Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG PHOMMASONE PHOUVANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI THUẬT SUY DIỄN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN LỖI MÁY TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ[.]
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG PHOMMASONE PHOUVANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI THUẬT SUY DIỄN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ CHẨN ĐỐN LỖI MÁY TÍNH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Thái Nguyên - 2020 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG PHOMMASONE PHOUVANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI THUẬT SUY DIỄN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ CHẨN ĐỐN LỖI MÁY TÍNH Chun ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH Mã số: 84 01 01 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS NGUYỄN HẢI MINH Thái Nguyên - 2020 i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Hải Minh, Thầy tận tình hướng dẫn, tận tình bảo giúp đỡ thực luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông quan tâm tới học viên Quốc tế; thầy, giáo trường tận tình giảng dạy điều kiện thuật lợi để học tập rèn luyện suốt thời gian theo học trường Tôi xin chân thành cảm ơn người thân bạn bè chia sẻ, gúp đỡ tơi hồn thành luận văn Mặc dù cố gắng, thời gian kinh nghiệm nghiên cứu có hạn nên luận văn cịn số thiếu sót Kính mong Thầy/Cơ bạn góp ý để tơi kịp thời chỉnh sửa Tơi xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 11 tháng 11 năm 2020 HỌC VIÊN THỰC HIỆN PHOMMASONE PHOUVANH LỜI CAM ĐOAN ii Tôi xin cam đoan nội dung kết nghiên cứu luận văn trung thực nhứng nội dung trùng lặp với đề tài khác thích tham khảo theo quy định Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Thái Nguyên tháng 11 năm 2020 Tác giả PHOMMASONE PHOUVANH MỤC LỤC MỤC LỤC ii iii DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT iv DANH SÁCH CÁC BẢNG vi DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA 1.1 Hệ chuyên gia 1.2 Đặc trưng ưu điểm hệ chuyên gia 1.3 Biểu diễn tri thức luật lập luận 1.3.1 Biểu diễn tri thức luật IF − THEN 1.3.2 Biểu diễn tri thức không chắn 1.3.3 Suy diễn lập luận 1.3.4 Lý thuyết chắn 18 CHƯƠNG 2:QUẢN LÝ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TỈNH XIÊNG KHUẢNG VÀ THU THẬP TRI THỨC HỖ TRỢ XỬ LÝ SỰ CỐ HỆ THỐNG MÁY TÍNH 30 2.1 Cơ sở hạ tầng mạng SỞ GIÁO DỤC VÀ THỂ THAO TỈNH XIÊNG KHUẢNG – LÀO 30 2.2 Trung tâm CNTT sở 30 2.3 Tổ chức hoạt động dịch vụ nhận xử lý máy tính hỏng 31 2.4 Hoạt động dịch vụ bảo trì khắc phục cố máy tính trung tâm CNTT 31 2.5 Ưu nhược điểm hệ thống 32 2.6 Mô tả hệ thống 33 iv 2.6.1 Mô tả hệ thống dịch vụ 33 2.6.2 Chức hệ thống dịch vụ 34 2.7 Thu thập tri thức 34 2.8 Biểu diễn tri thức 35 2.9 Các dạng phương pháp biểu diễn tri thức 35 CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ HỆ HỖ TRỢ CHẨN ĐỐN VÀ XỬ LÝ LỖI MÁY TÍNH CHO TRUNG TÂM CÔNG NGHỆ THÔNG TIN TỈNH XIÊNG KHUẢNG 38 3.1 Xây dựng hệ hỗ trợ chẩn đoán 39 3.1.1 Giới thiệu chung 39 3.1.2 Đặc tả công việc 40 3.2 Sơ đồ chức 46 3.3 Thiết kế chương trình 49 3.3.1 Xây dựng mơ hình liệu thực thể (Entity relationship diagram - erd) 50 3.3.2 Xây dựng mơ hình liệu quan hệ (Relational data model-rdm) 50 3.3.3 Cấu trúc tập tin sở liệu 53 3.3.4 Sơ đồ liên kiết tập tin sở liệu (Relational database) 56 KẾT LUẬN 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo RAM Random access memory Bộ nhớ CPU Central processing unit Bộ xử lý trung tâm CNTT Information Technology Công nghệ thông tin GDTT Giáo dục thể thao vi DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1 