Tiểu luận môn hệ hỗ trợ quyết định XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIAHỖ TRỢCHẨN ĐOÁN VÀ TƯ VẤN SỬA CHỮA LỖI PHẦN CỨNG MÁY TÍNH

Một là là tổng hợp, xây dựng cơ sở dữ liệu vềkiến thức phần cứng máy tính, những sự cố thông thường và cách khắc phục.. Nội dung thực hiện Nội dung thực hiện đề tài:  Thu thập tri thức

TP.HCM – 6/2014

Mục lục

Mục lục 2

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU 4

1.1 Đặt vấn đề 4

1.2 Nội dung thực hiện 4

1.3 Dự kiến kết quả đạt được 5

1.4 Bố cục trình bày 5

Chương 2 - LOGIC VỊ TỪ 6

2.1 Khái niệm về vị từ 6

2.2 Không gian của vị từ 6

2.3 Trọng lượng của vị từ 7

2.4 Phép toán vị từ 7

2.5 Các lượng từ 8

2.6 Công thức tương đương 11

2.7 Công thức chỉnh dạng (well – formed formulas) 12

2.8 Quy tắc và mô hình suy diễn trong logic vị từ cấp 1 12

2.9 Dạng chuẩn tắc của công thức logic vị từ - dạng chuẩn Prenex 13

CHƯƠNG 3 - THU THẬP TRI THỨC CHUYÊN GIA 14

3.1 Một số kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính 14

3.2 Giới thiệu các hỏng hóc thường gặp 15

CHƯƠNG 4 - PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ 17

4.1 Tổng hợp và phân loại tri thức 17

4.2 Xây dựng các luật và sự kiện 20

4.3 Chuyển các luật và sự kiện về ngôn ngữ Prolog 23

4.4 Kết quả thực hiện: 25

Chương 5 - KẾT LUẬN 27

TÀI LIỆU THAM KHẢO 28

CHƯƠNG 1 - GIỚI THIỆU

1.1 Đặt vấn đề

Những năm gần đây, ngành công nghiệp máy tính cá nhân đã có những bướcphát triển rất mạnh mẽ Mọi ngườ i đã quen thuộc với cảnh máy vi tính xuất hiệntrong từng hộ gia đình như một thiết bị điện tử thông dụng Tuy nhiên, chúng takhông thể phủ nhận rằng máy tính là một thiết bị phức tạp và khó sử dụng Khi nhữnghỏng hóc xuất hiện, cho dù là những hỏng hóc rất nhỏ, cũng có thể làm người sử dụngbối rối Vì vậy, sự xuất hiện một phần mềm hướng dẫn mọi người tự tay khắc phụcnhững lỗi thông dụng là thực sự cần thiết

Có hai giải pháp cho vấn đề trên Một là là tổng hợp, xây dựng cơ sở dữ liệu vềkiến thức phần cứng máy tính, những sự cố thông thường và cách khắc phục Hai làxây dựng một hệ chuyên gia chẩn đoán sự cố máy tính

Cả hai phương án điều khả thi, nhưng với tình hình hiện nay, phương án thứ hai

là phù hợp hơn cả Một chương trình “thông minh” sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian,công sức cho người sử dụng Hơn nữa, như chúng ta đã biết, việc xây dựng một hệchuyên gia đòi hỏi phải có một kho tri thức và công cụ xây dựng chương trình chuyêndụng Hiện nay, nguồn thông tin khổng lồ trên Internet đã đáp ứng được yêu cầu thứnhất Thứ hai, ngôn ngữ Prolog là đủ mạnh để xây dựng bất kỳ chương trình thuộclĩnh vực trí tuệ nhân tạo nào

Chính vì những lý do trên,em đã chọn đề tài “Xây dựng hệ chuyên giahỗ trợ

chẩnđoán và tư vấn sửa chữa lỗi phầncứng máy tính”.

1.2 Nội dung thực hiện

Nội dung thực hiện đề tài:

 Thu thập tri thức liên quan, chuẩn bị cho quá trình xây dựng cơ sở luậtcủa hệ chuyên gia, bao gồm kiến thức về phần cứng máy tính và các triệuchứng hỏng hóc thông thường

 Phân tích các tri thức thu thập được, sau đó phân loại và biểu diễn thànhcác phát biểu Sử dụng logic vị từ để xây dựng các tập luật, sự kiện

