Giáo trình các hệ thống thông minh phần 1

Hồ CẨM HÀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH ■ NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC SƯPHẠM M ã số: 1 1 /1 181.Đ H 2012 MỤC LỤC Chư-ơng GIỚI THIỆU VÈ CÁC HỆ THỐNG THÒNG M IN H 1.1 Các hệ thống thuộc lĩnh vực tri tuệ nhân t o .7 Lược sử phát triển hệ thống thuộc lĩnh vực trí tuệ nhân tạ o Tóm tắt chư ng 15 Cáu hỏ i thảo lu ậ n 15 Tài liệu tham khả o 16 Chương BIÊU DIẼN TRI THỨ C 17 M đ ầ u 2.2 Biểu diễn tri thức lo g ic 18 2.3 Biẻu diễn tri thứ c lu ậ t 21 2.4 Mạng ngữ n g h ĩa 22 2.5 Các fra m e 24 2.6 Biểu diễn tri thức không c h ắ n 27 Tóm tắt ch n g 32 Câu h ỏ i õn tập thảo lu ậ n 33 Bài tậ p 33 Tài liệu tham kh ả o 35 Chương CÁC PHƯƠNG PHÁP LẠP LUẬN 36 3.1 Lập luận trí tuệ nhân t o 36 Hệ thống dựa luật: chuỗi suy diễn tiến, chuỗisuy diễn lù i 37 3 Lập luận dư a tinh h u ố n g ; 45 Lâp luận dựa mơ h ìn h 49 Các hệ thống phối hợp phương pháp suy luận khác n h a u 51 Lập luận với tinh không chắ n 52 Tóm tắt chư n g Cáu hỏi ôn tập tháo lu ậ n 60 Bài tậ p 60 Tài liệu tham khả o 62 C hu'ơng HỆ CHUYÊN G IA 4 Tồng quan hệ chuyên g ia Công cụ tạo lập hệ chuyên g ia 03 31 4.3 Các bước dự án xây dựng hệ chuyên gia ứng d ụ n g .83 Tóm tắt chương 91 Câu h ỏ i ôn tập thào lu ậ n 92 Bài tậ p 93 Phụ lụ c 93 A Mười ngữ cảnh sử dụng M Y C IN 93 A2 Bảng kết đánh giá MYCIN (năm 9 ) 94 Tài liệu tham khảo .94 Chương HỆ TRỢ GIÚP RA QUYẾT Đ ỊN H 96 5.1 Giới thiệu hệ thống hỗ trợ quản l í 96 5.2 Các đặc trưng khả D S S .102 5.3 Ra định, phân loại đ ịn h 104 5.4 Kiến trúc DSS, phần cứng môi trường hệ điều h n h 112 5.5 Mô hình D S S 121 Tóm tắt chư ng 142 Câu hỏ i ôn tập thảo lu ậ n 142 B ài tậ p 143 Tài liệu tham khảo 143 Chương QUẢN TRỊ DỮ LIỆU: XÂY DỰNG KHO DỮ LIỆU, TRUY CẬP VÀ HIẾN T H Ị 144 6.1 Kho liệ u .144 6.2 Xử lí phân tích trực tuyến (O L A P ) 155 6.3 Cơ sờ liệu thông minh khai phá liệ u 158 Tóm tắt chư ng 165 Câu hỏ i ôn tập thảo lu ậ n 166 B ài tậ p 166 Tài liệu tham khả o 167 Chương CÁC TÁC TỬ THÒNG MINH 168 7.1 Tổng quan tác tử thông m in h 168 7.2 Các đặc tính tác tử thơng m in h 172 7.3 Các loại tác tử thông m inh 173 Tóm tắt chương 178 Câu hỏi ôn tập thảo lu ậ n 179 Tài liệu tham khả o 179 LỜI NÓI ĐẦU Các h ệ thống thông m inh chuyên đề đưa vào giảng dạy hệ Cao học chuyên ngành Hệ thống thông tin từ nhiều năm Đe phục vụ cho việc giảng dạy học tập giảng viên học viên cao học, tổ chức biên soạn giáo trình Nội dung giáo trình bám sát chương trình Cao học chuyên ngành, gồm chương: Chương Giới thiệu hệ thống thông minh Chương Biểu diễn tri thức Chương Các phương pháp lập luận Chương Hệ chuyên gia Chương Hệ trợ giúp định Chương Quản trị liệu: xây dựng kho liệu, truy cập hiển thị Chương Các tác tử thông minh Trật tự theo sát nội dung trình tự chuyên đề giảng dạy nên hi vọng mang lại hiệu định cho trình dạy học v ề mặt nội dung, giáo trình cố gắng bao quát vấn đề chuyên đề Chúng tơi khơng có tham vọng trình bày chi tiết nội dung chương, chất nhiều chương có thê triên khai thành sách độc lập Việc lựa chọn nội dung cho chương trước hết để phục vụ cho dạy học nên có khơng đồng độ chi tiết, tính cụ thể Với tinh thần biên soạn vậy, chắn giáo trình chưa thật hồn chỉnh Chúng tơi hi vọng nhận đóng góp ý kiến bạn đọc để lần tái sau dần hoàn thiện hon Nhân dịp sách xuất bản, xin bày tỏ cảm on chân thành đến PGS.TS Hồ Thuần, TS Phạm Anh Lê đồng nghiệp đọc kĩ thảo cho ý kiến đóng góp xác đáng Chúng