LUẬN văn tìm HIỂU PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN cứu KHOA học TRONG TIN học

1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Tiểu luận môn: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Nội dung I Tổng quan khoa học nghiên cứu khoa học I.1 Mở đầu I.2 Các khái niệm I.2.1 Khoa học gì: I.2.2 Phân loại khoa học I.2.3 Nghiên cứu khoa học I.2.4 Các loại hình nghiên cứu khoa học I.2.5 Các bước nghiên cứu khoa học: II Vấn đề khoa học phương pháp giải .7 II.1 Vấn đề khoa học .7 II.2 Các phương pháp giải .8 II.2.1 Giải toán phát minh, sáng chế II.2.2 Giải toán tổng quát 10 II.2.3 Giải toán tin học 11 III Áp dụng mạng Neural giải toán nhận diện gương mặt 15 III.1 Giới thiệu đề tài 15 III.2 Mơ hình mạng Neural 15 III.2.1 Xử lý liệu 16 III.2.2 Khởi tạo trọng 17 III.2.3 Tập đích 17 III.3 Quá trình học (huấn luyện mạng) 17 III.3.1 Các quy ước chung 17 III.3.2 Quá trình test 18 III.3.3 Quá trình học (back prop) – quy tắt học delta 18 III.3.4 Demo 21 MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG I Tổng quan khoa học nghiên cứu khoa học I.1 Mở đầu Nghiên cứu khoa học (NCKH) hoạt động then chốt hàng đầu ngành khoa học Kết từ NCKH phát kiến thức, chất vật, phát triển nhận thức khoa học giới, sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật có giá trị cao Cùng với nghiên cứu khoa học đại, người ý đến phương pháp nhận thức khoa học, coi nhân tố quan trọng để phát triển khoa học Trong phạm vi thu hoạch này, em trình bày số vấn đề phương pháp nghiên cứu khoa học nói chung, đặc biệt phương pháp nghiên cứu ngành tin học Qua em xin gửi lời cảm ơn đến Giáo sư, Tiến sĩ khoa học Hồng Văn Kiếm tận tình truyền đạt kiến thức tảng cho chúng em môn “Phương pháp nghiên cứu khoa học tin học” I.2 Các khái niệm I.2.1 Khoa học gì: Là hệ thống tri thức loại quy luật tự nhiên, xã hội tư (Pierre Auger – Tendences actuelles de la recherche scientifique, UNESCO, Paris, 1961) Theo quan điểm Marx, khoa học hiểu hình thái ý thức xã hội, tồn độc lập tương hình thái ý thức xã hội khác Các tiêu chí nhận biết mơn khoa học:  Có đối tượng nghiên cứu  Có hệ thống lý thuyết  Có hệ thống phương pháp luận  Có mục đích sử dụng MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG I.2.2 Phân loại khoa học Các quan điểm tiếp cận phân loại khoa học  Theo nguồn gốc: Khoa học túy (sciences pures), lý thuyết (sciences theorique), thực nghiệm (sciences experimentales), thực chứng (sciences positives), qui nạp (sciences inductives), diễn dịch (sciences deductives)…  Theo mục đích ứng dụng: Khoa học mơ tả, phân tích, tổng hợp, ứng dụng, hành động, sáng tạo  Theo mức độ khái quát: cụ thể, trừu tượng, khái quát …  Theo tính tương quan khoa học: liên ngành, đa ngành …  Theo cấu hệ thống tri thức: sở, bản, chuyên ngành …  Theo đối tượng nghiên cứu: tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, nông nghiệp, công nghiệp, y học … I.2.3 Nghiên cứu khoa học Nghiên cứu khoa học nhu cầu nhận thức cải tạo giới:  Khám phá thuộc tính chất vật tượng  Phát qui luật vận động