Thể nét điển hình đối tượng tương tự 10 Bảng Các giá trị không chắn CF 20 Bảng Chương trình sửa chữa máy móc 41 Bảng Chương trình bảo hành thiết bị 42 Bảng 3 Kết sửa chữa thiết bị 43 Bảng Kết luận máy móc 44 Bảng Kết luận thiết bị máy móc 45 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Một số lĩnh vực ứng dụng trí tuệ nhân tạo Hình 1.2 Hoạt động hệ chuyên gia Hình 1.3 Quan hệ lĩnh vực vấn đề lĩnh vực tri thức Hình Quá trình thu nhập tri thức từ hệ chuyên gia 35 Hình 2 Sơ đồ đồ thị AND/OR 38 Hình Sơ đồ tổ chức 46 Hình Sơ đồ mức khung cảnh 46 Hình 3 Sơ đồ chức nghiệm vụ 48 Hình Sơ đồ dòng liệu tổng quát 48 Hình Sơ đồ dịng liệu chi tiết Xây dựng tập luật chẩn đoán loại hỏng máy tính 49 Hình Sơ đồ dòng liệu chi tiết quản lý việc tiếp nhận sửa chữa máy hỏng 49 Hình Sơ đồ liên kiết tập tin sở liệu 57 MỞ ĐẦU Trí tuệ nhân tạo - AI (Artificial Intelligence) ngành trụ cột quan trọng cách mạng công nghiệp 4.0 Trí tuệ nhân tạo định nghĩa ngành khoa học máy tính liên quan đến việc tự động hóa hành vi thơng minh Trí tuệ nhân tạo xử lý liệu mức rộng lớn hơn, quy mô hơn, hệ thống, khoa học nhanh so với người Việc nghiên cứu AI nhằm mục đích phát triển hệ thống máy tính có khả suy nghĩ người, phát triển trợ giúp cho người việc định Chính vậy, việc nghiên cứu ứng dụng AI để phát triển hệ hỗ trợ định hệ hỗ trợ chẩn đoán việc ý nghĩa Sửa chữa máy tính cơng việc tương đối đơn giản kỹ sư CNTT (Công nghệ thông tin) người sử dụng có kinh nghiệm lâu năm Nhưng lại việc khó khăn phức tạp người sử dụng có chun mơn khơng gần với ngành CNTT Do đó, việc phát triển hệ thống hỗ trợ chẩn đoán lỗi máy tính đề xuất hướng xử lý dựa AI việc cần thiết có ý nghĩa lớn cho cộng đồng Chính vậy, em chọn đề tài: “Nghiên cứu số giải thuật suy diễn ứng dụng xây dựng hệ hỗ trợ chẩn đốn lỗi máy tính”, với mục đích thu thập số liệu đầu vào triệu chứng hỏng hóc thường gặp máy tính; Xây dựng Module hỗ trợ chẩn đoán giúp người bình thường tự sửa lỗi nâng cấp máy tính Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian kiến thức có hạn nên luận văn khơng thể tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đóng góp bảo thầy cô bạn 2 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA 1.1 Hệ chuyên gia Hệ chun gia (Expert system) chương trình máy tính thông minh sử dụng tri thức (Knowledge) thủ tục suy luận để giải toán tương đối khó khăn địi hỏi chun gia giải Hệ chuyên gia hệ thống tin học mơ (Emulates) lực đốn (Decision) hành động (Making abilily) chuyên gia (Con người) Hệ chuyên gia lĩnh vực ứng dụng trí tuệ nhân tạo (Artificial intelligence) hình Artificail Intelligence Robotic Speech Artificial neural System Expert System Vision Natural Language Understanding Hình 1 Một số lĩnh vực ứng dụng trí tuệ nhân tạo 3 Hệ chuyên gia sử dụng tri thức chuyên gia để giải vấn đề (Bài toán) khác thuộc lĩnh vực Tri thức (Knowledge) hệ chun gia phản ánh tinh thơng tích tụ từ sách vở, tạp chí, từ chuyên gia hay nhà bác học Các thuật ngữ hệ chuyên gia, hệ thống dựa tri thức (Knowledeg based system) hay hệ chuyên gia dựa tri thức (Knowledge based expert system) thường có nghĩa Một hệ chuyên gia gồm ba thành phần sở tri thức (Knowledge base), máy suy diễn hay mô tả suy diễn (Inference engine) hệ thống giao tiếp với người sử dụng (User interface) Cơ sở tri thức chữa tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo câu trả lời cho người sử dụng qua hệ thống giao tiếp Người sử dụng (User) cung cấp kiện (Facts) biết, có thật hay thơng tin có ích cho hệ chun gia, nhận câu trả lời lời khuyên hay gợi ý đắn (Expertise) Hoạt động hệ chuyên gia dựa tri thức minh họa sau: Hệ thống Người sử dụng giao