới

77

3.5.

Giao diện thêm thông tin ngành mới

78

3.6.

Giao diện sửa thông tin ngành

78

3.7.

Giao diện thêm 1 luật mới

79

3.8.

Giao diện sửa thông tin luật

79

3.9.

Giao diện màn hình tƣ vấn dựa trên LTCNN

80

3.10.

Xem gợi ý các nhóm ngành trong tƣ vấn

81

3.11.

Giao diện màn hình tƣ vấn dựa trên LTMM Holland

81

3.12.

Xem gợi ý các nhóm ngành trong tƣ vấn

82


1

MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Trong những năm gần đây, công tác tƣ vấn hƣớng nghiệp đã giúp cho
thanh thiếu niên chọn đƣợc nghề phù hợp. Nhờ đó thanh thiếu niên có thể
phát huy khả năng làm việc, khả năng sáng tạo, góp phần nâng cao chất
lƣợng cuộc sống, hạn chế nạn thất nghiệp, giảm bớt gánh nặng cho xã hội,
tránh lãng phí về đào tạo và sử dụng lao động hợp lý.
Việt Nam có cơ cấu dân số tƣơng đối trẻ, đây là một thế mạnh rất lớn
để thực hiện mục tiêu “cơng nghiệp hóa – hiện đại hóa” dựa trên lợi thế và

tiềm năng của nguồn nhân lực. Để chọn đƣợc cho mình một cơng việc ổn
định và phù hợp để sinh sống và phát triển là một việc khơng dễ. Trên thực
tế, có rất nhiều ngƣời phải thất nghiệp hay phải làm việc không đúng với
chuyên môn là khá phổ biến, không cảm thấy hứng thú và muốn gắn bó
với nghề nghiệp mà mình đã chọn. Điều này đã gây nên sự lãng phí nhân lực
rất lớn và phân bố nhân lực không hợp lý.
Theo thống kê của Tổng cục thống kê, lực lƣợng lao động từ 15 tuổi trở
lên của cả nƣớc ƣớc tính đến thời điểm 01/4/2016 là 54,4 triệu ngƣời. Trong
đó lao động 15 tuổi trở lên có việc làm trong quý I năm 2016 ƣớc tính
chỉ 53,3 triệu ngƣời. Nhƣ vậy tỷ lệ thất nghiệp trong độ tuổi lao động của
quý I/2016 ƣớc tính là 2,23%. Riêng số ngƣời thất nghiệp trong độ tuổi lao
động có trình độ Đại học trở lên chiếm 3,96% tổng số ngƣời thất nghiệp [9].
Quảng Nam là một trong hai tỉnh đƣợc tổ chức VVOB (Cơ quan Hợp tác
phát triển và Hỗ trợ kĩ thuật vùng Fla - măng, Vƣơng quốc Bỉ - là một tổ chức
hoạt động trong lĩnh vực giáo dục, góp phần nâng cao chất lƣợng giáo dục
Việt Nam) chọn để thực hiện các nội dung Giáo dục hƣớng nghiệp qua Hoạt
động giáo dục nghề phổ thông theo quy định của Bộ Giáo dục và Đào tạo.


2
Trƣờng THPT Nguyễn Huệ là một trong những trƣờng THPT của Quảng
Nam hàng năm đã xây dựng kế hoạch và tổ chức hoạt động giáo dục hƣớng
nghiệp theo các quy định trên. Ngồi ra, hằng năm nhà trƣờng cịn liên kết với
các trƣờng đại học, cao đẳng, trung cấp chuyên nghiệp tổ chức tƣ vấn cho học
sinh lớp 12 về chọn ngành chọn nghề trƣớc khi các em làm hồ sơ thi tuyển
hoặc xét tuyển vào các trƣờng đại học, cao đẳng.
Tuy có nhiều cố gắng để tổ chức các hoạt động giáo dục hƣớng nghiệp
nhƣng nhà trƣờng vẫn còn gặp nhiều khó khăn, một số tồn tại cần đƣợc
nghiên cứu để khắc phục nhƣ: cơ sở vật chất còn thiếu, tƣ liệu dành cho học
sinh gần nhƣ khơng có. Việc tổ chức cho học sinh tham quan các cơ sở sản