vật  Vận dụng qui luật để sáng tạo giải pháp tác động vào vật Các chức Nghiên cứu khoa học:  Mơ tả: trình bày ngơn ngữ hình ảnh chung vật, cấu trúc, trạng thái, vận động vật Sự mơ tả bao gồm định tính định lượng  Giải thích:là làm rõ ngun nhân hình thành qui luật chi phối trình vận động vật nhằm đưa thông tin thuộc tính chất vật  Dự đốn:nhìn trước trình hình thành, tiêu vong, vận động biểu vật tương lai MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  Sáng tạo: làm vật chưa tồn Khoa học không dừng lại ở chức mơ tả, giải thích dự đốn Sứ mệnh lớn lao khoa học sáng tạo giải pháp cải tạo giới Các đặc điểm nghiên cứu khoa học:  Tính mới: NCKH q trình thâm nhập vào giới vật mà người chưa biết, hướng tới phát sáng tạo Đây đặc điểm quan trọng  Tính tin cậy: Kết nghiên cứu phải có khả kiểm chứng lại nhiều lần nhiều người khác điều kiện giống Do đó, nguyên tắc mang tính phương pháp luận NCKH trình bày kết nghiên cứu, người nghiên cứu cần rõ điều kiện, nhân tố phương tiện thực  Tính thơng tin: thơng tin qui luật vận động vật tượng, thơng tin qui trình cơng nghệ tham số kèm qui trình  Tính khách quan: vừa đặc điểm NCKH vừa tiêu chuẩn người NCKH Để đảm bảo tínhj khách quan, người NCKH cần phải tự trắc nghiệm lại kết luận tưởng hoàn toàn xác nhận  Tính rủi ro: Một nghiên cứu thành cơng, thất bại Thất bại nhiều nguyên nhân khoa học thất bại xem kết mang ý nghĩa kết luận NCKH lưu giữ, tổng kết lại tài liệu khoa học nghiêm túc để tránh cho người sau không dẫm chân lên lối mịn, tránh lãng phí nguồn lực nghiên cứu  Tính thừa kế: Có ý nghĩa quan trọng mặt phương pháp luận nghiên cứu Ngày khơng có NCKH chỗ hịan tịan trống khơng kiến thức, phải kế thừa kết nghiên cứu lĩnh vực khoa học khác  Tính cá nhân: vai trị cá nhân sáng tạo mang tính định, thể tư cá nhân chủ kiến riêng nhân MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  Tính phi kinh tế: Lao động NCKH khơng thể định mức, thiết bị chuyên dụng dùng NCKH khấu hao, hiệu kinh tế NCKH xác định I.2.4 Các loại hình nghiên cứu khoa học Nghiên cứu bản: nhằm phát chất, qui luật vật tượng tự nhiên, xã hội, người, thực sở nghiên cứu túy lý thuyết sở quan sát, thí nghiệm Sản phẩm phát kiến, cơng thức, phát minh Chia làm lọai: Nghiên cứu túy định hướng UNESCO chia nghiên cứu định hướng thành nghiên cứu tảng chuyên đề Nghiên cứu ứng dụng: vận dụng qui luật từ nghiên cứu để đưa nguyên lý giải pháp bao gồm công nghệ, sản phẩm, vật liệu, Sáng chếlà giải pháp kỹ thuật có tính áp dụng Nghiên cứu triển khai (R & D): vận dụng qui luật, nguyên lý để đưa hình mẫu với tham số có tính khả thi kỹ thuật, chia làm lọai hình: triển khai phịng, bán đại trà, I.2.5 Các bước nghiên cứu khoa học: Xác lập vấn đề nghiên cứu:Vấn đề nghiên cứu điều chưa biết chưa biết thấu đáo chất vật tượng, cần làm rõ trình nghiên cứu Khi vấn đề nghiên cứu chọn cụ thể hóa thành đề tài nghiên cứu, người nghiên cứu cần xác định sở lý thuyết cho nghiên cứu tìm hiểu lịch sử vấn đề Chuẩn bị nghiên cứu: Xây dựng đề cương nghiên cứu (lý chọn đề tài, xác định đối tượng