Tổng quan về hệ chuyên gia - mở đầu

Tài liệu này dành cho sinh viên, giáo viên khối ngành công nghệ thông tin tham khảo và có những bài học bổ ích hơn, bổ trợ cho việc tìm kiếm tài liệu, giáo án, giáo trình, bài giảng các môn học khối ngành công nghệ thông tin

PGS.TS. Phan Huy Kh PGS.TS. Phan Huy Kh á á nh nh khanhph@vnn.vn H H   chuyên gia chuyên gia ( ( Expert System Expert System ) ) Chng Chng 1 1 M M   đ đ   u v u v   h h   chuyên gia chuyên gia 1.2 1.2 2/ 2/ 57 57 H H   chuyên gia (HCG) l chuyên gia (HCG) l à à g g ì ì ? ? \ \ H H   chuyên gia l chuyên gia l à à l l   nh v nh v   c c   ng d ng d   ng c ng c   a a tr tr í í tu tu   nhân t nhân t   o o \ \ C C ó ó nhi nhi   u c u c á á ch đ ch đ   nh ngh nh ngh   a HCG : a HCG : u u E. Feigenbaum : E. Feigenbaum : « « H H   chuyên gia (Expert System) l chuyên gia (Expert System) l à à m m   t t chng tr chng tr ì ì nh m nh m á á y t y t í í nh thông minh s nh thông minh s   d d   ng tri th ng tri th   c c (knowledge) v (knowledge) v à à c c á á c th c th   t t   c suy lu c suy lu   n ( n ( inference procedures) inference procedures) đ đ   gi gi   i nh i nh   ng b ng b à à i to i to á á n tng đ n tng đ   i kh i kh ó ó khn đòi h khn đòi h   i nh i nh   ng ng chuyên gia m chuyên gia m   i gi i gi   i đ i đ   c c » » u u H H   chuyên gia l chuyên gia l à à m m   t h t h   th th   ng tin h ng tin h   c c c c ó ó th th   mô ph mô ph   ng ng (emulates) (emulates) nng l nng l   c quy c quy   t đo t đo á á n (decision) v n (decision) v à à h h à à nh đ nh đ   ng ng (making abilily) c (making abilily) c   a m a m   t chuyên gia ( t chuyên gia ( con ng con ng   i) i) u u M M   t h t h   chuyên gia s chuyên gia s   d d   ng tri th ng tri th   c c c c   a m a m   t l t l   nh v nh v   c c c c   th th   đ đ   cung c cung c   p vi p vi   c gi c gi   i quy i quy   t v t v   n đ n đ   v v   i i “ “ ch ch   t l t l   ng chuyên ng chuyên gia gia ” ” trong l trong l   nh v nh v   c đ c đ ó ó . . 3/ 3/ 57 57 What is an Expert System? What is an Expert System? \ \ Expert System: Expert System: A computer program that: A computer program that: u u Attempts to code the Attempts to code the knowledge of human experts knowledge of human experts in the in the form of heuristics form of heuristics (i.E. A rule of thumb) (i.E. A rule of thumb) u u Emulates the Emulates the decision decision - - making ability making ability of a of a human expert human expert in a restricted domain in a restricted domain u u Edward Feigenbaum: Edward Feigenbaum: “ “ An intelligent computer program that An intelligent computer program that uses knowledge uses knowledge and and inference procedures inference procedures to solve problems that to solve problems that are difficult enough to require significant human expertise are difficult enough to require significant human expertise for their solutions for their solutions ” ” \ \ A computer program which: A computer program which: u u Encapsulates Encapsulates knowledge knowledge from some domain, normally obtained from some domain, normally obtained from a from a human expert human expert in that domain in that domain 4/ 4/ 57 57 Kh Kh á á i ni i ni   m m