tơi xin gửi lời cảm ơn đến Ban biên tập, Nhà xuất Đại học Sư phạm thành viên khác Hội đồng thẩm định Đặc biệt, chủng xin càm ơn gia đình, đồng nghiệp bạn bè động viên tạo điều kiện đề hoàn thành thảo TÁC GIẢ Chương GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG MINH Đây chương mớ đầu, giới thiệu phác thào có tính tồng quát hệ thông thông minh phát triển Trước hết, quan niệm hệ thống thông minh hệ thống thông tin thuộc lĩnh vực trí tuệ nhân tạo trình bày Việc phân chia hệ thống thành hệ dựa tri thức, hệ tính tốn thơng minh hệ lai đề cập với nhũng nhận xét khái quát ngắn gọn Để làm rõ khái niệm hệ thống thông minh mối liên hệ với thực tế, cuối chương phần tóm lược lịch sử phát triển hệ thống trí tuệ nhân tạo nhũng thành tựu đánh dấu bước tiến quan trọng mà người đạt đường dùng máy tính m rộng trí thơng minh cùa 1.1 Các hệ thống thuộc lĩnh vực trí tuệ nhân tạo Có lẽ có nhĩmg ý niệm hệ thong thường sừ dụng từ đời sống, hệ thống giáo dục, hệ thống thương mại điện tử, hệ thống thúy lợi Ta coi hệ thống gồm nhiều thành phần có mối quan hệ chặt chẽ với hoạt động chúng hướng tới mục đích chung Nói cụ thể từ hệ thống dùng để tuyển tập đối tượne người, tài nguyên, khái niệm cách thức đà định đê thực chức phục vụ cho mục đích Mỗi đối tượng coi thành phần; thành phần cùa hệ thống tương tác với đê đạt mục đích Hệ thống thơng tin hệ thống có mục đích lưu trữ, xử lí truyền thơng tin Từ năm 1990, nói đến hệ thống thơng tin hàm ý hệ thống gắn chặt với máy tính Cuốn sách chi đề cập đến số hệ thống thơng tin lTnh vực trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence - AI) Trí tuệ nhân tạo khoa học bẳt chước trí tuệ người cùa máy tính Chúng ta mong muốn tạo nhũng máy tính bat chước mớ rộng khả trí tuệ nturời Đó suy luận, hiểu, nhận dạng hình ảnh, tri giác, nhận thức sáng tạo tình cám Để đạt ước mơ đến thành cơng nói n«ười cịn đưịng dài Tuy nhiên, nay, đa đat dược thành tựu rát đáng ghi nhận, phát triên họ phần mềm niiíy li"1’ nhũng cơng cụ vơ hữu ích Những cơng cụ giúp giải nhiêu toán trước xem khó giúp giải nhiêu tốn theo cách hiệu Những cơng cụ thuộc lĩnh vực trí tuệ nhân tạo xem hệ thống thơng minh (Intelligent Systems - IS) Có thể chia hệ thống thơng minh thành loại sau: - Các hệ sở tri thức (Knowledge Based Systems - KBS) - Tính tốn thơng minh (Computational Intelligence Systems - CIS) - Các hệ lai (Hybrid System - HS) Các hệ sở tri thức sử dụng kĩ thuật suy luận dựa luật (rule-based reasoning), SUV luận dựa mơ hình (model-based reasoning), suy luận dựa khung (frame-based reasoning), suy luận dựa trường hợp (case-based reasoning) Sự khác biệt bàn các phần mềm tin học thông thường hệ sở tri thức cấu trúc Trong phần mềm truyền thống, miền tri thức quyện chặt vào chương trình để điều khiển áp dụng tri thức Trong hệ sở tri thức, hai vai trò cung cấp tri thức điều khiển tách biệt rõ ràng Trong trường hợp đơn giản, hệ thống có mođul: modul sở tri thức modul điều khiển (cịn gọi mơ tơ suy diễn) Tri thức biểu diễn tường minh sờ tri thức không ần cấu trúc chương trình Bời tri thức đuợc cập nhật, thay đổi dễ dàng Mô tơ suy diễn sừ dụng sờ tri thức để giải tốn chương trình truyền thống sử dụng tệp liệu Ở hệ thống phức tạp hom, mơ tơ suy diễn hệ sở tri thức chứa siêu tri thức(1) Tính tốn thông minh giải pháp vượt qua số khó khăn bàng cách cho phép máy tính tự xây dựng mơ hình dựa quan sát kinh nghiệm Tri thức không phát biểu tường minh, biểu diễn bời số mà hệ thống