phạm vi nghiên cứu, xác định mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu, đặt tên đề tài ), xây dựng kế hoạch nghiên cứu (tiến độ, nhân lực, dự toán…), chuẩn bị phương tiện nghiên cứu, lập danh mục tư liệu MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Lựa chọn nghiên cứu thông tin: Thu thập xử lý thông tin, nghiên cứu tư liệu, thâm nhập thực tế, tiếp xúc cá nhân, xử lý thông tin Nghiên cứu: Xây dựng giả thuyết, lựa chọn phương pháp nghiên cứu, nghiên cứu kiểm chứng giả thuyết Hoàn tất nghiên cứu: Đề xuất xử lý thông tin, xây dựng kết luận khuyến nghị, viết báo cáo hoàn tất, hoàn tất áp dụng kết II Vấn đề khoa học phương pháp giải II.1 Vấn đề khoa học Khái niệm: Vấn đề khoa học hay gọi vấn đề nghiên cứu câu hỏi nghiên cứu câu hỏi đặt người nghiên cứu đứng trước mâu thuẫn tính hạn chế tri thức khoa học có với yêu cầu phát triển tri thức trình độ cao Phân loại: Nghiên cứu khoa học tồn vấn đề:  Vấn đề chất vật tìm kiếm  Vấn đề phương pháp nghiên cứu để làm sáng tỏ lý thuyết thực tiễn vấn đề thuộc lớp thứ  Các tình vấn đề: Có tình huống: có vấn đề, khơng có vấn đề giả vấn đề hình bên dưới: Có v n đ Có nghiên c u Khơng có v nđ Khơng có nghiên c u Khơng có v n đ Khơng có nghiên c u Nãy sinh v n đ khác Nghiên c u theo m t h ng khác Gi v n MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG - Tình thứ nhất: Có vấn đề nghiên cứu Như có nhu cầu trả lời vào vấn đề nghiên cứu, nghĩa tồn hoạt động nghiên cứu - Tình thứ hai:Khơng có vấn đề khơng cịn vấn đề Trường hợp không xuất nhu cầu trả lời, nghĩa khơng có nghiên cứu - Tình thứ ba:Tưởng có vấn đề, sau xem xét lại khơng có vấn đề khơng có vấn đề khác Gọi “ giả vấn đề “ Phát “ giả vấn đề “ vừa dẫn đến tiết kiệm chi phí, vừa tránh hậu bất ưng cho hoạt động thực tiễn Các phương pháp phát vấn đề khoa học: có phương pháp để phát vấn đề khoa học:  Tìm kẻ hở, phát vấn đề  Tìm bất đồng  Nghĩ ngược lại quan điểm thông thường  Quan sát vướng mắc thực tiễn  Lắng nghe lời kêu ca phàn nàn  Những câu hỏi xuất quan sát kiện II.2 Các phương pháp giải II.2.1 Giải toán phát minh, sáng chế Theo Vepol: “Bất hệ thống kỹ thuật phải có hai thànhphần vật chất tác động tương hổ loại trường hay lượng” Nhà khoa học Atshuler đưa hệ thống nguyên tắc sáng tạo Nó cung cấp hệ thống cách xem xét vật; tăng tính nhanh nhạy việc tiếp thu đánh giá giá trị thông tin; đưa lựa chọn cách tiếp cận thích hợp để giải vấn đề Dưới 40 nguyên tắc sáng tạo : Nguyên lý phân nhỏ MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Nguyên lý “tách riêng” Nguyên lý phẩm chất cục Nguyên lý phản đối xứng Nguyên lý kết hợp Nguyên lý vạn Nguyên lý chứa Nguyên lý phản trọng lượng Nguyên lý gây ứng xuất sơ 10 Nguyên lý thực sơ 11 Nguyên lý dự phòng 12 Nguyên lý đẳng 13 Nguyên lý đảo ngược 14 Ngun lý cầu (trịn) hóa 15 Ngun lý động 16 Nguyên lý tác động phận dư thừa 17 Nguyên lý xung chiều khác 18 Sự dao động học 19 Nguyên lý tác đông theo chu kỳ 20 Nguyên lý tác đông liên tục hữu hiệu 21 Nguyên lý vượt nhanh 22 Nguyên lý chuyển hại thành thắng 23 Nguyên lý