xuất, các xí nghiệp, nhà máy liên quan đến một số ngành nghề tại địa phƣơng
chƣa thực hiện đƣợc nhiều do khơng có kinh phí và thời gian để tổ chức. Một
bộ phận học sinh chƣa ý thức đúng về việc tham gia hoạt động giáo dục
hƣớng nghiệp nên còn xem nhẹ hoạt động này, hậu quả là lúng túng khi chọn
ngành chọn nghề, chọn nghề không phù hợp với khả năng, sở thích, cá tính
của bản thân, khơng xác định đƣợc giá trị nghề nghiệp và nhu cầu của xã hội
về nghề mình chọn. Việc tƣ vấn nghề và chọn trƣờng cho học sinh cịn mang
tính mùa vụ, chƣa đƣợc thực hiện thƣờng xuyên, liên tục. Một số tác động bất
lợi từ bên ngoài nhƣ sinh viên nhiều ngành nghề sau khi đƣợc đào tạo, tốt
nghiệp ra trƣờng khơng có việc làm, hiện tƣợng “thừa thầy thiếu thợ” đang
diễn ra phổ biến, có tính chất ngày càng gay gắt, tạo nên những bức xúc trong
xã hội nên ảnh hƣởng không nhỏ đến tâm lý chọn ngành chọn nghề của học
sinh phổ thông.
Với thực tế nêu trên, bản thân tơi đã có nhiều suy nghĩ làm sao để nâng
cao hiệu quả của giáo dục hƣớng nghiệp, gây chuyển biến nhận thức, giúp các
em học sinh của Trƣờng THPT Nguyễn Huệ nói riêng và học sinh THPT nói
chung có đƣợc những nhận thức đúng đắn về nghề nghiệp mình gắn bó trong


3
tƣơng lai thơng qua việc tham gia tích cực các hoạt động hƣớng nghiệp khi
đang ngồi trên ghế nhà trƣờng phổ thơng. Chính vì vậy, tơi quyết định chọn
đề tài: “Xây dựng hệ thống hỗ trợ tư vấn hướng nghiệp tại Trường THPT
Nguyễn Huệ Tỉnh Quảng Nam”. Trong đề tài này, tôi đề xuất giải pháp ứng
dụng hệ chuyên gia để xây dựng hệ thống hỗ trợ tƣ vấn hƣớng nghiệp trực
tuyến giúp các em học sinh có thể định hƣớng đƣợc ngành nghề phù hợp sau
này, góp một phần nhỏ cho xã hội, phát triển nền kinh tế, giảm tỉ lệ nạn
thất nghiệp.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu và xây dựng hệ chuyên gia ứng dụng trong lĩnh vực hỗ trợ tƣ

vấn hƣớng nghiệp học sinh trung học phổ thông.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu
- Học sinh Trƣờng trung học phổ thông Nguyễn Huệ, Quảng Nam.
- Cơ sở lý thuyết về kho dữ liệu tri thức, hệ chuyên gia, hoạt động lý
thuyết và tƣ vấn nghề nghiệp, ngơn ngữ lập trình mã nguồn mở PHP, một số
bài báo và luận văn tốt nghiệp khóa trƣớc.
Phạm vi nghiên cứu
- Số liệu đƣợc thu thập từ học sinh Trƣờng trung học phổ thông Nguyễn
Huệ, Quảng Nam.
- Tập trung nghiên cứu cách tạo cách tập luật, lƣu trữ tri thức vào cơ sở
dữ liệu, cách biểu diễn cũng nhƣ cơ chế suy diễn từ tri thức có sẵn để đƣa vào
các tƣ vấn phù hợp cho học sinh. Bên cạnh đó, đề tài chỉ gói gọn phạm vi tìm
hiểu những tồn tại, bất cập trong tƣ vấn hƣớng nghiệp tại Trƣờng trung học
phổ thông Nguyễn Huệ để từ đó xây dựng một hệ thống hỗ trợ tƣ vấn theo mơ
hình kiến trúc của hệ chun gia.