điều chình để nâng cao độ xác Trong khuynh hướng có hệ nơ-ron (nhân tạo), giải thuật tiến hoá, giải thuật tối ưu khác kĩ thuật nắm bắt độ không chẳc chắn cùa thông tin (như logic mờ chẳng hạn) Như kĩ thuật khác, hệ sở tri thức hay tính tốn thơng minh khơng đủ đề giải loại toán đặt c ầ n có cơng cụ thích hợp cho toán, hệ sở tri thức tính tốn thơng minh sừ dụng cho nhiều tốn tốn khơng giải bàng cách khác Các hệ thống lai đời nhàm tích hợp ưu điẽm cũa vài kĩ thuật khác Không kĩ thuật (phần mềm) có nâng mỏ ni Tri thức áp dụng m iền tri thức hệ sở liệu Thơng qua mạng, nhóm chun gia kĩ sư tri thức có thê họp tác thiết kế HCG Việc thu nạp tri thức từ số chuyên gia có thê thực mạng, chí việc bảo trì sở tri thức Rất nhờ có mạng mà giảm giá thành sản phẩm HCG Thêm nữa, kĩ thuật HCG phương pháp AI khác hỗ trợ cho mạng Internet Intranet (Xem bảng 4.2) 4.2 C ông cụ tạo lập hệ chuyên gia HCG sản phẩm phần mềm nên việc xây dựng phải tuân theo nguyên lí phát triển phần mềm Tuy nhiên, đặc trưng loại phần mềm dẫn đến số điểm đặc biệt chu trình cơng cụ phát triển Trước hết, HCG thường phát triển theo mơ hình tăng trưởng Bản chất thăm dị thừ nghiệm việc lập trình cho HCG địi hỏi phải phát triển mẫu {prototype) Quá trình xây dựng HCG gắn chặt với trình phát triển nhanh mẫu Với chu trình thừ nghiệm mẫu đưa mẫu có chất lượng tốt hơn, yếu tố quan trọng dẫn đến sản xuất thành công HCG khả phát triển mẫu cải biến tri thức Các công cụ tạo lập HCG tốt ngôn ngừ môi trường AI thiết kế để hỗ trợ mạnh mẽ cho yếu tố Theo [5], chia cơng cụ xây dựng HCG thành loại, tương ứng mức cơng nghệ (xem hình 4.8): - Ngơn ngữ lập trình - Cơng cụ hỗ trợ (support tool) - Hệ lai (hybrid system) - Shell H ình 4.8 Các m ức công cụ xây dựng HCG 81 Loại công cụ giúp ta nhanh chóng có HCG S h e lt1\ Shell gói phần mềm với thành phần cùa HCG lập trinh sẵn, ngoại trừ sờ tri thức (hình 4.9) Trong shell có sẵn chế suy diễn, giao diện với người dùng có giao diện với phần mềm khác Thông thường, shell cung cấp môi trường để cài tri thức chuyên gia, tạo lập lưu trữ thành sở tri thức Với sờ tri thức có, sử dụng shell, người dùng truy cập phục vụ bời HCG tương ứng với sở tri thức Việc tạo HCG nhờ vào Shell không yêu cầu nhiều kĩ lập trinh, bời giảm chi phí xây dựng ứng dụng Có thể dùng shell để xây dựng nên HCG khác nhau, chi cần tạo lập sờ tri thức cho toán khác Tuy nhiên, shell thường hỗ trợ kiểu biểu diễn tri thức đó, có sẵn mơ tơ suy diễn theo phương pháp lập luận xừ lí thơng tin khơng chán theo cách riêng Dù có hạn chế, shell loại công cụ xây dựng HCG nhiều tổ chức lớn nhị sử dụng Có thể coi shell công cụ cho người dùng đầu cuối (như ngôn ngữ hệ 4) Trong nhiều trường hợp, nguời ta dùng shell chù yếu để huấn luyện phát triển bàn mẫu giai đoạn đầu quy trình phát triển HCG Nếu sừ dụng shell, người xây dựng HCG chi cẩn tạo lập sở tri thức HCG thuộc loại nhò Bên cạnh shell, có phần mềm cơng cụ khác, giúp ta xây dựng thành phần cùa HCG lớn hơn, phức tạp 111 S h e ll - th e o tỉế n g A n h c ó n e h ĩa c i g ỏ i c ỏ v ỏ b ọ c 82 Nhừng gói cơng cụ loại bao gồm phương tiện cho việc thu thập tri thức, phương tiện biến đổi, cập nhật tri thức phương tiện xây dựng giao diện với gói phần mềm khác Hệ thống lai phần mềm cho phép kết hợp nhiều kĩ thuật thể tri thức tạo mẫu Thực chất mơi trường tích họp vài công cụ hỗ trợ với ngôn ngữ lập trình Các hệ thống lai cung cấp khả để giải vấn đề phức tạp biểu diễn tri thức giải với thời gian