quan hệ phản hồi 24 Nguyên lý sử dụng trung gian 25 Nguyên lý tự phục vụ 26 Nguyên lý chép 27 Nguyên lý rẻ thay cho đắt 28 Nguyên lý thay sơ đồ học 29 Nguyên lý sử dụng kết cấu thủy khí 30 Sử dụng bao mềm dẻo mềm mỏng MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 10 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG 31 Sử dụng vật liệu nhiều lỗ 32 Nguyên lý đổi màu 33 Nguyên lý đồng 34 Nguyên lý loại bỏ tái sinh phần 35 Đổi thơng số hóa lý đối tượng 36 Sử dụng chuyển pha 37 Sử dụng nở nhiệt 38 Sử dụng chất oxy hóa 39 Sử dụng mơi trường trơ 40 Sử dụng vật liệu tổng hợp II.2.2 Giải tốn tổng qt II.2.2.1 Mơ hình thơng tin ban đầu Phân tích Phân chia Phân lo i Phân c p Phân tích II.2.2.2 Các phương pháp phân tích vấn đề: Phân chia vấn đề: Việc phân chia thành vùng nhỏ để xem xét giúp cho cho việc giải nhanh triệt để Phân loại vấn đề: Bằng cách xác định xác loại vấn đề tập trung giải triệt để, ta rút ngắn việc giải vấn đề Phân công vấn đề: Trong khoa học để tìm phương pháp chung để giải lúc nhiều yêu cầu khác việc làm khó khăn phải biết phân chia nhỏ vấn đề để có hướng giải phần MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 11 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Phân cấp tốn: Mọi vấn đề - tốn giải cách phân chia thành vấn đề - tốn nhỏ Phân tích: Mọi việc thao tác phân tích, có phân tích đầy đủ, xác, có nhận định vấn đề cách chặt chẻ vấn đề - tốn giải cách triệt để thuận lợi II.2.2.3 Các phương pháp tổng hợp vấn đề T h p (combination) K t h p (Associate) Đ i h p (Convolution) T ng h p Tích h p (Integration) T ng h p theo không gian th i gian Trong giải tốn khoa học, ngược lại với phương pháp phân tích phương tổng hợp Tổng hợp bao gồm tổ hợp, kết hợp, đối hợp tích hợp Các thông tin thu nhận tổng hợp theo không gian hay thời gian hay kết hợp hai để thơng tin gíup cho việc giải vấn đề toán II.2.3 Giải toán tin học II.2.3.1 Phương pháp trực tiếp: Đặc điểm cách giải vấn đề :  Xác định trực tiếp lời giải qua thủ tục tính tốn (cơng thức, hệ thức, định luật,…) qua bước để có lời giải MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 12 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  Việc giải vấn đề máy tính thao tác lập trình chuyển đổi lời giải từ ngơn ngữ bên ngồi sang ngơn ngữ sử dụng máy tính Để thực tốt phương pháp trực tiếp, nên áp dụng nguyên lý sau : - Nguyên lý 1: Chuyển đổi liệu toán thành liệu chương trình, có nghĩa “Dữ liệu tốn biểu diễn lại dạng biến chương trình thơng qua quy tắc xác định ngơn ngữ lập trình cụ thể “ - Nguyên lý : Chuyển đổi q trình tính tốn tốn thành cấu trúc chương trình, có nghĩa “Mọi q trình tính tốn mơ tả thực dựa ba cấu trúc : Cấu trúc tuần tự, cấu trúc rẽ nhánh cấu trúc lặp ” - Nguyên lý : Biểu diễn tính tốn xác, có nghĩa “Chương trình tính tốn theo biểu thức xác khơng đồng với q trình tính tốn xác mặt hình thức ” - Nguyên lý : Biểu diễn tính tốn gần cấu trúc lặp, có nghĩa “Mọi q trình tính tốn gần dựa cấu trúc lặp với tham số xác định ” - Nguyên lý : Phân chia toán ban đầu thành toán