chuyên gia chuyên gia t t rong cu rong cu   c s c s   ng ng \ \ T T rong cu rong cu   c s c s   ng, c ng, c á á c chuyên gia c c chuyên gia c ó ó th th   gi gi   i quy i quy   t v t v   n đ n đ     m m   t m t m   c c đ đ   cao v cao v ì ì h h   c c ó ó r r   t nhi t nhi   u tri th u tri th   c v c v   l l   nh v nh v   c h c h   ho ho   t đ t đ   ng ng \ \ Nh Nh   ng t ng t ri th ri th   c n c n à à y bao g y bao g   m lý thuy m lý thuy   t đ t đ   n c n c   c c á á c kinh nghi c kinh nghi   m, k m, k   x x   o, o, phng ph phng ph á á p l p l à à m t m t   t, chi t, chi   n l n l   c heuristic đã t c heuristic đã t í í ch l ch l   y đ y đ   c c c c   a c a c á á c c chuyên gia con ng chuyên gia con ng   i qua qu i qua qu á á tr tr ì ì nh l nh l à à m vi m vi   c c c c   a h a h   trong m trong m   t l t l   nh v nh v   c c chuyên môn chuyên môn \ \ T T   tri th tri th   c n c n à à y, y, ng ng   i ta c i ta c   g g   ng c ng c à à i đ i đ   t ch t ch ú ú ng v ng v à à o h o h   th th   ng đ ng đ   h h   th th   ng c ng c ó ó th th   mô ph mô ph   ng theo c ng theo c á á ch th ch th   c c c c á á c chuyên gia l c chuyên gia l à à m vi m vi   c c \ \ Tuy nhiên, không gi Tuy nhiên, không gi   ng v ng v   i con ng i con ng   i, c i, c á á c chng tr c chng tr ì ì nh hi nh hi   n t n t   i không i không t t   h h   c l c l   y kinh nghi y kinh nghi   m m : : u u T T ri th ri th   c ph c ph   i đ i đ   c l c l   y t y t   con ng con ng   i i u u     c mã h c mã h ó ó a a trong m trong m   t t ngôn ng ngôn ng   h h ì ì nh th nh th   c c đ đ   khai th khai th á á c c \ \ ây l ây l à à nhi nhi   m v m v   ch ch í í nh m nh m à à c c á á c nh c nh à à thi thi   t k t k   HCG ph HCG ph   i đng đ i đng đ   u u 5/ 5/ 57 57 Bách khoa toàn th m Wikipedia \ HCG, còn gi là h thng da tri trc, là mt chng trình máy tính cha mt s tri thc đc thù ca mt hoc nhiu chuyên gia con ngi v mt ch đ c th nào đó \ Các chng trình thuc loi này đã đc phát trin t các thp k 1960 và 1970, và tr thành ng dng thng mi t thp k 1980 \ Nhiu HCG đã đc thit k và xây dng đ phc v các lnh vc k toán, y hc, điu khin tin trình ( process control ), dch v t vn tài chính ( finalcial service ), tài nguyên con ngi ( human resources ), v.v 6/ 6/ 57 57 Bách khoa toàn th m Wikipedia \ \ D D   ng ph ng ph   bi bi   n nh n nh   t c t c   a HCG l a HCG l à à : : u u M M   t chng tr t chng tr ì ì nh g nh g   m m m m   t t t t   p lu p lu   t phân t t phân t í í ch thông tin (t ch thông tin (t h h   ng ng đ đ   c cung c c cung c   p b p b   i NSD h i NSD h   th th   ng) v ng) v   m m   t l t l   p v p v   n đ n đ   c c   th th   u u Nh Nh   ng phân t ng phân t í í ch v ch v   c c á á c v c v   n đ n đ   đã x đã x á á c đ c đ   nh nh u u T T ù ù y theo thi y theo thi   t k t k   chng tr chng tr ì ì nh m nh m à à đa l đa l   i khuyên v i khuyên v   tr tr ì ì nh t nh t   c c á á c c h h à à nh đ nh đ   ng c ng c   n th n th   c hi c hi   n đ n đ   gi gi   i quy i quy   t v t v   n đ n đ   \ \ HCG s HCG s   d d   ng c ng c á á c tri th c tri th   c c c c   a nh a nh   ng chuyên gia đ ng chuyên gia đ   gi gi   i i quy quy   t c t c á á c v c v   n đ n đ   (b (b à à i to i to á á