nhanh so với sử dụng ngơn ngữ lập trình túy Có thể sử dụng hệ thống lai để phát triển hệ thống tạo nhanh mẫu shell (và tất nhiên dùng để xây dựng HCG) Một cách khác lựa chọn số nhiều ngơn ngữ lập trình để xây dựng HCG Ngôn ngữ lựa chọn thường ngôn ngữ lập trình cho ứng dụng AI hay ngơn ngữ hướng đối tượng Neu phát triển HCG ngơn ngữ lập trình, thành phần HCG(2) phải xây dựng từ đầu Như vậy, đòi hỏi phải có kĩ lập trình tốt chi phí thời gian cao Bù lại, chủ động thiết kế phát triển phần mềm linh hoạt theo ý Tóm lại, cơng cụ xây dựng HCG cung cấp môi trường phương tiện để tạo dựng hệ thống Sự phân chia thành loại công cụ tương đối Ở hình 4.8, sử dụng cơng cụ mức (phía đỉnh hình vẽ) địi hỏi kĩ lập trình hơn, nhanh chóng có sản phẩm hơn, sản phẩm nhận mềm mại, linh hoạt Trong đó, nhừng HCG phức tạp, không theo chuẩn phải xây dựng công cụ mức thấp 4.3 Các bước cùa m ột dự án xây dựng hệ chuyên gia ứng dụng Một dự án xây dựng HCG tổ chức thành giai đoạn [5]: (1) Khởi động dự án (Project initialization) (1) Phân tích thiết kế hệ thống (System analysis and design) (1) Phát triển nhanh bàn mẫu (Rapid prototyping) (1) Phát triển hệ thống (System development) (1) Cài đặt hệ thống (Implementation) (1) Sau cài đặt (Postimplementation) 121 C s tri th ứ c, m ô to suy d iễn , g ia o d iện ngư i d ù n g , m ôi trư n g tiếp nh ận tri th ứ c, p h n g tiện g iái th ích c h o n g i d ù n g cầ n ý HCG phần mềm phát triền theo mõ hình tăng trường Các nhiệm vụ khơng thiết thực mà làm đồng thịi, có lúc phài quay lại làm cơng việc thực trước 4.3.1 K hởi động d ự án Trong giai đoạn khởi động dự án, có số việc cần triên khai: Xác định toán Khẳng định cần thiết phài giải tốn Đánh giá giài pháp chọn lựa Xem xét, đánh giá ý tưởng dùng HCG để giải toán Thu hút ùng hộ hỗ trợ cùa cấp lãnh đạo người liên quan Rất cần phát biểu toán cách rõ ràng Đe làm rõ toán đặt nên trả lời số câu hỏi kiểu "Vẩn đề gì?", "Cái gi thực cần? " Phải viết phát biểu mơ tả tốn cần thiết giải Thịng thường, bắt tay vào viết tài liệu này, ta nhận thấy trước ta chưa xác định rành mạch, đù rõ vấn đề Sẽ tốt tài liệu phát biểu toán nhu cầu giải toán kèm theo thơng tin hỗ trợ (nếu có) Trước phát triển chương trình xây dựng HCG để giải toán, cần quan tâm xem xét cách tiếp cận khác Neu không đù tri thức để giải vấn đề thi có giải pháp khác, HCG không giải pháp Chẳng hạn, có thề viện đến chuyên gia người, vấn đề không thướng xuyên xuất Một cách tiếp cận khác tổ chức đào tạo, huấn luyện, nhiều trường hợp chi phi cho cách làm so với xây dựng HCG Ngồi cịn lựa chọn khác sừ dụng phần mềm truyền thống với khà tính tốn, lấy hay mua tri thức Internet Các giài pháp cần phân tích xem có phù hợp với hồn cảnh cụ thể đặt ra, với mục tiêu việc giải vấn đề hay khơng Bên cạnh đó, phải đánh giá cách tiếp cận HCG thích hợp hay khơng điều kiện thực tế Ngay cà tình tất giải pháp khác khơng phù hợp khơng có nghĩa cần thiết phải xây dựng HCG Đê khẳng định giài pháp xây dựng HCG phù hợp, cần xem xét số yếu tố Trước hết, phải kiểm tra điều kiện cần đảm bào cho việc phát triền HCG Sau gợi ý định hướng: Bài tốn khơng u cầu tri thức tổng quát, không yêu cầu tri th thông thường 84 - Để giải tốn khơng cần hoạt động mang tính vật lí, học hay kĩ năng, mà yêu cầu nhận thức - Có chuyên gia người lĩnh vực họ đồng ý hợp tác Thêm nữa, chuyên gia phải phát biểu cách tường minh phương pháp giải vấn đề họ - Bài tốn khơng q khó (chun gia người giải chi liên quan