Xây dựng hệ chuyên gia tư vấn mua laptop dựa trên suy diễn tiến

Giảng viên hướng dẫn ThS Trần Hùng Cường Bài Tập Lớn MÔN HỆ CHUYÊN GIA XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA TƯ VẤN MUA LAPTOP DỰA TRÊN SUY DIỄN TIẾN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN MỤC LỤ[.]

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - Bài Tập Lớn MÔN HỆ CHUYÊN GIA XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA TƯ VẤN MUA LAPTOP DỰA TRÊN SUY DIỄN TIẾN Giảng viên hướng dẫn : ThS Trần Hùng Cường MỤC LỤC PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC .3 Chương 1: Tổng quan hệ chuyên gia 1.1 Định nghĩa 1.2 Cấu trúc hệ chuyên gia .4 1.3 Ứng dụng hệ chuyên gia 1.4 Ưu điểm hệ chuyên gia Chương 2: Suy diễn tiến 2.1 Khái niệm suy diễn tiến 2.2 Suy diễn tiến .8 Chương 3: Xây dựng ứng dụng 11 3.1 Phát biểu toán .11 3.2 Cơ sở tri thức 12 3.3 Mô-tơ suy diễn 16 3.4 Một số kết minh họa 18 KẾT LUẬN .24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 25 PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC STT Nội dung cơng việc Người thực Tìm hiểu đề xuất đề tài mơn học Tìm hiểu tiêu chí lựa chọn mua laptop Tổng hợp nội dung chương Tổng hợp nội dung chương Thu thập tri thức Biểu diễn tri thức dạng luật sản xuất Thiết kế giao diện Cài đặt chương trình sử dụng suy diễn tiến Đinh Thị Thuyên Tăng Tiến Trung Ung Văn Tuấn Tăng Tiến Trung Ung Văn Tuấn Tăng Tiến Trung Cả nhóm Cả nhóm Đinh Thị Thuyên Cả nhóm Chương 1: Tổng quan hệ chuyên gia 1.1 Định nghĩa Trí tuệ nhân tạo (TTNT) phận khoa học máy tính liên quan đến việc thiết kế hệ thống máy tính thơng minh, nghĩa hệ thống thể đặc trưng mà thấy gắn với trí thơng minh hành vi người, hiểu ngôn ngữ, học, suy luận, giải vấn đề,… TNTT = Tri thức + Suy diễn Hệ chuyên gia (HCG) nhánh TNTT sử dụng chuyên biệt để giải toán giai đoạn dùng chuyên gia người HCG phát triển vào năm 1970 ứng dụng nhiều lĩnh vực Ngày nói tới hệ chuyên gia thực chất hiểu hệ thống sử dụng công nghệ HCG bao gồm: ngôn ngữ HCG chuyên dụng, chương trình, phần cứng thiết kế nhằm phát triển vận hành HCG 1.2 Cấu trúc hệ chuyên gia Hệ chuyên gia có thành phần sau: (1) (2) (3) (4) (5) (6) Bộ giao diện người - máy; Mô tơ suy diễn; Cơ sở tri thức; Bộ giải thích; Bộ tiếp nhận tri thức; Bộ nhớ làm việc Bộ giao diện người- máy: thực giao tiếp HCG người sử dụng Bộ nhận thông tin từ người sử dụng đưa câu trả lời, lời khun, giải thích lính vực Mơ tơ suy diễn: HCG mơ hình hóa cách lập luận người với mô đun động suy diễn HCG chứa động suy diễn nhằm tạo tri thức dựa kiện, tri thức vùng nhớ làm việc sở tri thức Cơ sở tri thức: lưu trữ, biểu diễn tri thức mà hệ đảm nhận, làm sở cho hoạt động hệ CSTT gồm kiện luật Bộ giải thích: trả lời hai câu hỏi cách có yêu cầu từ người sử dụng Câu hỏi nhằm cung cấp lí lẽ để thuyết phục người sử dụng theo đường suy diễn hệ chuyên gia Câu hỏi cách nhằm cung cấp giải thích đường mà hệ sử dụng để mang lại kết Bộ tiếp nhận tri thức: làm nhiệm vụ thu thập tri thức