n) kh n) kh á á c nhau thu c nhau thu   c m c m   i l i l   nh v nh v   c c \ \ L L à à m m   t h t h   th th   ng s ng s   d d   ng c ng c á á c kh c kh   nng l nng l   p lu p lu   n đ n đ   đ đ   t t t t   i i c c á á c k c k   t lu t lu   n n \ \ C C á á c thu c thu   t ng t ng   c c ó ó c c ù ù ng ngh ng ngh   a : a : u u H H   chuyên gia chuyên gia u u H H   th th   ng d ng d   a trên tri th a trên tri th   c (knowledge c (knowledge − − based system) based system) u u HCG d HCG d   a trên tri th a trên tri th   c (knowledge c (knowledge − − based expert system) based expert system) 7/ 7/ 57 57 L L   p v p v   n đ n đ   c c   a HCG_1 a HCG_1 1. 1. Di Di   n gi n gi   i (interpretation) i (interpretation) a ra k a ra k   t lu t lu   n hay mô t n hay mô t   d d   hi hi   u t u t   nh nh   ng t ng t   p h p h   p d p d   li li   u thô u thô 2. 2. D D   đo đo á á n (prediction) n (prediction) a ra a ra nh nh   ng h ng h   u qu u qu   c c ó ó th th   x x   y ra khi cho tr y ra khi cho tr   c m c m   t t t t ì ì nh hu nh hu   ng ng 3. 3. Ch Ch   n đo n đo á á n (diagnosis) n (diagnosis) X X á á c đ c đ   nh nguyên nhân c nh nguyên nhân c   a nh a nh   ng s ng s   c c   trong c trong c á á c t c t ì ì nh hu nh hu   ng ph ng ph   c t c t   p p d d   a trên c a trên c á á c tri c tri   u ch u ch   ng c ng c ó ó th th   quan s quan s á á t đ t đ   c c 4. 4. Thi Thi   t k t k   (design) (design) t t ì ì m ra c m ra c   u h u h ì ì nh cho c nh cho c á á c th c th à à nh ph nh ph   n h n h   th th   ng, ng, đ đ á á p p   ng đ ng đ   c c c c á á c m c m   c c tiêu trong khi v tiêu trong khi v   n th n th   a mãn m a mãn m   t t t t   p h p h   p c p c á á c r c r à à ng bu ng bu   c v c v   thi thi   t k t k   5. 5. L L   p k p k   ho ho   ch (planning) ch (planning) T T ì ì m ra m m ra m   t chu t chu   i c i c á á c h c h à à nh đ nh đ   ng đ ng đ   đ đ   t đ t đ   c m c m   t t t t   p h p h   p c p c á á c m c m   c c tiêu, khi tiêu, khi đ đ   c cho tr c cho tr   c c c c á á c đi c đi   u ki u ki   n kh n kh   i đ i đ   u v u v à à nh nh   ng r ng r à à ng bu ng bu   c c trong th trong th   i gian ch i gian ch   y (run y (run - - time) time) 8/ 8/ 57 57 L L   p v p v   n đ n đ   c c   a HCG_2 a HCG_2 6. 6. Theo dõi (monitoring) Theo dõi (monitoring) S S o s o s á á nh nh nh nh   ng ng h h à à nh vi quan s nh vi quan s á á t đ t đ   c c c c   a h a h   th th   ng v ng v   i h i h à à nh vi nh vi mong đ mong đ   i i 7. 7. B B   t l t l   i v i v à à s s   a ch a ch   a (debuging and repair) a (debuging and repair) C C h h   đ đ   nh v nh v à à c c à à i đ i đ   t phng ph t phng ph á á p ch p ch   a tr a tr   cho c cho c á á c c s s   c c   , r , r   i ro i ro 8. 8. H H   ng d ng d   n (instruction) n (instruction) P P h h á á t hi t hi   n v n v à à s s   a ch a ch   a nh a nh   ng thi ng thi   u s u s ó ó t trong quan t trong quan ni ni   m c m c   a h a h   c viên v c viên v   m m   t ch t ch   đ đ   l l   nh v nh v   c n c n à à o đ o đ ó ó 9. 