đến vài trăm khái niệm) Bài toán đặt ổn định, hiểu xác định rõ ràng - Các kĩ thuật tính tốn, thuật tốn nhừng chương trình truyền thống khơng giải - Lời giải không tối ưu HCG chấp nhận sai sót dung thứ - sẵn có liệu trường hợp nghiên cứu (case) để kiểm thừ, đánh giá Tiếp theo, cần nhận thấy đưa lợi ích để biện minh cho cách tiếp cận HCG Chẳng hạn xây dựng HCG đạt số điều sau: - Sản phẩm hứa hẹn trả lại xứng đáng chi phí đầu tư - Bảo tồn tri thức chuyên gia có, khơng tri thức - Tri thức chuyên gia toán nhiều nơi cần đến - Tri thức chuyên gia cần đến môi trường nguy hiểm cho người - Tri thức chuyên gia làm tăng hiệu suất chất lượng cơng việc - Sản phẩm (HCG) dùng cho huấn luyện - Hệ thống trả kết cho người dùng nhanh so với chuyên gia người - Hệ thống làm việc ổn định xác người Một yếu tố quan trọng phải xem xét, trước lựa chọn phương án dùng HCG, thích họp chất tốn với cách tiếp cận Chỉ toán yêu cầu làm việc khái niệm thực tế có tri thức mang tính kinh nghiệm để giải quyết, phù họp với giải pháp HCG Kích thước tốn cần phù hợp, khơng q dễ khơng q khó chuyên gia (con người) Yếu tố cuối cùng, khơng có kinh phí khơng có nguồn tài ngun (máy tính tri thức) khơng có ùng hộ cấp có thẩm quyền, dự án HCG triển khai 85 4.3.2 Phăn tích thiết k ế hệ thống Pha thứ hai dự án HCG gồm nhiệm vụ sau: Thiết kế mức khái niệm lập kế hoạch Lụa chọn chiến lược phát triển phần mềm Chuẩn bị nguồn tri thức Chuẩn bị tài nguyên máy tính Nghiên cứu tính khà thi Phân tích chi phí - lợi nhuận Thiết kế hệ thống mức khái niệm đề xuất ý tường chung sàn phẩm Người thiết kế phải hình dung hệ thống, suy nghĩ làm giàiquyết vấn đề Khi thiết kế khái niệm, cần xác định lực hệ thống, giao diện, nguồn tài nguyên cần có, rúi ro xuất h iện , thông tin cần thiết cho việc thiết kế chi tiết sau Có chiến lược phát triền hệ thống để lựa chọn: (i) Tự làm lấy (Do It Yourself) (ii) Thuê người phát triển hệ thống (Hire an Outside Developer) (iii) Tham gia đầu tư (Enter into a Join Venture) Nguồn tri thức chuyên gia bao gồm tri thức trích rút từ chuyên gia người từ nguồn tài liệu Đe chuẩn bị nguồn tri thức, lựa chọn chuyên gia (con người) có ý nghĩa quan trọng M ột người coi chuyên gia (trong lĩnh vực giái toán)? Câu trà lời không thật đơn giàn ta thường nghĩ Rất có thề tốn cần tri thức từ nhiều chuyên gia, cần hợp tác cùa nhiều chuyên gia Do cần tạo động cơ, thu hút hợp tác chuyên gia với dự án Có nhiều gợi ý ta nên tham kháo việc lựa chọn chuyên gia người Dưới số điểm nhận biết lực cùa chuvên gia: - Có thể thấy điều mà người khác khơng thấy Biết vấn đề có ý nghĩa vấn đề không - Biết làm để tập trung vào điềm quan trọng đề giải vấn đề - Có khà làm đơn giàn hố vấn đề phức tạp, hiểu vấn đề tinh trạng hồn độn, rắc rối - Có kĩ giao tiếp tốt, biết cách biểu đạt tinh thông cũa m inh cho người khác - Biết nên tuân theo quy tắc, không Dám chịu trách nhiệm định - Tin vào khả - Khơng cứng nhắc định có tính chiến lược - Ln cập nhật để có kiến thức tiên tiến - Có thể làm việc cách hiệu điều kiện bất lợi - Ra định dựa vào kinh nghiệm Khơng dự án HCG, dự án cần nghiên cứu tính khả thi: khả thi phương diện tài chính, phương diện kĩ thuật vận hành, v ề phương diện kĩ thuật, có khía cạnh sau cần xem xét: - Những yêu cầu giao diện - Những u cầu mạng - Tính sẵn có tri thức, liệu - Bảo đảm giữ bí mật tri thức - Lược đồ biểu diễn tri thức - Tính tương thích hệ thống với phần cứng với phần mềm có sẵn Khi xem xét tính khả thi phương