từ chuyên gia người, từ kĩ thuật xử lí tri thức người sử dụng thông qua yêu cầu lưu trữ vào CSTT Vùng nhớ làm việc: chứa kiện liên quan phát triển trình đưa kết luận Mơ hình thành phần hệ chun gia: Hình 1: Mơ hình thành phần hệ chuyên gia 1.3 Ứng dụng hệ chuyên gia Hiện hệ chuyên gia ứng dụng nhiều lĩnh vực khác nhau: ví dụ cơng nghệp, nơng nghiệp, khoa học máy tính, thương mại khí tượng, y học, quân sự, hoá học, Đặc biệt giai đoạn gần việc ứng dụng hệ chuyên gia vào lĩnh vực giáo dục đào tạo đuợc phát triển mạnh Các dạng toán (Sự tư vấn) : - Diễn giải (Interpretation): đưa mơ tả tình liệu thu thập - Dự báo (Hediction): đưa hậu tình đó, dự báo thời tiết, dự báo giá thị trường - Chuẩn đoán (Diagnosis): xác định lỗi , phận hỏng hóc hệ thống dựa liệu quan sát (khi hệ thống hoạt động khơng bình thường) - Gỡ rối (Debugging): mơ tả phương pháp khắc phục hệ thống gặp cố - Thiết kế : lựa chọn cấu hình đối tượng nhằm thoả mãn số ràng buộc - Giảng dạy : phần mềm dạy học, chuẩn đốn sửa lỗi học sinh trình học tập 1.4 Ưu điểm hệ chuyên gia - Phổ cập (increased availability): Là sản phẩm chuyên gia, phát triển không ngừng với hiệu sử dụng phủ nhận - Giảm giá thành (reduced cost) - Giảm rủi ro (reduced dangers): Giúp người tránh môi trường rủi ro, nguy hiểm - Tính thường trực (Permanance): Bất kể lúc khai thác sử dụng, người mệt mỏi, nghỉ ngơi hay vắng mặt - Đa lĩnh vực (multiple expertise): chuyên gia nhiều lĩnh vực khác khai thác đồng thời thời gian sử dụng - Độ tin cậy (increased relialility): Luôn đảm bảo độ tin cậy khai thác - Khả giảng giải (explanation): Câu trả lời với mức độ tinh thông giảng giảirõ ràng chi tiết, dễ hiểu - Khả trả lời (fast reponse): Trả lời theo thời gian thực, khách quan - Tính ổn định, suy luận có lý đầy đủ lúc nơi (steady, une motional, and complete response at all times) - Trợ giúp thông minh người hướng dẫn (intelligent -tutor) - Có thể truy cập sở liệu thông minh (intelligent database) Chương 2: Suy diễn tiến 2.1 Khái niệm suy diễn tiến Suy diễn trình làm việc với tri thức, kiện, chiến lược giải toán để rút kết luận Suy diễn tiến chiến lược suy diễn tiến bắt đầu tập kiện biết, rút kiện nhờ dùng luật mà phần giả thiết khớp với kiện biết tiếp tục trình thấy trạng thái đích khơng cịn luật khớp kiện biết hay kiện suy diễn 2.2 Suy diễn tiến Hệ thống suy diễn tiến hoạt động sau: - Trước tiên, hệ thống lấy thơng tin tốn từ người sử dụng đặt chung vào nhớ làm việc - Suy diễn quét luật theo dãy xác định trước, xem phần giả thiết có trùng khớp với nội dung nhớ - Nếu phát luật mô tả trên, bổ sung kết luận luật vào nhớ Luật gọi cháy - Quá trình tiếp tục khơng cịn khớp luật - Lúc nhớ có thơng tin người dung thông tin hệ thống suy diễn Thuật toán suy diễn tiến: Đầu vào: - Tập giả thiết GT = {gt1, gt2, …, gtm} - Tập hợp luật R = {r1, r2, …, rm}, với ri = p1  p2  …  ps → q - Tập kết luận KL = {q1, q2, …, qk} Đầu ra: Thông báo “ thành công ” qi (i = 1, 2, …, k) suy từ GT tập luật R, ngược lại thông báo “ không thành công ” /* TG tập kiện (mệnh đề) thời điểm xét */ Void SDT() { TG = GT; /* SAT tập hợp luật có dạng chuẩn Horn cho ∀ PI ∈ TG */ SAT = Loc(R, TG) While (KL  TG) AND (SAT ≠ ∅ ) Do { r  get(SAT); /* Lấy luật r SAT */ TG = TG∪ {q}; /* Bổ sung vế phải vào TG */ R = R \ {r}; /* Loại bỏ luật áp dụng */ SAT = Loc(R,TG); /* Tính lại tập SAT */ } if KL  TG then exit (“ Thành công ”) else exit (“ Không thành công ”) } Minh họa thuật giải suy diễn tiến: Cho tập luật R = {r1, r2, r3, r4, r5, r6} r1: a→ c r2: b → d r3: a →e 10 r4: a  d → e r5: b  c → f r6: e  f → g Chứng minh a  b →g Ban đầu TG = {a, b}, SAT = { r1, r2, r3} KL  TG SAT ≠ : Lấy luật r1 để áp dụng Ta có TG = {a,b,c} R = { r2, r3, r4, r5, r6} SAT = { r2, r3, r5} KL  TG SAT ≠ : Lấy luật r3 để áp dụng Ta có TG = {a, b, c, e} R = { r2, r4, r5, r6} SAT = { r2, r5} KL TG SAT ≠  : Lấy luật r2 để áp dụng Ta có TG = {a, b, c, d, e} R = { r4, r5, r6} SAT = { r4, r5} KL TG SAT ≠  : Lấy luật r5 để áp dụng Ta có TG = {a, b, c, d, e, f} R = { r4, r6} SAT ={ r4, r6} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r6 để áp dụng Ta có TG = {a, b, c, d, e, f, g} R = { r4} SAT = { r4} KL ={g} TG => Thông báo “thành công” 12 - Bộ giao diện người máy: Nhận thông tin từ khách hàng đưa tư vấn sản phẩm laptop - Bộ tiếp nhận tri thức: nhằm cập nhật sản phẩm laptop (nếu có) từ chuyên gia (hoặc thơng qua internet có thể) u cầu chức năng: - Cho phép khách hàng xem thông tin sản phẩm laptop phù hợp với thông tin cung cấp sản phẩm theo hãng sản xuất - Lưu trữ cập nhật tập luật Yêu cầu phi chức năng: - Giao diện thân thiện với người dùng - Dễ bảo trì dễ cập nhật - Thời gian phản hồi ngắn 3.2 Cơ sở tri thức Các tri thức cụ thể toán tư vấn mua laptop: - Dựa liệu laptop bao gồm: hãng sản xuất, giá tiền, màu sắc, phần cứng (CPU, RAM, ổ cứng) - Dữ liệu người sử dụng: tính chất nghề nghiệp, mục đích sử dụng, giới tính - Tri thức : liệu laptop phù hợp với liệu người sử dụng Ví dụ : người sử dụng nữ tính chất nghề nghiệp ngành kinh tế thường thích màu hồng Trong toán cụ thể tư vấn mua laptop, phương pháp biểu diễn tri thức luật sản xuất phương pháp biểu diễn hợp lý 13 Tập kiện F bao gồm nhóm kiện sau:   Hãng sản xuất:  RAM:  Giá tiền:  Tính chất nghề nghiệp:  Màu sắc:  Mục đích sử dụng:  Giới tính:  CPU: 14 15  Sản phẩm laptop: Biểu diễn tập luật hình thức có dạng: p1, p2, …, pi : q Ví dụ: GT2, NN1 : MS4 Tương đương với: GT2  NN1 → MS4 Trong đó: - Mệnh đề giả thiết là: GT2, NN1 - Mệnh đề kết luận là: MS4 16 Biểu diễn tập luật máy tính:  Tập luật: 17 3.3 Mơ-tơ suy diễn Ví dụ: Tập giả thiết ban đầu có người sử dụng nữ, tính chất nghề nghiệp ngành kỹ thuật, mục đích sử dụng gaming số tiền dự định từ 10 đến 15 triệu đồng Biểu diễn giả thiết theo quy tắc đặt tên kiện, ta được: GT2, NN2, MD1, T2 Kết luận tập mã Laptop_ID bảng SPLaptop Nếu tìm thấy số Laptop_ID thuật tốn kết thúc với thơng báo “thành công” Thực suy diễn tiến với tập luật bao gồm: r1: GT1 : MS1 r2: GT2,NN1 : MS4 r3: GT2,NN2 : MS2 r4: T1 : SP6 r5: T1 : SP16 r6: MD1 : CPU8 r7: MD1 : RAM4 r8: MD2 : CPU5 r9: MD2 : RAM3 r10: MD3 : CPU3 … r39: MD1 : RAM2 Ban đầu TG = {GT2, NN2, MD1, T2}, SAT = {r3, r6, r7, r12, r13, r38, r39} 18 KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r3 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2} R = { r1, r2, r4, …, r39} SAT = {r6, r7, r12, r13, r38, r39} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r6 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8} R = { r1, r2,r4, r5, r7, …, r39} SAT = {r7, r12, r13, r38, r39} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r7 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8, RAM4} R = { r1, r2, r4, r5, r8, …, r39} SAT = {r12, r13, r38, r39} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r12 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8, RAM4, HSX1} R = { r1, r2, r4, r5, r8, r9, r11, r13, …, r39} SAT = {r13, r38, r39} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r13 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8, RAM4, HSX1, HSX4} R = { r1, r2, r4, r5, r8, r9, r11, r14, …, r39} SAT = {r38, r39} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r38 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8, RAM4, HSX4, CPU4} R = { r1, r2, r4, r5, r8, r9, r11, r14, …, r37, r39} SAT = {r39} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r39 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8, RAM4, HSX1, RAM2} R = { r1, r2, r4, r5, r8, r9, r11, r14, …, r37} SAT = {r22} KL  TG SAT ≠  : Lấy luật r22 để áp dụng Ta có TG = {GT2, NN2, T2, MD1, MS2, CPU8, RAM4, HSX1, RAM2, SP13} R = { r1, r2, r4, r5, r8, r9, r11, r14, r15, r16, r17, r18, r19, r20, r21, r23, …, r37} SAT =  KL = {SP13}  TG  Thông báo “Thành công” 19 3.4 Một số kết minh họa Phần mềm bắt đầu giao diện Trang chủ: Hình 3.1: Màn hình trang chủ Lựa chọn “Quản lý sở tri thức” cho phép người sử dụng cập nhật tri thức thêm mới, sửa, xóa luật kiện sở tri thức Lựa chọn “Tư vấn” cho phép người dùng chọn thông tin phù hợp để tư vấn Lựa chọn “Thoát” cho phép người dùng thoát chương trình 20 Khi người dùng chọn “Quản lý sở tri thức”, phần mềm đưa người dùng đến giao diện “Đăng nhập”: Hình 3.2: Màn hình đăng nhập Người dùng nhập “Tên đăng nhập” “Mật khẩu” cung cấp trước đó, hệ thống kiểm tra thơng tin người dùng nhập vào  Nếu thơng tin chưa xác gửi lại thơng báo: Hình 3.3: Màn hình đăng nhập không thành công ... Tổng quan hệ chuyên gia 1.1 Định nghĩa 1.2 Cấu trúc hệ chuyên gia .4 1.3 Ứng dụng hệ chuyên gia 1.4 Ưu điểm hệ chuyên gia Chương 2: Suy diễn tiến ... database) 8 Chương 2: Suy diễn tiến 2.1 Khái niệm suy diễn tiến Suy diễn trình làm việc với tri thức, kiện, chiến lược giải toán để rút kết luận Suy diễn tiến chiến lược suy diễn tiến bắt đầu tập... kiện biết hay kiện suy diễn 2.2 Suy diễn tiến Hệ thống suy diễn tiến hoạt động sau: - Trước tiên, hệ thống lấy thông tin toán từ người sử dụng đặt chung vào nhớ làm việc - Suy diễn quét luật theo