nhỏ hơn, có nghĩa “Mọi vấn đề - tốn giải cách phân chia thành vấn đề - toán nhỏ ” -Nguyên lý : Biểu diễn tính tốn khơng tường minh đệ quy, có nghĩa “Q trình đệ quy máy tính khơng đơn giản biểu thức quy nạp toán học” II.2.3.2 Phương pháp gián tiếp Phương pháp sử dụng chưa tìm lời giải xác vần đề Đây cách tiếp cận chủ yếu loài người từ xưa đến Đưa giải pháp mang đặc trưng máy tính, dựa vào sức mạnh tính tốn máy tính MƠN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 13 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Một lời giải trực tiếp tốt hơn, khơng phải lúc có II.2.3.2.1 Phương pháp thử sai Khi xây dựng lời giải toán theo phương pháp thử – sai, người ta thường dựa vào nguyên lý sau : Nguyên lý vét cạn : Đây nguyên lý đơn giản nhất, liệt kê tất trường hợp xảy Nguyên lý ngẫu nhiên : Dựa vào việc thử số khả chọn cách ngẫu nhiên Khả tìm lời giải phụ thuộc nhiều vào chiến lược chọn ngẫu nhiên Nguyên lý mê cung : Nguyên lý áp dụng biết xác “hình dạng” lời giải mà phải xây dựng dần lời giải qua bước giống tìm đường mê cung Để thực tốt phương pháp thử - sai, nên áp dụng nguyên lý sau : Nguyên lý vét cạn tồn bộ: Muốn tìm kim đống rơm, rút cọng rơm rút kim Nguyên lý mắt lưới: Lưới bắt cá bắt cá có kích thước lớn kích thước mắt lưới Nguyên lý giảm độ phức tạp thử sai: Thu hẹp trường hợp trước duyệt, đồng thời đơn giản hóa tối đa điều kiện chấp nhận trường hợp Ngun lý thu gọn khơng gian tìm kiếm: Loại bỏ trường hợp nhóm trường hợp chắn khơng dẫn đến lời giải Nguyên lý đánh giá nhánh cận: Nhánh có chứa phải nặng trọng lượng II.2.3.2.2 Phương pháp Heuristic Phương pháp Heuristic có đặc điểm đơn giản gần gũi với cách suy nghĩ người, cho lời giải đa số trường hợp áp dụng MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 14 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Các thuật giải Heuristic xây dựng dựa số nguyên lý đơn giản :  Vét cạn thông minh  Tối ưu cục (Greedy)  Hướng đích  Sắp thứ tự … Để thực tốt phương pháp Heuristic, nên áp dụng nguyên lý sau : - Nguyên lý leo núi : Muốn leo lên đến đỉnh bước sau phải “cao hơn” bước trước - Nguyên lý chung : Chọn hướng triển vọng số hướng biết II.2.3.2.3 Phương pháp trí tuệ nhân tạo Phương pháp trí tuệ nhân tạo dựa trí thơng minh máy tính Phương pháp này, người ta đưa vào máy trí thơng minh nhân tạo giúp máy tính bắt chước phần khả suy luận người, máy tính dựa điều “học“ để tự đưa phương án giải vấn đề Trong lĩnh vực “máy học”,các hình thức học phân chia sau : - Học vẹt - Học cách dẫn - Học qui nạp - Học tương tự - Học dựa giải thích - Học dựa tình - Khám phá hay học khơng giám sát MƠN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 15 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Các kỹ thuật thường áp dụng “máy học” :  Khai thác liệu  Mạng nơ ron  Thuật giải di truyền III Áp dụng mạng Neural giải toán nhận diện gương mặt III.1 Giới thiệu đề tài Theo xu hướng phát triển xã hội ngày nay, có nhiều ngành khoa học đời Trong có số ngành khoa học đời sở phân lập từ ngành khoa học cổ điển, số ngành