4
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Để đạt đƣợc những yêu cầu trên, tơi sử dụng chủ yếu hai phƣơng pháp
chính là phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu và phƣơng pháp thực nghiệm.
Phương pháp nghiên cứu tài liệu: Tôi sử dụng phƣơng pháp này trong
nghiên cứu các tài liệu về cơ sở lý thuyết: hệ chuyên gia, cách tạo tập luật; các
tài liệu mô tả một số hệ thống tƣ vấn.
Phương pháp thực nghiệm:
- Tƣ vấn cá nhân.
- Sử dụng phiếu điều tra nhằm làm sáng tỏ thực trạng nhu cầu tƣ vấn
h ƣ ớ n g nghiệp của học sinh trung học phổ thơng và những ngun nhân của
thực trạng đó nhất là học sinh lớp 12.

Từ kết quả khảo sát, tơi tiến hành phân tích các u cầu và thiết kế giải
pháp tƣ vấn hƣớng nghiệp dựa trên hệ chuyên gia. Kết quả hệ thống đƣợc xây
dựng sẽ đƣợc kiểm thử trên máy cục bộ và trên Internet.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
Về khoa học: Đề tài sẽ góp phần thúc đẩy việc nghiên cứu các mơ hình
kiến trúc hệ chun gia và đƣa ra giải pháp phù hợp trong lĩnh vực tƣ vấn.
Về thực tiễn: Ứng dụng tại trƣờng THPT Nguyễn Huệ, Quảng Nam,
giúp học sinh hiểu rõ hƣớng nghiệp và chọn đƣợc ngành nghề phù hợp với
khả năng, giảm tỷ lệ thất nghiệp trên địa bàn. Đồng thời đề tài cũng trở thành
một kênh thơng tin bổ ích cho các em học sinh cuối cấp quyết định cho tƣơng
lai của mình.
6. Tổng quan tài liệu nghiên cứu
Bao cao cua luân văn đƣơc tô chƣc thanh 3 chƣơng chính:
Chương 1. Cơ sở lý thuyết
Trong chƣơng này, chúng tôi tr nh bày một cách tổng quan về hệ chuyên
gia và một số lý thuyết trong hƣớng nghiệp.


5
Chương 2. Phân tích, thiết kế hệ thống
Trong chƣơng này, từ phân tích thực trạng TVHN tại trƣờng THPT
Nguyễn Huệ hằng năm, chúng tơi trình bày hƣớng khắc phục những hạn
chế trên bằng cách mô tả một hệ thống để tin học hóa q trình TVHN.
Đồng thời, nội dung chƣơng này cũng đề xuất giải pháp xây dựng hệ thống
theo mơ hình của hệ chun gia (HCG). Bên cạnh đó, nội dung chƣơng
cũng trình bày sự phân tích các lý thuyết về hƣớng nghiệp nhƣ lý thuyết cây
nghề nghiệp, lý thuyết Holland.
Chương 3. Xây dựng và kiểm thử hệ thống
Từ cơ sở lý thuyết về HCG đã tìm hiểu trong chƣơng 1 cùng với mơ hình
đề xuất cho bài tốn TVHN và tiến hành phân tích, thiết kế hệ thống theo mơ

hình đã đề xuất ở chƣơng 2. Chƣơng 3 này xây dựng các luật cho HCG hỗ
trợ TVHN cho trƣờng. Từ đó lựa chọn cơng cụ phát triển cũng nhƣ đi vào
thực hiện xây dựng hệ thống thực nghiệm.