 Xây dựng chương trình

1.3 Dự kiến kết quả đạt được

Một người sử dụng hệ thống chẩn đoán lỗi phần cứng máy tính là để tìm ranguyên nhân hỏng hóc của một máy tính nào đó và tư vấn hướng dẫn sửa chữa Vìvậy, chức năng của chương trình là chỉ ra cho họ biết thiết bị nào là nguyên nhân gây

ra hỏng hóc và đưa ra lời tư vấn sửa chữa Cách thức hoạt động có thể phát biểu ngắngọn như sau:

 Người dùng sẽ chọn các loại biểu hiện bên ngoài của máy tính

 Dựa vào cơ sở luật được xây dựng sẵn, cộng với các lựa chọn của người dùng,chương trình sẽ đưa ra quyết định cuối cùng: chỉ định thiết bị gây ra lỗi và tưvấn hướng dẫn sửa chữa

1.4 Bố cục trình bày

Báo cáo này được trình bày thành năm mục chính như sau:

 Chương I – Giới thiệu: xácđịnh vấnđề, lựa chọn phương hướng giải quyết,

trình bàytên đề tài, mục đích đề tài, và dự kiến kết quả thực hiện được

 Chương II –Các cơ sở lý thuyết: trình bày cơ sở lý thuyết.

 Chương III – Thu thập tri thức chuyên gia: trình bày sơlược các kiến thức

vềphầncứng máy tính, các triệu chứng hỏng hóc thông thường đã thu thậpđược

 Chương IV – Phân tích và thiết kế: trình bày chi tiết việc chuyểnđổi các tri

thức thuthập được thành các tập luật, sự kiện trong logic vị từ và cài đặtchương trình

 Chương V – Kết luận

Chương 2 -CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Khái niệm về vị từ

Một vị từ là một khẳng định P(x,y,…) trong đó có chứa một số biến x,y, …Lấy giá trị trong những tập hợp A,B,… cho trước, sao cho:

 Bản thân P(x,y,…) không phải là mệnh đề

 Nếu thay x,y,…bằng những giá trị cụ thể thuộc tập hợp A,B,… cho trước ta sẽđược một mệnh đề P(x,y,…), nghĩa là khi đó chân trị của P(x,y,…) được gọi làcác biến tự do của vị từ

Ví dụ 1: Các câu có liên quan tới các biến như: “ x > 3 ”, “ x + y = 4 ” rấthay gặp

trong toán học và trong các chương trình của máy tính Các câu này không đúng cũngkhông sai vì các biến chưa được cho những giá trị xác định

Nói cách khác, vị từ có thể được xem là một hàm mệnh đề có nhiều biến hoặckhông có biến nào, nó có thể đúng hoặc sai tùy thuộc vào giá trị của biến và lập luậncủa vị từ

Vi dụ 2:Câu {n là chẵn} là một vị từ Nhưng khi cho n là một số cụ thể làchẳn hay là

lẻ ta được một mệnh đề:

 n = 2 :{2 là chẵn}: mệnh đề đúng

 n = 5 :{5 là chẵn}: mệnh đề sai

Vị từ { n là chẵn} có 2 phần Phần thứ nhất là biến x là chủ ngữ của câu Phần thứ hai

"là chẵn" cũng được gọi là vị từ, nó cho biết tính chất mà chủ ngữ có thể có

 Ký hiệu: P(n) = {n là chẵn}

Ví dụ 3:Cho vị từ P(x) = {x>3} Xác định chân trị của P(4) và P(2).Giải:

P(4) = {4>3} : mệnh đề đúng

P(2) = {2>3} : mệnh đề sai

2.2 Không gian của vị từ

Người ta có thể xem vị từ như là một ánh xạ P, với mỗi phần tử thuộc tập hợp E ta được một ảnh P(x)∈{ϕ, 1} Tập hợp E này được gọi là không gian của vị từ Không gian này sẽ chỉ rõ các giá trị khả dĩ của biến x làm cho P(x) trở thành mệnh đề đúng hoặc sai

 Trước khi viết câu trên ta hãy tìm hiểu các câu đơn giản được viết như sau:

"Nam thích Mai" được viết theo phép toán vị từ là: thích (Nam,Mai) + "Đông thích Mai" được viết theo phép toán vị từ là: thích (Đông, Mai).

 Tổng quát khẳng định trên được viết như sau:

Thích (X, Z) AND thích (Y, Z) → NOT thích (X,

2.4.2 Biến:

Dùng để thể hiện các lớp tổng quát của các đối tượng hay các thuộc tính Biếnđược viết bằng các ký hiệu bắt đầu là chữ in hoa Vậy có thể dùng vị từ có biến để thểhiện các vị từ tương tự

Ví dụ 7:Vị từ "Quả bóng màu xanh" có thể viết lại: "X màu Y" Quả bóngxanh là các

hằng được xác định trong không gian của vị từ X, Y là biến

2.4.3 Các vị từ

Một sự kiện hay mệnh đề trong phép toán vị từ được chia thành phần Vị từ vàtham số Tham số thể hiện một hay nhiều đối tượng của mệnh đề, còn vị từ dùng đểkhẳng định về đối tượng

Ví dụ 8:Câu "X thích Y" có dạng thích (X, Y).