tích hợp khoa học Mạng Neural ngành khoa học đời từ tích hợp sinh học máy tính Mạng Neural thuật ngữ nói đến phương pháp giải vấn đề, toán máy tính mơ theo hoạt động tế bào thần kinh não Mạng Neural nhân tạo mô cấu trúc mạng Neural sinh học Trên giới nay, Mạng Neural kết hợp với Công nghệ thông tin ứng dụng để giải vấn đề nhận diện, dự đoán …Trong đề tài này, áp dụng mạng Neural đề giải toán nhận diện gương mặt III.2 Mơ hình mạng Neural Mơ hình mạng neural chọn mạng có tầng : Input – Hidden –Output MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 16 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Trong mơ hình trên: Tầng Hidden chọn hàm sigmoid hàm thơng dụng, nữa, đạo hàm tính dễ dàng f ( x)  f  x   1  f  x  Do đó, tăng tốc độ tính tốn Tầng Output sử dụng hàm tanh(x), dùng phổ biến đồng thời miền giá trị trãi rộng [-1,1], đó, mật độ phân bố nghiệm trãi rộng, nâng cao hiệu suất phân lớp Với tập giá trị Output – O – ta chọn kết R  max O i , i  1, M  Input tập ảnh màu greyscale Chỉ quan tâm đến hệ số Itensity ảnh I  R  G  B  III.2.1 Xử lý liệu Tập input chọn cửa sổ ảnh với kích thước 92*112 Với cường độ I  R  G  B  , I  0,255 Xét nút ẩn y  f ( s )  N , với s  whi xi , h   e s i 1 vậy, f(s) dễ dàng tiến giá trị cực đại cực tiểu {0,1}, gây ảnh hưởng không tốt đến việc học sau Do đó, ta biến đổi giá trị input sau: MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 17 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG xi  I i  127  / 1280 Từ đó, ta có tập input đối xứng đủ nhỏ để f(s) không tiến nhanh cực (dựa thực tiễn) Trong thực tế tốn, khởi tạo xi nhỏ tốc độ hội tụ phương pháp backprop nhanh, song mạng thiếu ổn định III.2.2 Khởi tạo trọng Do tập input tập đối xứng, nên trọng số cần thỏa yêu cầu thuộc (0,1] đủ nhỏ Trong trường hợp mạng này, trọng số thởi tạo ngẫu nhiên khoảng (0,1/40000) (giá trị có thực nghiệm sau nhiều lần test thử) III.2.3 Tập đích Tập đích gồm M node, ứng với số lớp ảnh cần nhận diện tập dử liệu nguồn Ví dụ, cần học để nhận diện 15 người, số nút ẩn 15 Khi đó, tập target với ti=1 ảnh thuộc lớp i, ti = -1 trường hợp ngược lại Giả sử ảnh input người thuộc lớp 3, tập output là: t = (-1,-1,1,-1,… ,-1) III.3 Quá trình học (huấn luyện mạng) III.3.1 Các quy ước chung Gọi tập liệu input X (X={x1, x2, x3, x4,… ,xN}) Gọi tập trọng số cung nối từ input đến node hidden là: wh,i ( h  1, H , i  1, N  ) N Ứng với nút ẩn h, gọi s h( H ) = X T Wh( H ) = x w i (H ) h ,i i 1 Gọi Y(H) tập output tầng ẩn, với: MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 18 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Yh( H )  1 e  s h( H ) , h  [1, H ] Gọi tập trọng số từ nút ẩn đến đích thứ j W j(O ) W j(O ) ={wj1, wj2,wj3, … wjH} H Gọi s (jO )  (Y ( H ) )T W j(O )   y h( H ) w (jO, h) h 1 Khi này, tập output Y : y j  s Oj , với j  1, M  III.3.2 Quá trình test Từ tập input X, ta tính sau Y ( H )  f ( X T W ( H ) ) , f ( x)   1  e x  Y  g (Y H ) T W (O ) , g ( x)  tanh x  Khi đó, lớp hình phù hợp R  max Yi , i  1, M  III.3.3 Quá trình học (back