6

CHƢƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Trong chƣơng này, các nội dung đƣợc trình bày chủ yếu liên quan đến
các vấn đề nhƣ: hệ chuyên gia, tƣ vấn tuyển sinh – hƣớng nghiệp...
1.1. HỆ CHUYÊN GIA
1.1.1. Khái niệm
Hệ chuyên gia (HCG) là một hệ thống tin học có thể mơ phỏng năng lực
quyết đoán và hành động của một chuyên gia (con ngƣời). HCG là một
trong những lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo. HCG sử dụng tri
thức của những chuyên gia để giải quyết các vấn đề khác nhau thuộc mọi
lĩnh vực. Tri thức trong HCG phản ánh sự tinh thơng đƣợc tích tụ từ sách
vở, tạp chí, các chun gia hay các nhà khoa học. HCG cịn có tên gọi khác
là hệ thống dựa trên tri thức hoặc HCG dựa trên tri thức [2]. Thông thƣờng,
các nhà thiết kế HCG thu thập tri thức này, bao gồm lý thuyết đến các kinh
nghiệm, kỹ xảo, phƣơng pháp làm tắt, các luật dùng để chọn ra cách để
giải quyết vấn đề có nhiều khả năng đƣợc chấp nhận nhất (chiến lƣợc
heuristic) đã tích lũy đƣợc của các chuyên gia con ngƣời qua quá trình làm
việc của họ trong một lĩnh vực chuyên môn. Từ tri thức này, ngƣời ta cố
gắng cài đặt chúng vào hệ thống để hệ thống có thể mô phỏng theo cách thức
các chuyên gia làm việc. Tuy nhiên, khơng giống với con ngƣời, các
chƣơng trình hiện tại không tự học lấy kinh nghiệm mà tri thức phải đƣợc lấy
từ con ngƣời và mã hóa thành ngơn ngữ hình thức. Đây chính là nhiệm vụ

chính của các nhà thiết kế HCG phải đƣơng đầu [5].
Ngày nay, HCG đƣợc ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau nhƣ y
học, tốn học, cơng nghệ, hóa học, địa chất, khoa học máy tính, kinh doanh,
luật pháp, quốc phịng và giáo dục.


7

Chuyên gia con ngƣời là tài nguyên quý giá cho nhiều tổ chức. Họ có thể
giải quyết những vấn đề khó và hiệu quả. Vậy có giá trị khơng khi chúng ta cố
gắng xây dựng một HCG nhằm thay thế cho chuyên gia con ngƣời? Bảng so
sánh 1.1 sau đây sẽ phần nào trả lời đƣợc câu hỏi trên.
Bảng 1.1. Bảng so sánh giữa chuyên gia con người và HCG
Tiêu chí

Chuyên gia con ngƣời

Hệ chuyên gia

Sẵn dùng

Thời gian hành chính

Mọi lúc

Vị trí

Cục bộ

Mọi nơi

An tồn

Khơng thể thay thế

Có thể thay thế

Có thể chết

Có

Khơng

Hiệu suất

Thay đổi

Hằng số

Tốc độ

Thay đổi

Hằng số

Chi phí

Cao

Có thể cố gắng

Nhƣ vậy, qua so sánh bảng 1.1, ta nhận thấy rằng việc phát triển một
HCG thay cho chuyên gia con ngƣời là hồn tồn cần thiết. Khơng những thế
việc phát triển HCG còn mang ý nghĩa lớn trong việc trợ giúp cho các chuyên
gia con ngƣời. Bởi vì trí nhớ của con ngƣời thì có thể giảm sút theo thời gian
dẫn đến hiệu quả làm việc kém dần cịn máy tính thì khơng nhƣ vậy.
1.1.2. Đặc trƣng và ƣu điểm của hệ chuyên gia
Một HCG thƣờng có các đặc trƣng cơ bản sau [1]:
- Phân tích tri thức và điều khiển: Nhƣ trong hệ luật sinh/hệ sinh,
bộ điều khiển nhận dạng – hành động hoạt động trong vòng lặp của hệ
sinh, cịn các tri thức đƣợc mã hóa vào trong các luật. Ƣu điểm của sự tách
biệt này là dễ thay đổi loại cơ sở tri thức (CSTT) mà khơng thay đổi việc điều
khiển chƣơng trình và ngƣợc lại.
- Sở hữu tri thức chuyên gia: HCG có chứa tri thức của lĩnh vực trong cơ
sở tri thức. Nhờ có tri thức mà nó có giá trị. Đặc biệt tri thức này có thể đƣợc
nhân ra thành nhiều bản, có thể cập nhật trong khi hệ thống đã đƣợc triển