diện vận hành hệ thống cần tìm hiểu nhừng ràng buộc mặt luật pháp, nhừng ảnh hưởng văn hoá mơi trường người dùng Đe phân tích chi phí - lợi nhuận, cần ước tính đầy đủ khoản chi phí: mua cơng cụ, th kĩ sư tri thức, thuê nhân viên lập trình, thuê người làm test, th chun gia, chi phí cho việc tìm lỗi, chi phí bảo trì hệ thống Lợi ích thu từ sản phẩm HCG đánh giá theo số lượng(1) chất lượng Tuy nhiên, khó đánh giá khó đánh giá tường minh đạt từ loại sản phẩm đặc biệt 4.3.3 P hát triển nhanh mẫu Việc xây dựng HCG gắn chặt với trình phát triên mẫu Các mẫu giúp ích cho việc lựa chọn, định cấu trúc tri thức trước ta dành nhiều thời gian để phát triển thêm sở tri thức Ví dụ, xây dựng HCG (l) M ộ t H C G n h ó (d i 100 luật): cần đ ến n g i x ây d ự n g tro n g v ài tu ần c ó g iá k h o ả n g $ ,0 0 - $ ,0 0 M ộ t h ệ th ô n g lớn h n (đ ặ c b iệ t c h y trê n m áy tín h lớ n ) g iá có th ể từ $ 0 ,0 0 đ ến h àn g triệu đ ô la M ỹ 87 hệ dựa luật, shell ta có thề nhanh chóng có bán mầu chi với 10 đến 50 luật Dù sở tri thức nhò vậy, chạy thử nghiệm bàn mẫu ta cỏ thể đánh giá đối sánh hiệu cùa thiêt kê với hình dung vê sản phẩm cuối cùng, để từ có phương án điều chỉnh, tiếp tục phát triẽn HCG Phát triền nhanh mẫu công việc rât cân thiêt hệ thông lớn Nếu không kịp thời điều chỉnh, thay đồi cấu trúc phần mềm trinh phát triển thi dẫn đến tình chi phí nhiều mà cuối sàn phẳm không sử dụng yêu cầu Có thề kể chi tiết ưu điêm việc phát triền bàn mẫu dự án xây dựng HCG: - Giúp người phát triển dự án cám nhận tính khà thi cách tiếp cặn HCG cho toán đặt - Cho thấy bóng dáng sán phẩm - kết cùa dự án từ sớm trình triển khai dự án - Cung cấp phương tiện để xem xét tính hiệu việc thu nạp biểu diễn tri thức - Làm ta nhận thấy cách dễ dàng khoảng cách từ gi dự án đạt tói mong muốn có sàn phẩm cuối - Có thề sừ dụng để gày ấn tượng với cấp lãnh đạo, nhà tài trợ cùa dự án lực cùa sàn phẩm phần mềm, qua thuyết phục họ tiếp tục tãng cường hỗ trợ cho dự án - Tạo điều kiện tốt để lấy phàn hồi từ người quản li, chuyên gia người dùng tiềm ẩn Từ điều chinh sửa lỗi cho sàn phẩm từ sớm - Ngay giai đoạn đầu cùa việc phát triền, bàn mẫu cung cấp hệ thống cho phép kiểm thừ cho ta kinh nghiệm sử dụng - Giúp cho trinh thu nạp tri thức trở nên nhanh chóng - Làm chuyên gia dễ đưa binh luận chương trình phát triển dễ phát biểu luật cho trường hợp ngoại lệ Quá trinh phát triển nhanh bàn mẫu minh họa hình 4.10 Ta bắt đâu với việc thiết kế hệ thống nhò c ầ n xác định thành phần cho bàn mẫu, có luật sừ dụng cho phiên bàn hệ thống, v.v Roi tri thức dự định cho phiên bàn nạp vào Tiếp theo kiêm thứ (test) Có thể dùng trường hợp (các ca) có lịch sử trường hợp giả định để kiềm thử Chuyên gia (con người) yêu cầu đánh giá kêt quà Phương pháp biểu diễn tri thức tính hiệu cùa phần mềm, phần cứng kiểm tra Có thể mịi người dùng tham gia kiềm tra hệ thống Sau đó, kĩ sư tri thức phân tích kết để cần thiết lại thực việc thiết kế Thường hệ thống phát triển qua số lần lặp lặp lại bước tinh chế, cho chạy thừ nghiệm Chạy thừ nghiệm hệ thống kiềm tra hệ thống lần phải phát triền tiếp tục phiên đạt sản phẩm —phiên cuối H ình 4.10 Phát triển nhanh mẫu 4.3.4 Phát triển h ệ thống Pha phát triển hệ thống bắt đẩu có bàn mẫu Q trình phát triển hệ thống kéo dài, phức tạp tùy thuộc vào độ lớn sàn phẩm Trong pha này, sờ tri thức xây dụng tiếp tục kiểm tra, đánh giá đề hoàn thiện thêm Cũng pha này, cịn có cơng việc khác tiến hành, tạo kiểm