prop) – quy tắt học delta Gọi T tập giá trị mục tiêu cần đạt Một mẫu học định cặp Quá trình rèn luyện mạng q trình tối thiểu hóa hàm lỗi Hàm lỗi tính sau: E M  (t j  y j ) 2 j 1 Xét biến thiên E theo w E E s E    xi , với    s wi s wi MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 19 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG   E y E  f ' ( s) y s y Khi đó, wi    xi  d i , với   0,1 gọi hệ số học hay tỉ lệ học Kết quả: Wi new  Wi  wi Đối với nút xuất: E   (t  y ) y Vậy: wi    xi   t  y  f ' ( s ).xi Đối với nút ẩn: M E M E y o s o     o( out ) wo( out ) y o1 y o s o y o1 Vậy:  M ( out ) ( out )  wi    xi      o wo  f ' (s ).xi  o 1  Quy trình thực hiện: Input : Test  Y Tại nút xuất:  E  (T  Y )  ei  t i  y i  i  1, M  MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 20 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG  dG  g ( si ) i  1, M     E ^ dG  ei g ( s i ) i  1, M    Wi ( O )    Yh( H ) i h  1, H , với i  1, M Wi (O ) new  Wi ( O )  wi , với i  1, M Tại nút ẩn: M   ) ( out ) P   pi   w (jout i  1, H  ,i  j j 1     ( H )  P ^ dF   i( H )  pi f ' s i( H ) i  1, H    Wi ( H )    x j  i( H ) j  1, N , với i  1, H Wi ( H ) new  Wi ( H )  wi , với i  1, M Lặp lặp lại trình nhiều lần, ta có trọng số W phù hợp Tốc độ hội tụ mạng tùy thuộc nhiều giải thuật sử dụng MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 21 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG III.3.4 Demo Hình 1: T p d li u nh ban đ u Hình 2: Quá trình h c di n đ n đ t yêu c u MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 22 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Hình 3: Th nghi m m t nh Hình 4: K t qu th nhi m, cho k t qu v i đ xác t ng đ i cao MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 23 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH CHƯƠNG TRÌNH ĐÀO TẠO THẠC SĨ CNTT QUA MẠNG Tài liệu tham khảo Bài giảng môn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học tin học” Giảng viên : GS.TSKH Hồng Văn Kiếm Chương trình đào tạo thac sĩ CNTT qua mạng Trung tâm phát triển CNTT ĐH Quốc gia TP.HCM - 2005 Giải toán máy tính ?( tập 1, 2, 3) GS TSKH Hoàng Kiếm Nhà xuất giáo dục – 2003 Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kỹ thuật Phan Dũng Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM – 2002 MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN HỌC LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... 2003 Phương pháp luận sáng tạo khoa học – kỹ thuật Phan Dũng Trung tâm sáng tạo khoa học – kỹ thuật Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM – 2002 MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN. .. I.2.1 Khoa học gì: I.2.2 Phân loại khoa học I.2.3 Nghiên cứu khoa học I.2.4 Các loại hình nghiên cứu khoa học I.2.5 Các bước nghiên cứu khoa học: ... đề: Trong khoa học để tìm phương pháp chung để giải lúc nhiều yêu cầu khác việc làm khó khăn phải biết phân chia nhỏ vấn đề để có hướng giải phần MÔN HỌC: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TRONG TIN