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

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

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/

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

- 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

CHƯƠNG 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 trưng và ưu 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 hướng 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 chương 1 32

- ii -

CHƯƠNG 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 Vương 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 chương 2 51

CHƯƠNG 3: BÀI TOÁN TƯ VẤN TUYỂN SINH VÀ CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM 52

3.1 Thiết kế hệ chuyên gia tư vấn tuyển sinh theo mô hình RIASEC 52

3.1.1 Bài toán tư vấn tuyển sinh 52

3.1.2 Đầu vào bài toán tư 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 chương trình 70

3.3 Quy trình xây dựng hệ thông tin tư vấn tuyển sinh 71

3.3 Mô hình hệ thống 72

3.4 Giao diện và chức năng của chương trình 73

3.5 Tổng kết chương 3 77

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

- 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 tư 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 tư vấn tuyển sinh 71

Hình 3.4: Sơ đồ quan hệ hệ thông tin tư 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 trường 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

Nhiều thanh niên vẫn rất lúng túng khi quyết định chọn ngành nghề và chọn trường để theo học Nếu quyết định sai lầm nghĩa là đặt cho bản thần mình một tương 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

Tư vấn tuyển sinh là việc rất vất vả, là sự trăn trở của rất nhiều người làm giáo dục: làm sao định hướng cho các em chọn lựa được đúng ngành nghề phù hợp với chính khả năng của các em và phải phù hợp với định hướng phát triển của xã hội

Với mong muốn đó, dưới sự hướng 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 TƯ VẤN TUYỂN SINH” để tìm hiểu và

ứng dụng vào thực tế

- 2 -

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu:

- Lý thuyết về hệ chuyên gia và ứng dụng của hệ chuyên gia trong tư vấn tuyển sinh

- Lý thuyết về định hướng nghề nghiệp dựa trên mô hình RIASEC của J.L.Holland

- Giới thiệu về hệ thống thông tin tư 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 phương pháp chuyên gia để xây dựng hệ thống tư vấn chọn ngành nghề dựa trên các ngành nghề được đào tạo trong các trường đại học, cao đẳng ở Hải Phòng

3 Hướng 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 trường đại học, cao đẳng tại Hải Phòng.Áp dụng kết quả nghiên cứu để xây dựng một hệ thông tin tư vấn tuyển sinh

Sử dụng hệ thông tin tư vấn tuyển sinh áp dụng vào thiết kế chương trình tư vấn tuyển sinh có các chức năng như: tư vấn chọn ngành học, tư vấn chọn trường, cung cấp thông tin tuyển sinh, thống kê dữ liệu tuyển sinh

4 Những nội dung chính

Luận văn được trình bày trong 3 chương, có phần mở đầu, phần kết luận, phần mục lục, phần tài liệu tham khảo Các nội dung cơ bản của luận văn được trình như sau:

Chương 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

- 3 -

Chương 2: Trình bày về một số kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia Chương 3: Trình bày về bài toán tư vấn tuyển sinh theo mô hình RIASEC

và cài đặt chương trình thử nghiệm

5 Phương 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 tư vấn tuyển sinh với sự chỉ dẫn, góp ý của người hướng dẫn để hoàn thành nội dung nghiên cứu Nghiên cứu các phầm mềm và website hỗ trợ tư vấn tuyển sinh hiện nay đang được sử dụng

6 Ý nghĩa khoa học

Về mặt lý thuyết: Trình bày khái quát hệ chuyên gia, một số phương pháp suy luận, lý thuyết định hướng nghề nghiệp của John.L Holland và phân tích

mô hình RIASEC để đưa ra lý thuyết chọn ngành nghề

Về mặt thực tiễn: Thiết kế hệ chuyên gia tư vấn tuyển sinh dựa trên mô hình RIASEC Cài đặt hệ thống thông tin tư vấn tuyển sinh cho các trường đại học, cao đẳng tại Hải Phòng

- 4 -

CHƯƠNG 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 chương 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 người đối với các giải pháp của họ Nói một cách khác hệ chuyên gia là dựa trên tri thức của các chuyên gia con người giỏi nhất trong lĩnh vực quan tâm Tri thức trong hệ chuyên gia phản ánh sự tinh thông được 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 thường 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 người sử dụng Cơ sở tri thức chứa các tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo ra câu trả lời cho người sử dụng qua hệ thống giao tiếp [1]

Hoạt động của một hệ chuyên gia dựa trên tri thức được minh họa như sau:

Hình 1.1: Hoạt động của hệ chuyên gia [1]

Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trưng cho một lĩnh vực vấn đề nào đó, như y học, tài chính, giáo dục, khoa học hay công nghệ, v.v , mà không phải cho tất

- 5 -

cả các lĩnh vực khác nhau Tri thức chuyên gia để giải quyết một vấn đề đặc trưng được 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 trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia

Đặc trưng 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 người chuyên gia

 Tập trung nguồn chuyên gia: Hệ chuyên gia và người 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 được

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 được bằng các phương pháp luận chắc chắn Hệ chuyên gia có thể giải quyết được những ứng dụng này nhờ vào phương pháp xử lý tri thức không chắc chắn

 Bài toán giải được: Hệ chuyên gia chỉ giải bài toán nào mà người chuyên gia giải được

 Mức phức tạp vừa phải: Hệ chuyên gia không thể giải quyết được các vấn

đề quá phức tạp ngoài khả năng giải quyết của người 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 đưa ra những nhận định

có rủi ro cao, vì ngay cả người chuyên gia đôi lúc cũng mắc phải sai lầm

- 6 -

Ưu điểm của hệ chuyên gia :

 Phổ cập: Là sản phẩm chuyên gia, được phát triển không ngừng với hiệu quả sử dụng không thể phủ nhận

 Độ tin cậy: Luôn đảm bảo độ tin cậy khi khai thác

 Khả năng giảng giải: Câu trả lời với mức độ tinh thông được 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 như một người hướng dẫn

 Có thể truy cập như là một cơ sở dữ liệu thông minh

- 7 -

Các 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 được

 Truyền đạt: Dạy học kiểu thông minh sao cho sinh viên có thể hỏi vì sao, như thế nào và cái gì nếu giống như hỏi một người thầy giáo

 Giải thích: Giải thích những dữ liệu thu nhận được

 Kiểm tra: So sánh dữ liệu thu lượm được 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 người sử dụng (user interface): là nơi người 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 tượng, lựa chọn ưu tiên các luật thỏa mãn, thực hiện các luật có tính ưu tiên cao nhất

Khả năng giải thích (explanation facility): giải nghĩa cách lập luận cho người sử dụng

Lịch công việc (agenda) Danh sách các luật ưu tiên do máy suy diễn tạo ra thoả mãn các sự kiện, các đối tượng có mặt trong bộ nhớ làm việc

Khả năng thu nhận tri thức (explanation facility): Cho phép người 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 tường 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