tiếp (User) (User interface) Cơ sở tri thức (Knowledge Base) Máy suy diễn (Inference Engine) Hình Hoạt động hệ chuyên gia 4 Một hệ chuyên gia đặc trưng cho lĩnh vực vấn đề (Problem domain) đó, y học, tài chính, khoa học hay cơng nghệ , mà cho lĩnh vực vấn đề Tri thức chuyên gia để giải vấn đề đặc trưng gọi lĩnh vực tri thức (Knowledge domain) Lĩnh vực vấn đề (Problem Domain) Lĩnh vực tri thức (Knowledge domain) Hình Quan hệ lĩnh vực vấn đề lĩnh vực tri thức Ví dụ: Hệ chuyên gia lĩnh vực y học để phát bệnh lây nhiễm có nhiều tri thức số triệu chứng lây bệnh, lĩnh vực tri thức y học bao gồm bệnh, triệu chứng chữa trị Chú ý lĩnh vực tri thức hoàn toàn nằm lĩnh vực vấn đề Phần bên lĩnh vực tri thức nói lên khơng phải tri thức cho tất vấn đề Tùy theo yêu cầu người sử dụng mà có nhiều cách nhìn nhận khác hệ chuyên gia Loại người sử dụng Vấn đề đặt Người quản trị Tơi dùng để làm ? Kỹ thuật viên Làm cách để tơi vận hành tốt ? Nhà nghiên cứu Người sử dụng cuối Làm để mở rộng ? Nó giúp tơi ? Nó có rắc rối tốn khơng ? Nó có đáng tin cậy khơng ? 1.2 Đặc trưng ưu điểm hệ chuyên gia Hệ chuyên gia có bốn đặc trưng sau: - Hiệu cao (High performance) Khả trả lời với mức độ tinh thông cao so với chuyên gia (Người) lĩnh vực - Thời gian trả lời thoả đáng (Adequate response time) Thời gian trả lời hợp lý, nhanh so với chuyên gia (Người) để đến định Hệ chuyên gia hệ thống thời gian thực (Real time system) - Độ tin cậy cao (Good reliability) Không thể xảy cố giám sát độ tin cậy sử dụng - Dễ hiểu (Understandable) Hệ chuyên gia giải thích bước suy luận cách dễ hiểu quán, không giống cách trả lời bí ẩn hộp đen (Black box) Những 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 mơi 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 dạy (Explanation) Câu trả lời với mức độ tinh thông giảng dạy rõ 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 [1]) 1.3 Biểu diễn tri thức luật lập luận 1.3.1 Biểu diễn tri thức luật IF - THEN Ngôn ngữ bao gồm luật IF - THEN ngôn ngữ phổ biến để biểu diễn tri thức Các luật IF - THEN có ưu điểm sau: - Mỗi luật IF - THEN mô tả phần nhỏ tương đối độc lập tri thức - Có thể thêm vào sở tri thức luật loại bỏ số luật cũ mà không ảnh hưởng nhiều tới luật khác - Các hệ tri thức với sở tri thức gồm luật IF - THEN có khả đưa lời giải thích cho định hệ Các luật IF - THEN dạng biểu diễn tự nhiên tri thức Bằng cách sử dụng luật IF - THEN biểu diễn số lượng lớn tri thức người tự nhiên, xã hội, kinh nghiệm người lao động sản xuất, tri thức thầy thuốc, tri thức kỹ sư, tri thức ngành khoa học: kinh tế, sinh học, hóa học, vật lý, tốn học, … 1.3.2 Biểu diễn tri thức không chắn Trong đời sống thực tế có nhiều điều mà chun gia khơng hồn tồn tin tưởng chúng hay sai Đặc biệt kết luận chẩn đoán y học, dự báo thời tiết, đốn hỏng hóc máy móc, tin tưởng 100% kết luận đưa Chẳng hạn xe máy chạy bị chết máy kiểm tra xăng tin 90% có vấn đề bugi Tuy nhiên cịn 10% đốn sai, xe bị chết máy nguyên nhân khác Do đó, hệ dựa luật, phải đưa vào mức độ chắn luật kiện sở tri thức Chúng ta gán cho luật kiện mức độ chắn đó, mức độ chắn số nằm Cách viết: A1^…^An => B : C Có nghĩa luật A1^…^An => B có độ chắn C (0 ≤ C ≤ 1) Cách xác định mức độ chắn C: A Nếu luật có điều kiện: A => B : C Theo lý thuyết xác suất ta có: P (B) = P (B|A)*P (A) Trong đó: P (A), P (B) xác suất kiện A, B tương ứng (Cũng mức độ chắn A, B tương ứng) P (B|A) xác suất có điều kiện B A xảy ra, P (B|A) mức độ chắn luật, tức C B Nếu luận có n > điều kiện: A1^…^An => B : C Trong trường hợp này, mức độ chắn A, P (A) tính phương pháp khác nhau, tùy thuộc vào kiện Aᵢ độc lập hay phụ thuộc C Nếu kiện Ai độc