tra giao diện với người dùng, với sở liệu, với đối tượng đa phương tiện (multimedia), siêu phương tiện (hypermedia), chí w eb Xây dựng sử tri thức có nghĩa thu thập biểu diễn tri thức khn dạng thích hợp cho máy tính Bước đẩu tiên việc tồ chức miền tri thức liệt kê tất đáp án, kết luận, câu hỏi, mục lựa chọn, lời nhận x ét mà hệ thống trà cho người dùng Trong hệ dựa luật thơng tin nêu nằm phần THEN cùa luật Bước xác định liệt kê toàn liệu hệ thống cần đến Đó kiện (fact) mà người phát triển hệ thống hay người đùng đưa vào hệ thống Trong phiên làm việc, HCG đưa yêu cầu đề lấy input Dù biết kết trà về, biết liệu cần input 89 không dễ dàng việc viết luật Việc tồ chức sờ tri thức lớn phức tạp thường cần số kĩ thuật hỗ trợ thêm, vi dụ sứ dụng quyêr định hay ánh xạ ma trận (map a matrix) hình thức trung gian biêu diên tri thức, từ chuyền sang luật dễ dàng Khi đà có luật, ta có thê nhanh chóng tạo bàn mẫu cách sử dụng shell Bàn mẫu nhị bao gồm tập luật thể phân sỡ tri thức Cho phiên bàn đầu chạy thừ, ta kiểm tra ý tường thiẽt kê nhanh chóng thay đổi chi tiết cài đặt Qua ta có thêthây phản ứng người dùng với giao diện logic cách phục vụ cua phiên đàu Nêu mẫu làm việc tốt, ta đưa tiếp luật cịn lại vào, hồn thiện sớ tri thức Các bàn mẫu phiên bàn sau cùa hệ thống cần kiêm thừ đánh giá mơi trường thí nghiệm thực tế Thoạt tiên, kiểm thừ có thê diễn mơi trường mõ phóng, hệ thống thừ thách với tinh (ca) có lịch sừ hay tình mẫu người chuyên gia, ngirời dùng cung cấp Tuy nhiên, không thề kiểm thử tri thức mà cần thiết phải kiểm tra toàn hệ thống, cà trước lẫn sau cho làm việc thực tế Nhiều HCG chì phận cùa hệ trợ giúp định; việc đánh giá khơng đơn giàn 4.3.5 Cài đặt hệ thống Như bất ki dự án phần mềm nào, giai đoạn cài đặt HCG có thê kéo dài phức tạp Có so nhiệm vụ phái triền khai giai đoạn này: Đạt chấp nhận cùa người dùng Cài đặt, thao diễn, triển khai Tồ chức hướng đẫn, huấn luyện vận hành, sử đụng Thực biện pháp an ninh Viết tài liệu Tích hợp kiềm thừ tổng thể Một HCG có người dùng chấp nhận hay không, điều tất nhièn phụ thuộc sàn phẩm sừ dụng khơng, chất lượng sán phẩm sao, phụ thuộc cà vào tâm lí lẫn cách hành xừ người dùng Với chu trình phát triển bàn mẫu, ta làm ngày đạt gi hình dung sàn phẩm cuối cùng, v ấ n đề đật là: Khi có thê dừng trinh lại, đem phiên có cài đặt kiếm thử thực tế nhàm tiến đến việc đưa sán phẩm? Trong hệ dựa luật, người ta thường chấp nhận phièn bán làm việc nhẩt 75% trường hợp xuất không 5% lồi 90 Tổ chức tốt việc huấn luyện người dùng, làm cho họ thấy thoả mãn thao tác vận hành sản phẩm yếu tố quan trọng thuyết phục họ chấp nhận sán phẩm Trong kế hoạch triển khai, rõ ràng phải có kế hoạch đào tạo huấn luyện người dùng Nếu người dùng nhừng người có trách nhiệm bảo trì sản phẩm việc đào tạo, huấn luyện tốn nhiều Cài đặt HCG phải bao gồm việc làm tài liệu phù hợp Những tài liệu dạng in, tài liệu online mạng, hai Với đối tượng khác cung cấp nhừng tài liệu khác 4.3.6 Vận hành bảo trì h ệ thống Như Prerau [13] phát biểu, cần huấn luyện vận hành HCG tùy theo kiểu phục vụ HCG Trường họp HCG đem đến cho người dùng dịch vụ nhóm nhân viên vận hành (hay số nhóm vận hành, HCG có nhiều trạm làm việc) phải huấn luyện Trường hợp HCG sản phẩm sử dụng người dùng ngồi việc huấn luyện cho nhóm người dùng cịn phải có phận hỗ trợ họ gặp khó khăn Neu HCG nhúng hệ thống khác người vận hành hệ thống khác cần huấn luyện thêm để làm chủ hoạt động HCG nhúng đem lại Giống