8

khai.
- Tính chuyên gia trong lĩnh vực hẹp: Cũng giống nhƣ chuyên gia con
ngƣời, HCG đƣợc phát triển nhằm vào một lĩnh vực hẹp vì trong lĩnh vực hẹp
đó, số lƣợng tri thức cũng nhỏ hơn giúp cho ngƣời thiết kế dễ dàng quản lý
hơn, dễ dàng thử nghiệm chiến lƣợc điều khiển trong động cơ suy diễn.
- Suy luận trên ký hiệu: Chúng ta có thể dùng ký hiệu để thể hiện tri thức
cho HCG. Chính vì vậy mà có thể tận dụng đƣợc các giải thuật trên ký hiệu
nhƣ phép toán vị từ để suy luận tri thức.
- Suy luận có heuristic: Chuyên gia con ngƣời có thể từ kinh nghiệm của
mình để dẫn ra cách giải quyết vấn đề hiệu quả hơn. Để có thể hiện thực điều

này trong HCG, ngƣời thiết kế cần phải có cách đánh giá thứ tự ƣu tiên của
các luật, để từ một ngữ cảnh nào đó có thể chọn một luật có lý nhất để bắt
đầu.
- Cho phép suy luận khơng chính xác: HCG có một khả năng rất mạnh,
đó là nó có thể làm việc với các vấn đề đang thiếu thơng tin, hay có những
hỗn tạp, khơng rõ ràng. Cũng giống nhƣ trƣờng hợp: một đội ngũ bác sĩ đang
phải cứu một bệnh nhân hấp hối, lúc đó họ khơng cịn kịp thời gian để làm tất
cả các xét nghiệm cần thiết. Khi thiếu thông tin nhƣ vậy, họ đành tiến hành
những cách có lý nhất theo họ. Chúng ta cũng có thể hiện thực cho HCG có
tính chất đó bằng cách đƣa vào những luật tƣơng ứng với tình huống thiếu
thơng tin để động cơ suy diễn vận dụng.
- Bị giới hạn vào vấn đề giải quyết: Không phải mọi vấn đề đều có thể
giải quyết bởi HCG. Cụ thể, nếu lĩnh vực chúng ta muốn xây dựng HCG hiện
tại chƣa có hoặc chƣa cần một chuyên gia con ngƣời thì việc xây dựng HCG
khó mà thành cơng.
- Giải quyết các vấn đề có độ phức tạp vừa phải: Nếu vấn đề quá khó,
yêu cầu chuyên gia con ngƣời đến vài giờ, cần thiết nghĩ đến khả năng chia


9

thành nhiều bài toán con tƣơng ứng mỗi HCG con.
- Có khả năng bị lỗi: Giống nhƣ chuyên gia con ngƣời, HCG cũng có
khả năng bị lỗi. Chính vì vậy cần phải đƣa vào khả năng phục hồi lại lỗi cho
HCG tức là HCG có khả năng lƣu vết quá trình suy luận, nếu nó đƣa ra một
kết luận mà ngƣời dùng kiểm nghiệm thực tế có sai và báo cho HCG, lúc đó
nó phải có khả năng ghi nhận và theo đuổi một hƣớng suy luận khác. Đặc
điểm này khơng có trong các chƣơng trình truyền thống.
Những ƣu điểm của HCG:
- Phổ cập: HCG là một sản phẩm của chun gia, đƣợc phát triển khơng