lập, đó: P (A) = P (A1) … P (An) Nếu kiện Ai phụ thuộc: P (A) = { P (A1), … , P (An) } 1.3.3 Suy diễn lập luận Suy diễn lập luận hai khái niệm dùng chung để tiến trình đưa đến kết luận từ giả thiết cho dạng sở tri thức (Sự kiện, quy luật) - Định nghĩa lập luận Lập luận trình làm việc với tri thức kiện chiến lược giải toán nhằm rút kết luận - Lập luận theo cách suy diễn Lập luận theo suy diễn phương pháp dùng kiện toán (Là luật sở tri thức) tiên đề sau sử dụng phương pháp suy diễn để rút thông tin từ thơng tin biết Ví dụ: IF có thân nhiệt lớn 38 độ THEN bị sốt Tiên đề: thân nhiệt lớn 38 độ Kết luận: bị sốt Lập luận suy diễn kĩ thuật phổ biến Suy diễn dùng modus ponens loại lập luận suy diễn Khi có A => B A rút B - Lập luận quy nạp Con người dùng lập luận quy nạp để rút kết luận tổng quát từ tập kiện theo cách tổng qt hố Ví dụ: Giả thiết: Chị Mơ hát hay Giả thiết: Chị Nụ hát hay Kết luận: Nói chung chị hát hay Qua lập luận này, người ta cho kết luận cho tất trường hợp loại, thực chất lập luận quy nạp đem thiểu số áp đặt cho đa số Ví dụ: Cho tập đối tượng X = {a, b, c, }, tính chất P a tính chất P b, tính chất P c, Thì tính chất với tất X - Lập luận đốn Suy diễn lập luận xác từ kiện thông tin biết Lập luận đốn, giả định loại suy diễn hợp lí Điều có nghĩa câu kết luận khơng 10 Ví dụ: Kéo theo: Đất ướt trời mưa Tiên đề: Đất ướt Kéo theo: Trời mưa Kết luận trời mưa cho trời mưa khơng phải trời mưa mà đất ướt xảy lí khác - Lập luận tương tự loại suy Người ta tạo mơ hình vài khái niệm thơng qua kinh nghiệm họ Họ dùng mơ hình để hiểu vài hoàn cảnh đối tượng tương tự Họ vạch điểm tương đồng hai vật đem so sánh, rút giống khác nhằm hướng dẫn việc lập luận họ Một khung cho biết thông tin đa dạng đối tượng Người ta dùng khung để thể nét điển hình đối tượng tương tự Ví dụ: Khung Con hổ Chủng loại Thú vật Số chân Ăn Thịt Sống Ấn Độ Đông Nam Á Màu Vàng có vạch Bảng 1 Thể nét điển hình đối tượng tương tự - Lập luận theo lẽ thường 11 Nhờ kinh nghiệm người giải vấn đề cách hiệu Họ sử dụng lẽ thơng thường để nhanh chóng rút kết luận Lập luận theo lẽ thường có xu hướng thiên phán xét đắn lập luận xác logic Ví dụ: Vấn đề chẩn đốn hỏng hóc xe máy: Bugi hỏng máy khơng nổ Kết luận có kinh nghiệm sử dụng loại xe máy Người ta đoán “thứ bugi” thấy xe máy không khởi động Loại tri thức coi may rủi, cầu may - Lập luận không đơn điệu Đối với nhiều trường hợp người ta lập luận thông tin tĩnh Các thông tin không thay đổi trạng thái q trình giải tốn Loại lập luận gọi lập luận đơn điệu Ví dụ: IF ngày rằm THEN trăng tròn - Lập luận tiến lập luận lùi Các hệ tri thức mà sở tri thức bao gồm luật gọi hệ dựa luật Khi lưu trữ sở tri thức, ta cần có thủ tục lập luận để rút kết luận từ sở tri thức Trong hệ dựa luật, có hai phương pháp lập luận bản: lập luận tiến lập luận lùi a Lập luận tiến Lập luận tiến trình lập luận bắt đầu tập kiện biết rút từ kiện nhờ dùng luật mà phần giả thiết trùng với kiện biết tiếp tục trình gặp trạng thái đích (Điều phải chứng minh) khơng cịn luật khớp với kiện biết dừng ... HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG PHOMMASONE PHOUVANH NGHIÊN CỨU MỘT SỐ GIẢI THUẬT SUY DIỄN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ CHẨN ĐỐN LỖI MÁY TÍNH Chun ngành: KHOA. .. hệ thống hỗ trợ chẩn đốn lỗi máy tính đề xuất hướng xử lý dựa AI việc cần thiết có ý nghĩa lớn cho cộng đồng Chính vậy, em chọn đề tài: ? ?Nghiên cứu số giải thuật suy diễn ứng dụng xây dựng hệ. .. hệ hỗ trợ chẩn đốn lỗi máy tính? ??, với mục đích thu thập số liệu đầu vào triệu chứng hỏng hóc thường gặp máy tính; Xây dựng Module hỗ trợ chẩn đoán giúp người bình thường tự sửa lỗi nâng cấp máy