sản phẩm phần mềm, bào trì, đánh giá định kì nâng cấp thời gian sử dụng thực cho HCG Hon thế, HCG cần cập nhật, bổ sung tri thức lĩnh vực Các khả HCG phải xuất phiên bán Nhằm thuận lợi cho đánh giá định kì bảo trì hệ thống, nên khuyến khích, động viên người dùng cho phàn hồi HCG, đồng thời nên tạo điều kiện để việc gừi phản hồi thực dễ dàng TÓ M TẮ T CHƯ Ơ NG ❖ HCG chương trình máy tính biểu diễn lập luận dựa tri thức chủ đề thuộc lĩnh vực cụ thể đó, nhàm giải vấn đề đưa lời khuyên thay cho chuyên gia người ❖ Là loại hệ thống thông minh thuộc lĩnh vực AI, HCG giải vấn đề Heuristic phương pháp xấp xỉ Nó cơng cụ hữu hiệu giải toán khoa học xác thực, vấn đề thương mại hố quan tâm, đơng thời giải thích giải pháp đà đưa cho phép điều chinh giải pháp 91 •ỉ* HCG có hai thành phần độc lập với nhau: sờ tn thức mô to suy diễn Cơ sờ tri thức chứa tri thức trích rút từ chuyên gia chuyên ngành Mô tơ suy diễn thực suy luận thõng tin thuộc sở tri thức dừ liệu cung cấp từ thực tê đê có câu trà lời cho người dùng Sự tách rời sở tri thức mô tơ suy diên cỏ ý nghĩa quan trọng đặc trưng hệ dựa tri thức •t* Để cỏ thể xây dựng HCG, cần phải có kiến thức kĩ bốn chù đề sau: thu thập tri thức, biểu diễn tri thức, điều khiến trinh lập luận, lí giải giải pháp Liên quan trực tiếp đên việc xây dụng HCG kĩ sư tri thức, chuyên gia chuyên ngành người dùng đẩu cuối ❖ Có số phần mềm khác giúp xây dựng HCG: shell, công cụ hỗ trợ, hệ lai ngơn ngữ lập trình Mỗi loại cơng cụ có ưu điểm yêu cầu riêng ❖ Một dự án HCG triển khai theo mô hình tăng trường; bàn chất cùa q trình chu trình thừ nghiệm để phất triển bàn mẫu ❖ Đã có nhiều HCG xãy dựng ứng dụng nhiều lĩnh vực Phần lớn HCG xây dựng HCG dựa trẽn luật: sở tri thức, thơng tin mã hố bời luật; mô tơ suy diễn thực phương pháp suy luận luật C Â U HĨI ƠN TẬ P V À T H À O LUẬN HCG gì? Cho biết đặc trưng HCG Cho biết khác biệt HCG với hệ ứng dụng tin học truyền thống Cho biết cấu trúc HCG Trong cấu trúc HCG, việc phân tách sở tri thức chế lập luận (mô tơ suy diễn) quan trọng? Cho biết nhóm người liên quan trực tiếp đến việc xây dựng HCG Nêu ưu điểm hạn chế HCG Một sở tri thức dạng luật có chứa kiện (fact) luật (rule), giải thích khác chúng Có thể sử dụng công cụ đê phát triển HCG? Những yếu tố mang tính định việc lựa chọn giải pháp HCG cho ứng dụng? Cho biết quy trình thực dự án xây dựng HCG ứng dụng 10 Vì lại coi HCG loại hệ thơng thơng minh? í BÀI T Ậ P|1) Trình bày Expert System Shell (tìm Internet): a) Giới thiệu công cụ phần mềm b) Cho thấy dùng để nhanh chóng xây dựng hệ chuyên gia (nhỏ) Viết chương trình cài đặt mơ tơ suy diễn tiến Viết chương trình cài đặt mơ tơ suy diễn lùi Tìm tốn ứng dụng dùng hệ chuyên gia để giải Hãy giải thích lí chọn cách tiếp cận hệ chuyên gia trường hợp họp lí Xây dựng Expert System Shell Sản phẩm cần nộp(2) gồm: a) Phần mềm xây dựng b) Tài liệu thuyết minh kèm theo phần mềm c) Hướng dẫn sử dụng d) Ví dụ demo (Cơ sở tri thức cài sẵn để chạy thử) e) Công cụ kĩ thuật sử dụng để phát triển: • Ngơn ngữ (hoặc mơi trường dùng), hệ điều hành • Cách biểu diễn tri thức • Cách tổ chức liệu để cài đặt motơ suy diễn • Đoạn code cài đặt suy diễn (tiến/lùi) PHỤ LỤC A1 Mười ngữ cành đư ợ c sử dụng MYCIN Có 10 ngữ cảnh dùng để suy luận liên quan đến liệu pháp cho bệnh nhiễm khuẩn MYCIN: Person Bệnh nhân PERS Những điều trị trước CurCuls Những xét nghiệm đă làm (cấy khuẩn) CurDrugs Những loại thuốc ng {ị) c ó th ể làm th e o n h ó m