ngừng và có hiệu quả sử dụng không thể phủ nhận.
- Giảm giá thành: Việc sử dụng HCG để giải quyết một vấn đề thƣờng
có chi phí thấp hơn so với việc tìm một chun gia để giải quyết vấn đề
đó.
- Giảm rủi ro: Sử dụng HCG sẽ giúp con ngƣời tránh đƣợc các môi
trƣờng rủi ro, nguy hiểm.
- Tính thƣờng trực: HCG có thể đƣợc triển khai sử dụng bất kể lúc nào
trong khi con ngƣời có thể mệt mỏi, nghỉ ngơi hay vắng mặt.
- Đa lĩnh vực: Hiện nay HCG đƣợc xây dựng phục vụ cho rất nhiều
lĩnh vực khác nhau và đƣợc khai thác đồng thời bất kể thời gian sử dụng.
- Độ tin cậy: Khi khai thác sử dụng một HCG luôn đảm bảo đƣợc độ tin
cậy đối với ngƣời sử dụng hệ thống.
- Khả năng giảng giải: Câu trả lời với mức độ tinh thơng và đƣợc giải
thích rõ ràng chi tiết, dễ hiểu khi ngƣời dùng yêu cầu.
- Khả năng trả lời nhanh: Các hệ thống chuyên gia thƣờng có câu trả lời
theo thời gian thực, khách quan, nhanh bằng hoặc nhanh hơn một chuyên
gia là con ngƣời. Do trí nhớ con ngƣời thì giới hạn mà tốc độ truy xuất của
máy tính thì ngày càng đƣợc cải thiện cao hơn.


10

- Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi: HCG
thƣờng hoạt động ổn định, đảm bảo các câu trả lời đều khách quan, không
cảm tính nhƣ chun gia là con ngƣời.
- Trợ giúp thơng minh nhƣ một ngƣời hƣớng dẫn: HCG là một hệ
thống thơng minh, có khả năng trả lời câu hỏi, giải thích, hỗ trợ ngƣời dùng
ra quyết định kịp thời, nhanh chóng. HCG đóng vai trị nhƣ một ngƣời bạn
đồng hành thơng minh và đáng tin cậy.
- Có thể truy cập nhƣ là một cơ sở dữ liệu thông minh: HCG đƣợc xây

dựng bởi các chuyên gia tri thức. Tri thức mà hệ thống có đƣợc là các tri
thức của chuyên gia, rất có giá trị. Bên cạnh đó, HCG cịn có khả năng tự
học hỏi, tự tích lũy tri thức để ngày càng hoàn thiện.
1.1.3. Kiến trúc tổng quát của hệ chuyên gia
a. Những thành phần cơ bản của hệ chuyên gia
Một HCG kiểu mẫu gồm 7 thành phần cơ bản nhƣ sau:

Hình 1.1. Những thành phần cơ bản của một HCG
- Cơ sở tri thức: Gồm các phần tử (hay đơn vị) tri thức, thông thƣờng
đƣợc gọi là luật, đƣợc tổ chức nhƣ một CSDL. Cơ sở tri thức (CSTT) còn
đƣợc gọi là bộ nhớ sản xuất trong HCG. Trong một CSTT, ngƣời ta thƣờng
phân biệt hai loại tri thức là tri thức phán đoán và tri thức thực hành. Các tri
thức phán đốn mơ tả các tình huống đã đƣợc thiết lập hoặc sẽ đƣợc thiết


11

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 hoặc sẽ đƣợc
thiết lập trong lĩnh vực đang xét. Các tri thức thực hành thƣờng đƣợc thể hiện
bởi các biểu thức dễ hiểu và dễ triển khai thao tác đối với ngƣời sử dụng.
- Máy duy diễn: Là cơng cụ/chƣơng 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 tƣợng, chọn ƣu tiên các luật thỏa mãn, thực hiện các luật có tính ƣu tiên
cao nhất.
- Lịch công việc: Chứa danh sách các luật ƣu tiên do máy suy diễn tạo
ra thỏa mãn các sự kiện, các đối tƣợng có mặt trong bộ nhớ làm việc.
- Bộ nhớ làm việc: CSDL toàn cục chứa các sự kiện phục vụ cho các
luật. Các sự kiện này có thể do ngƣời dùng nhập vào lúc đầu hoặc do HCG
sinh ra trong quá trình làm việc.