9. i i   u khi u khi   n (control) n (control) C C h h   đ đ   o h o h à à nh vi nh vi trong trong m m   t môi tr t môi tr   ng ph ng ph   c t c t   p p 9/ 9/ 57 57 T T   ch ch   c ho c ho   t đ t đ   ng c ng c   a HCG a HCG \ \ M M   t h t h   chuyên gia g chuyên gia g   m ba th m ba th à à nh ph nh ph   n ch n ch í í nh : nh : u u C s C s   tri th tri th   c c ( ( knowledge base) knowledge base) ni ch ni ch   a tri th a tri th   c c c c   a HCG a HCG u u M M á á y suy di y suy di   n n hay hay môt suy di môt suy di   n n (inference engine) (inference engine) u u H H   th th   ng giao ti ng giao ti   p v p v   i ng i ng   i s i s   d d   ng ng (user interface) (user interface) \ \ Khai th Khai th á á c HCG : c HCG : Ng Ng   i s i s   d d   ng (U ng (U ser) ser) đ đ   t câu h t câu h   i i (truy v (truy v   n) HCG b n) HCG b   ng c ng c á á ch : ch : u u Cung c Cung c   p p s s   ki ki   n n (facts) l (facts) l à à nh nh   ng g ng g ì ì đã bi đã bi   t, t, đã c đã c ó ó th th   t hay t hay nh nh   ng tri th ng tri th   c c c c ó ó í í ch (lu ch (lu   t t - - rules) cho h rules) cho h   chuyên gia, v chuyên gia, v à à nh nh   n n đ đ   c nh c nh   ng câu tr ng câu tr   l l   i i \ \ Ho Ho   t đ t đ   ng c ng c   a HCG : a HCG : u u M M á á y suy di y suy di   n khai th n khai th á á c c s c c s   tri th tri th   c đ c đ   t t   o ra câu tr o ra câu tr   l l   i l i l à à nh nh   ng l ng l   i khuyên hay nh i khuyên hay nh   ng g ng g   i ý đ i ý đ ú ú ng đ ng đ   n ( n ( expertise) cho expertise) cho ng ng   i s i s   d d   ng qua h ng qua h   th th   ng giao ti ng giao ti   p p 10/ 10/ 57 57 Knowledge Engineering in a Nutshell Knowledge Engineering in a Nutshell Human Expert Human Expert Knowledge Engineer Knowledge Engineer Explicit Knowledge Dialog Knowledge Refinement Knowledge base (In ES) Knowledge base (In ES) [...]... 12/57 c tr ng c a h chuyên gia \ Có b n c tr ng c b n c a m t h chuyên gia : u Hi u qu cao (high performance) Kh n ng tr l i v i m c tinh thông b ng ho c cao h n so v i chuyên gia (ng i) trong cùng l nh v c áng (adequate response time) Th i u Th i gian tr l i tho gian tr l i h p lý, b ng ho c nhanh h n so v i chuyên gia (ng i) i n cùng m t quy t nh H chuyên gia là m t h th ng th i gian th c (real time... expertise) chuyên gia v nhi u l nh v c khác nhau và c khai thác ng th i b t k th i gian s d ng 14/57 u i m c a h chuyên gia_ 2 \ Nh ng u i m c a h chuyên gia : u tin c y (increased relialility) Luôn u mb o Kh n ng gi ng gi i (explanation) Câu tr l i v i m c thông u tin c y khi khai thác tinh c gi ng gi i rõ ràng chi ti t, d hi u Kh n ng tr l i (fast reponse) Tr l i theo th i gian th c, khách quan u Tính... Không th x y ra s c ho c u gi m sút tin c y khi s d ng c u D hi u (understandable) H chuyên gia gi i thích các b suy lu n m t cách d hi u và nh t quán, không gi ng nh cách tr l i bí n c a các h p en (black box) 13/57 u i m c a h chuyên gia_ 1 \ Nh ng u i m c a h chuyên gia : Ph c p (increased availability) Là s n ph m chuyên gia, u c phát tri n không ng ng v i hi u qu s d ng không th ph nh n u Gi m giá thành... ng các máy LISP (LISP machines) t LMI H chuyên gia v Toán h c (SMP math expert system) ; m ng n -ron Hopfield (Hopfield Neural Net) ; 1982 D án xây d ng máy tính thông minh th h 5 Nh t b n (Japanese Fifth Generation Project to develop intelligent computers) B