Thích là vị từ cho biết quan hệ giữa các đối tượng trong ngoặc Đối số là các ký hiệuthay cho các đối tượng của bài toán

2.4.4 Hàm

Được thể hiện bằng ký hiệu, cho biết quan hệ hàm số

Ví dụ 9:Hoa là mẹ của Mai, Đông là cha của Cúc Hoa và Đông là bạn củanhau.

o Ta có hàm số được viết để thể hiện quan hệ này Mẹ

2.5.1 Lượng từ tồn tại (∃)

Câu xác định "Tập hợp những biến x làm cho P(x) là đúng không là tập hợp rỗng"

là một mệnh đề Hay "Tồn tại ít nhất một phần tử x trong không gian sao cho P(x) làđúng" là một mệnh đề được gọi là lượng từ tồn tại của P(x)

Ký hiệu: ∃x P(x)

2.5.2 Lượng từ với mọi ( ∀)

Câu xác định "Tập hơp những x làm cho P(x) đúng là tất cả tập hợp E" là mộtmệnh đề Hay "P(x) đúng với mọi giá trị x trong không gian" cũng là một mệnh đềđược gọi là lượng từ với mọi của P(x)

Ký hiệu: ∀xP(x)

Ý nghĩa của lượng từ “ với mọi ” và lượng từ “ tồn tại ” được rút ra trong bảng sau:

∀xP(x) P(x) là đúng với mọi phần tửx Có ít nhất 1 phần tử x đểP(x)

∃xP(x)

Có ít nhất 1 phần tử x đểP(x) là đúng P(x) là sai với mọi phần tử x

Ví dụ10:Xét trong không gian các số thực, ta có:

Cho P(x) := “ x + 1 > x”, khi đó có thể viết: ∀ xP(x)

Cho P(x) := “ 2x = x + 1 ”, khi đó có thể viết: ∃xP(x)

Ví dụ 11: Cho vị từ P(x) = {số nguyên tự nhiên x là số chẵn} Xét chân trịcủa hai

mệnh đề∀x P(x) và ∃x P(x)

Giải:

∀x P(x) = {tất cả số nguyên tự nhiên x là số chẵn} là mệnh đề sai khi x = 5

∃x P(x) = {hiện hữu một số nguyên tự nhiên x là số chẵn} là mệnh đề đúng khi x=10

Chú ý:Cho P là một vị từ có không gian E Nếu E = {e1, e2, en}, mệnhđề ∀x P(x)

là đúng khi tất cả các mệnh đề P(e1), P(e2), P(en) là đúng Nghĩa là ∀x P(x) ⇔P(e1) ∧ P(e2) ∧ ∧ P(en) là đúng

Tương tự ∃x P(x) là đúng nếu có ít nhất một trong những mệnh đềP(e1), P(e2), P(en) là đúng Nghĩa là ∃x P(x) ⇔ P(e1) ∨ P(e2) ∨ ∨ P(en) là đúng

2.5.3 Các định lý:

Định lý 1: Cho vị từ P(a, b) có trọng lượng là 2 Khi đó:

a) ∀a∀b P(a,b) và∀b∀a P(a, b) là có cùng chân trị

Nghĩa là: ∀a∀b P(a,b) ↔ ∀b∀a P(a, b)

Ký hiệu: ∀(a,b) P(a,b)

b) ∃a∃b P(a,b) và ∃b∃a P(a, b) là có cùng chân trị

Nghĩa là: ∃a∃b P(a,b) ↔∃b∃a P(a, b)

Ký hiệu: ∃(a,b) P(a,b)

c) Nếu∃a∀b P(a,b) là đúng thì∀b∃a P(a,b) cũng đúng nhưng điều ngược lại chưađúng Nghĩa là: ∃a∀b P(a,b) →∀b∃a P(a,b)

d) Nếu∃b∀a P(a,b) là đúng thì∀a∃b P(a,b) cũng đúng nhưng điều ngược lại chưađúng Nghĩa là: ∃b∀a P(a,b) →∀a∃b P(a,b)

Định lý 2:

¬(∀x P(x)) và∃x (¬P(x)) là có cùng chân trị ¬(∃ x P(x)) và∀x (¬P(x)) là có cùng chântrị