- Khả năng giải thích: Giải nghĩa cách lập luận của hệ thống cho ngƣời
sử dụng. Đây là một trong các điểm nổi bật của HCG. Khả năng giải thích
đƣợc xem nhƣ là một tiện ích của HCG. Với tiện ích này, HCG có thể cung
cấp cho ngƣời dùng các khả năng giải thích: Tại sao HCG lại hỏi câu hỏi
nào đó và bằng cách nào HCG có thể suy ra đƣợc kết luận nào đó. Khi
chúng ta hỏi, HCG thƣờng đáp trả bằng cách mơ tả cái mà nó có thể kết luận
từ câu trả lời; hầu hết các HCG thƣờng đáp trả bằng cách hiện luật mà nó
đang quan tâm. Cịn khả năng giải thích của HCG có thể thực hiện đƣợc bằng
cách cho phép nó theo vết các luật mà nó sử dụng trong q trình suy luận.
Khả năng giải thích vừa thuận tiện cho cả ngƣời phát triển HCG, vừa hữu
ích cho phía ngƣời dùng. Ngƣời phát triển có thể nhờ đó tìm ra các lỗi trong
tri thức của HCG. Ngƣời dùng thì có thể n tâm hơn khi nhận đƣợc một kết
luận nào đó.
- Khả năng thu nhận tri thức: Cho phép ngƣời sử dụng bổ sung các tri


12

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 HCG.
- Giao diện ngƣời sử dụng: Là nơi ngƣời sử dụng và HCG trao đổi
với nhau. Yêu cầu cao nhất cho giao diện là khả năng cung cấp cách hỏi đáp
tƣơng tự nhƣ giao tiếp giữa ngƣời với ngƣời. Tuy nhiên, khi thực hiện hệ
thống, vì những hạn chế của những kỹ thuật hiện tại nên ngƣời thiết kế phải
nghĩ đến những hình thức giao tiếp sao cho tiện lợi, chƣa thật sự giống
hỏi đáp giữa ngƣời với ngƣời nhƣ các câu hỏi YES/NO, các câu hỏi cho phép
lựa chọn từ hộp chọn trả lời, hoặc chấp nhận những từ khóa trả lời đơn
giản…
b. Một số mơ hình kiến trúc hệ chun gia

Có nhiều mơ hình kiến trúc HCG theo các tác giả khác nhau. Sau đây là
một số mơ hình.
 Mơ hình J. L. Ermine

Hình 1.2. Kiến trúc HCG theo J. L. Ermine
 Mơ hình C. Ernest


13

Hình 1.3. Kiến trúc HCG theo C. Ernest
 Mơ hình E. V. Popov

Hình 1.4. Kiến trúc HCG theo E. V. Popov
1.1.4. Biểu diễn tri thức trong hệ chuyên gia
Biểu diễn tri thức là phƣơng pháp để mã hóa tri thức, nhằm thành lập
CSTT cho các HCG. Tri thức thực của lĩnh vực gồm các đối tƣợng và quan hệ
giữa chúng trong lĩnh vực. Biểu diễn tri thức dùng các lƣợc đồ biểu diễn.
Có rất nhiều lƣợc đồ nên việc chọn dùng lƣợc đồ nào cho loại tri thức nào
là vấn đề quan trọng. Tri thức tính tốn gồm bảng ánh xạ giữa đối tƣợng
thực với đối tƣợng tính tốn và quan hệ thực với quan hệ tính tốn.


14

Hình 1.5. Lược đồ biểu diễn tri thức
Các lƣợc đồ biểu diễn tri thức gồm [1]:
- Lược đồ logic: Dùng các biểu thức trong logic hình thức, nhƣ phép tốn
vị từ, để biểu diễn tri thức. Các luật suy diễn áp dụng cho loại lƣợc đồ này rất
rõ ràng, ví dụ: luật Modus Ponens, Modus Toilens,… Ngơn ngữ lập trình thực