công c ph c v h chuyên gia KEE 1983 (KEE expert system tool) (intelli Corp) B công c ph c v h chuyên gia CLIPS 1985 (CLIPS expert system tool... of Evidence for reason under uncertainty) ng d ng h chuyên gia PROSPECTOR trong khai thác h m m (Duda, Har) 1975 1977 S d ng ngôn ng chuyên gia OPS (OPS expert system shell) trong h chuyên gia XCON/R1 (Forgy) 17/57 L ch s phát tri n c a HCG 3 N m Các s ki n H chuyên gia XCON/R1 (McDermott, DEC) b o trì h th ng máy tính DEC (DEC computer systems) Thu t toán m ng v so kh p nhanh (rete algorithm for fast... (fuzzy object) c a Zadeh Xây d ng h chuyên gia u tiên v nha khoa DENDRAL (Feigenbaum , Buchanan , et.al) 1968 M ng ng ngh a (semantic nets), mô hình b nh k t h p (associative memory model) c a Quillian 16/57 L ch s phát tri n c a HCG 2 N m Các s ki n 1969 H chuyên gia v Toán h c MACSYMA (Martin and Moses) 1970 ng d ng ngôn ng PROLOG (Colmerauer, Roussell, et, al.) H chuyên gia HEARSAY I v nh n d ng ti ng... Corp) B công c ph c v h chuyên gia CLIPS 1985 (CLIPS expert system tool (NASA) 18/57 Các l nh v c ng d ng c a h chuyên gia c xây d ng \ Cho n nay, hàng tr m h chuyên gia ã và ã c báo cáo th ng xuyên trong các t p chí, sách, báo và h i th o khoa h c c s d ng trong các \ Ngoài ra còn các h chuyên gia công ty, các t ch c quân s mà không c công b vì lý do b o m t 19/57 M t s l nh v c ng d ng L nh v c ng d... 20/57 M t s h chuyên gia 1 B ng 1 Ngành hoá h c (Chemistry) CRYSALIS Interpret a protein’n 3-D structure DENDRAL Interpret molecular structure Remedy Triple Quadruple Mass Spectrometer (keep TQMSTUNE it tuned) CLONER Design new biological molecules MOLGEN Design gene - cloning experiments SECS Design complex organic molecules SPEX Plan molecular biology experiments 21/57 M t s h chuyên gia 2 B ng 2... (Engineering) REACTOR Diagnosis / remedy reactor accidents DELTA Diagnosis / remedy GE locomotives STEAMER Instruct operation - steam power-plant 23/57 M t s h chuyên gia 5 B ng 5 Ngành y h c (Medicine) PUFF Diagnosis lung disease VM Monitors intensive - care patients ABEL Diagnosis acid - base / electrolytes AI/COAG Dianosis blood disease AI/ RHEUM Diagnosis rheumatoid disease CADUCEUS Diagnosis internal... (Electronics) ACE Diagnosis telephone network faults IN -ATE Diagnosis oscilloscope faults NDS Diagnosis national communication net EURISKO Design 3-D micro-electronics PALLADIO Design and test new VLSI cicuits REDESIGN Redesign digital circuits to new CADHELP Instruct for computer aided design SOPHIE Instruct circuit fault diagnosis 22/57 M t s h chuyên gia 3 B ng 3 Ngành a ch t (Geology) DIPMETER Interpret . Kh á á nh nh khanhph@vnn.vn H H   chuyên gia chuyên gia ( ( Expert System Expert System ) ) Chng Chng 1 1 M M   đ đ   u v u v   h h   chuyên gia chuyên gia 1. 2 1. 2 2/ 2/ 57 57 H H   chuyên gia (HCG). box) (black box) 14 / 14 / 57 57 u đi u đi   m c m c   a h a h   chuyên gia_ 1 chuyên gia_ 1 Nhng u đim ca h chuyên gia : u Ph cp (increased availability). Là sn phm chuyên gia, đc. dng h chuyên gia PROSPECTOR trong khai thác hm m (Duda, Har) 19 77 S dng ngôn ng chuyên gia OPS (OPS expert system shell) trong h chuyên gia XCON/R1 (Forgy) 18 / 18 / 57 57 L L   ch