Ví dụ 13:Phủ định của "Mọi số nguyên n là chia chẵn cho 3“ là "Tồn tại ítnhất một số

nguyên n không chia chẵn cho 3"

Ví dụ 14: Hãy xét phủ định của câu sau đây :

"Tất cả sinh viên trong lớp đều đã học môn Toán rời rạc 2"

 Câu này chính là câu sử dụng lượng từ với mọi như sau: ∀xP(x) Trong

đó P(x) = { x đã học môn Toán rời rạc 2 }

 Phủ định của câu này là : " Không phải tất cả các sinh viên trong lớp đều đãhọc môn Toán rời rạc 2" Điều này có nghĩa là :" Có ít nhất một sinh viên ở lớpnày chưahọc Toán rời rạc 2" Đây chính là lượng từ tồn tại của phủ định hàmmệnh đề ban đầu được viết như sau :

c) Mệnh đề ∃x (P(x) ∨Q(x)) và (∃xP(x) ∨∃xQ(x)) là có cùng chân trị

d) Nếu mệnh đề∀x (P(x) ∨Q(x)) là đúng thì ta có mệnh đề∀xP(x) ∨∀x Q(x) là

đúng, nhưng điều ngược lại không luôn luôn đúng

2.6 Công thức tương đương

A tương đương B nếu và chỉ nếu (A →B) ∧ (B

 ∀x∀y W(x,y) ≡ ∀y∀x W(x,y)

 ∃x ∃y W(x,y) ≡ ∃y∃x W(x,y)

2.6.2 Các phép tương đương có giới hạn

Các phép tương đương sau đúng khi x không xuất hiện trong biểu thức C:

B(x))

 ∃x (A(x) ∧ B(x)) →∃x A(x) ∧∃x B(x)

 ∀x (A(x) → B(x)) →(∀x A(x) →∀x

B(x))

 ∃y ∀x W(x,y) →∀x ∃y W(x,y)

2.7 Công thức chỉnh dạng (well – formed formulas)

Một tên vị từ theo sau bởi một danh sách các biến như: P (x, y), trong đó P làtên vị từ, và x và y là các biến, được gọi là một công thức nguyên tử

2.7.1 Công thức chỉnh dạng (Wff) được xây dựng như sau

2.8 Quy tắc và mô hình suy diễn trong logic vị từ cấp 1

 Quy tắc suy diễn 1 (rút gọn): (A˄B)→A≡1

 Quy tắc suy diễn 2(cộng): A → (AB) ≡ 1

 Quy tắc suy diễn 3(khẳng định ): (A ˄ (A → B)) → B ≡ 1

 Quy tắc suy diễn 5(bắc cầu): ((A→B)˄(B→C))→(A→C)≡1

 Quy tắc suy diễn 6(tam đoạn luận tuyển): ( ˄(A˅B))→B≡1

 Quy tắc suy diễn 7( theo từng trường hợp):((A→C)˄(B→C))→((A˅B)→C) ≡ 1

 Quy tắc suy diễn 8( đặc biệt hóa phổ dụng): Nếu mệnh đề ∀xP(x) đúng trêntrường M thì khi thay x bởi phần tử a bất kỳ trong M ta được mệnh đề acũng đúng :∀xP(x)→P(a)≡1

 Quy tắc suy diễn 9(tổng quát hóa phổ dụng): Cho mệnh đề ∀xP(x) trêntrường M Khi đó, nếu P(a) đúng với mọi phần tử a trên trường M thì mệnh

đề ∀xP(x) cũng đúng trên trường M: P(a)→ ∀xP(x)≡1

 Quy tắc suy diễn 10: ((∀x)(P(x)→Q(x)˄P(a))→Q(a)≡1

 Quy tắc suy diễn 11: ((∀x)(P(x) → Q(x)) ˄ ( ∀x)(Q(x) → R(x)) → (∀x)(P(x) → R(x)) ≡ 1

2.9 Dạng chuẩn tắc của công thức logic vị từ - dạng chuẩn Prenex

Chuyển về dạng chuẩn Prenex:

CHƯƠNG 3 - THU THẬP TRI THỨC CHUYÊN GIA

3.1 Một số kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính

3.1.1 Nhóm thiết bị xử lý

3.1.1.1 Bo mạch chủ (mainboard)

Còn gọi là bo mạch chính, bo mạch chủ hay bo hệ thống (main board, systemboard, planar board) Đây là một bản mạch in lớn nằm trong hộp máy chính, chứa hầuhết bộ nhớ và mạch vi xử lý của máy tính, cũng như các bus mở rộng có card mở rộngcắm trên đó Bo mạch chính cùng với các thành phần gắn trên nó quyết định tốc độ xử

lý chung của hệ thống

3.1.1.2 Bộ vi xử lý (CPU - Central Processor Unit)

Là một mạch tích hợp rất phức tạp, đảm nhận việc xử lý các thông tin của máytính Hơn bất kỳ yếu tố nào, công năng của một loại máy tính phụ thuộc chủ yếu vàocác đặc trưng kỹ thuật và nhãn hiệu của bộ vi xử lý

3.1.1.3 Hệ vào/ra cơ sở (BIOS)

BIOS (Basic Input/Output System) là một tập hợp chương trình sơ cấp để hướngdẫn các hoạt động cơ bản của máy tính, bao gồm cả thủ tục khởi động và việc quản lýcác tín hiệu nhập vào từ bàn phím BIOS được nạp cố định trong một chip nhớ chỉ đọc(ROM) gắn trên board mẹ Một chức năng khác của BIOS là cung cấp chương trình càiđặt, đó là một chương trình dựa vào trình đơn để ta tự chọn các thông số cấu hình hệthống cơ bản như ngày giờ hệ thống, cấu hình ổ đĩa, kích cỡ bộ nhớ, thông số cache,shadow ROM, trình tự khởi động, và kể cả mật khẩu Các thông số quan trọng này sẽđược giữ lại trong chip CMOS thuộc BIOS và được nuôi bằng pin

3.1.1.4 Bộ nhớ chính (main memory)

Được gắn trên mainboard, bộ nhớ chính có nhiệm vụ chứa tạm dữ liệu và cáclệnh chương trình để lấy dùng trực tiếp và nhanh chóng cho bộ vi xử lý trong phiêncông tác, vì khi tắt máy nội dung nhớ sẽ bị mất hết Bộ nhớ chính còn gọi là bộ nhớtruy cập ngẫu nhiên (Random Access Memory - RAM)

3.1.2 Nhóm thiết bị hiển thị

3.1.2.1 Card video (video card)

Card video (hay bộ điều hợp hiển thị) làm nhiệm vụ nhận lệnh từ CPU để điềukhiển nội dung sẽ hiển thị trên màn hình Card video còn kiểm tra độ phân giải, tốc độ

quét, dải màu có sẵn của một màn hình cụ thể Card video cũng như màn hình có nhiềuloại, nhiều chuẩn do đó giữa card màn hình và màn hình phải tương thích với nhau.

3.1.2.2 Màn hình (monitor)

Là thiết bị dùng để theo dõi, giám sát, và giao tiếp với máy tính thông qua những

ký tự và hình ảnh được biểu hiện trên một màn hiển thị (display)

3.1.3 Nhóm thiết bị lưu trữ

Các thiết bị lưu trữ thông tin dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là ổ đĩa mềm(FDD), ổ đĩa cứng (HDD), ổ đĩa CD-ROM và ổ băng ghi lưu Ngoài ra còn một sốphương tiện lưu trữ khác như đĩa flash (còn gọi là đĩa USB), ổ đĩa zip

3.2 Giới thiệu các hỏng hóc thường gặp

Trong một số trường hợp, bộ nguồn vẫn cung cấp điện nhưng điện áp lại không

ổn định Sau đó, kéo theo hàng loạt các vấn đề khác như hỏng ổ đĩa cứng Triệu chứngcủa hư hỏng này là điã khởi động chính xác sau đó bị chế t trong khi máy nóng lên.Thông báo xuất hiện trên màn hình đạ i khái là "Seek error, Abort, Retry, Fail" Có thểquá trình xảy ra là, thay vì cung cấp đúng 5 volt cho động cơ, thì bộ nguồn nuôi lại đưa

ra 8 hay 10 volt Động cơ chạy rất nhanh và nóng lên, cho nên biểu hiện trục trặc làkhông có khả năng đọc hay ghi một cách chính xác

3.2.2 Các hỏng hóc từ đĩa cứng và hệ điều hành

Nếu đĩa cứng bị hỏng khi khởi động thì nguyên nhân chủ yếu là lỏng đầu cáphoặc card bị lỏng chân cắm Hãy tắt máy, rút phích điện, mở nắp máy và ấn card chocắm chắc vào khe rồi ấn chặt lại đầu cáp Nếu không có tác dụng gì, có thể là ổ cứng

đã bị hỏng hoàn toàn (do nguồn điện không ổn định hoặc bị “sốc” do chấn động).Trường hợp đĩa cứng hoạt động tốt (không có thông báo lỗi từ BIOS) nhưng không