hiện tốt nhất cho loại lƣợc đồ này là PROLOG.
- Lược đồ thủ tục: Biểu diễn tri thức nhƣ tập các chỉ thị lệnh để giải
quyết vấn đề. Ngƣợc lại với các lƣợc đồ dạng khai báo, nhƣ lƣợc đồ logic và
lƣợc đồ mạng, các chỉ thị lệnh trong lƣợc đồ thủ tục chỉ ra bằng cách nào giải
quyết vấn đề. Các luật trong CSTT của HCG dựa trên luật là một ví dụ của
thủ tục giải quyết vấn đề. Hệ luật sinh là ví dụ điển hình của loại lƣợc đồ này.
- Lược đồ mạng: Biểu diễn tri thức nhƣ là đồ thị, các đỉnh nhƣ là các đối
tƣợng hoặc khái niệm, các cung nhƣ là quan hệ giữa chúng. Các ví dụ về loại
lƣợc đồ này gồm mạng ngữ nghĩa, phụ thuộc khái niệm, đồ thị khái niệm.
- Lược đồ cấu trúc: Là một mở rộng của lƣợc đồ mạng, bằng cách cho
phép các node có thể là một cấu trúc dữ liệu phức tạp gồm các khe có tên
và trị hay một thủ tục. Chính vì vậy nó tích hợp cả hai dạng khai báo và thủ
tục. Kịch bản, khung, đối tƣợng là ví dụ của lƣợc đồ này.
1.1.5. Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia
Suy luận hay suy diễn là quá trình làm việc với tri thức, sự kiện, chiến
lƣợc giải toán để dẫn ra kết luận. Các kỹ thuật suy luận cơ bản: suy diễn tiến,


15

suy diễn lùi.
a. Kỹ thuật suy diễn tiến
Suy diễn tiến là lập luận từ các sự kiện, sự việc để rút ra các kết luận. Ví
dụ: Nếu thấy trời mƣa trƣớc khi ra khỏi nhà (sự kiện) thì phải lấy áo mƣa (kết
luận).
Trong phƣơng pháp này, ngƣời sử dụng cung cấp các sự kiện cho HCG
để máy suy diễn tìm cách rút ra các kết luận có thể. Kết luận đƣợc xem là các
thuộc tính có thể gán giá trị. Trong số những kết luận này, có thể có những kết
luận làm ngƣời sử dụng quan tâm, một số khác khơng nói lên điều gì, một số
khác có thể vắng mặt.

Các sự kiện thƣờng có dạng: Attribute = value. Lần lƣợt các sự kiện
trong CSTT đƣợc chọn và hệ thống xem xét tất cả các luật mà các sự kiện này
xuất hiện nhƣ là tiền đề. Theo nguyên tắc lập luận trên, hệ thống sẽ lấy ra
những luật thỏa mãn. Sau khi gán giá trị cho các thuộc tính thuộc kết luận
tƣơng ứng, ngƣời ta nói rằng các sự kiện đã đƣợc thỏa mãn. Các thuộc tính
đƣợc gán giá trị sẽ là một phần của kết quả chuyên gia. Sau khi mọi sự kiện
đã đƣợc xem xét, kết quả đƣợc xuất ra cho ngƣời sử dụng [2].
Ƣu điểm của kỹ thuật suy diễn tiến là làm việc với bài toán có bản chất
gơm thơng tin và sau đó tìm xem có thể suy ra đƣợc gì từ thơng tin đó. Cũng
với kỹ thuật này, có thể dẫn ra rất nhiều thơng tin chỉ từ một ít sự kiện ban
đầu. Kỹ thuật suy diễn tiến thích hợp cho một số vấn đề nhƣ hoạch định, giám
sát, điều khiển, diễn dịch,…
Nhƣợc điểm của kỹ thuật suy diễn tiến là khơng có cách để nhận thấy
tính quan trọng của từng sự kiện, hỏi nhiều câu hỏi thừa vì đơi lúc chỉ cần một
vài sự kiện là cho ra kết luận. Bên cạnh đó, với kỹ thuật này, hệ thống có thể
hỏi những câu hỏi không liên quan nhau.
b. Kỹ thuật suy diễn lùi