Suy diễn lùi - Ứng dụng trong chuẩn đoán sự cố máy vi tính

1 Page 1 of 20 Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng Suy diễn lùi - Ứng dụng trong chuẩn đoán sự cố máy vi tính Giảng viên: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn 2013 Trần Nguyên Phong MSHV: CH1101028 MSSHV: CH1101028 T r a n g 2 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 3 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h Mục Lục Trang I. Đặt vấn đề 2 II. Cơ sở lý thuyết 2 1. Định nghĩa suy diễn lùi 2 2. Cơ chế suy diễn lùi 2 3. Ưu điểm suy diễn lùi 3 4. Nhược điểm suy diễn lùi 3 III. Nội dung bài toán 3 IV. Xây dựng một cơ sở tri thức 4 1. Tập nút 4 2. Tập luật và giải thích 7 3. Thuật toán 11 4. Tổ chức chương trình 14 V. Thực thi chương trình 16 VI. Tham khảo 18 I. Đặt vấn đề Trong thời đại công nghệ thông tin hiện nay, máy vi tính trở thành công cụ hỗ trợ đắc lực cho con người. Máy vi tính đã góp phần giúp con người giải quyết công việc một cách nhanh chóng hơn bởi các chức năng: lưu trữ, tính toán, xử lý dữ liệu Khi máy tính gặp sự cố có thể gây chậm trể công việc, ảnh hưởng đến hiệu suất làm việc. Do đó, yêu cầu xử lý Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 4 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h sự cố máy vi tính đã trở nên cấp thiết. Dựa trên kiến thức cơ bản về biểu diễn tri thức, phạm vi tiểu luận này sẽ trình bày ứng dụng của biểu diễn tri thức cho việc chuẩn đoán cơ bản các sự cố của máy vi tính. II. Cơ sở lý thuyết 1. Định nghĩa Suy diễn lùi Suy diễn lùi là chiến lược suy diễn để chứng minh một giả thiết bằng cách thu thập thông tin hỗ trợ. 2. Cơ chế Suy diễn lùi Hệ thống Suy diễn lùi bắt đầu từ đích (kết luận) cần chứng minh.  Trước hết nó kiểm tra trong bộ nhớ làm việc để xem đích này đã được bổ sung trước đó chưa. Bước này cần thiết vì cơ sở tri thức khác có thể đã chứng minh đích này.  Nếu đích chưa được chứng minh, nó tìm các luật có phần THEN chứa đích. Các luật này được gọi là đích.  Hệ thống xem phần giả thuyết của các luật đích này có trong bộ nhớ làm việc hay không. Các giả thuyết không được liệt kê trong bộ nhớ gọi là các đích mới, các đích mới này cần được giải nhờ các luật khác.  Quá trình này tiếp tục đệ quy theo cơ chế tìm theo chiều sâu cho đến khi tìm thấy một giả thiết không do luật nào cung cấp. Đó là nút tận cùng.  Khi thấy nút tận cùng, hệ thống dùng các thông tin này để giải đích con và đích ban đầu. 3. Ưu điểm của Suy diễn lùi * Ưu điểm chính của Suy diễn lùi là phù hợp với bài toán đưa ra giả thiết rồi xem giả thiết đó có đúng không. * Suy diễn lùi tập trung vào đích đã cho. Nó tạo ra một loạt các câu hỏi chỉ liên quan đến vấn đề đang xét, đến hoàn cảnh thuận tiện đối với người dùng. Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 5 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h * Khi suy diễn lùi muốn suy diễn cái gì đó từ các thông tin đã biết, nó chỉ tìm trên một phần của cơ sở tri thức thích đáng đối với bài toán đang xét. * Suy diễn lùi được đánh giá cao trong các bài toán giải quyết nhiệm vụ như là chuẩn đoán, dự đoán, tìm lỗi. 4. Nhược điểm Suy diễn lùi * Nhược điểm cơ bản của Suy diễn lùi là nó thường tiếp theo dòng suy diễn, thay vì đúng ra phải dừng ở đó mà sang nhánh khác. * Tuy nhiên có thể khắc phục nhược điểm này bằng cách dùng nhân tố tin cậy và các luật meta. III. Nội dung bài toán Sẽ có 2 file là Nut và Luat với cách tổ chức như sau - File luật được lưu dưới dạng text: sẽ được viết lại dưới dạng mệnh đề toán học. - File nút lưu dưới dạng XML: chứa các sự cố máy tính mà ta quan sát được cũng như những kết luận về sự cố máy tính <Nut> <doi_tuong name="Dây điện"> <Benh id="d">bị lỏng</Benh> <Benh id="f">bị hư</Benh> </doi_tuong> <doi_tuong name="Công tắc màn hình"> <Benh id="b">sáng</Benh> </doi_tuong> </Nut> Khi chạy chương trình, người dùng sẽ phải trả lời những câu hỏi mà chương trình đưa ra bằng cách sẽ trả lời Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 6 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h Có: 1 Không: 0 Và chương trình sẽ đưa ra kết luận có kèm theo lời giải thích cho những vấn đề mà người dùng yêu cầu. IV. Xây dựng một cơ sở tri thức 1. Tập nút • Về mặt từ ngữ TẬP NÚT a. Màn hình không lên hình b. Công tắt màn hình sáng c. Cắm lại dây điện màn hình, màn hình sáng d. Dây điện bị lỏng e. Thay dây điện mới, màn hình sáng f. Dây điện lỏng g. Màn hình bị hư h. Cắm lại dây nguồn, màn hình sáng i. Dây nguồn bị lỏng j. Thay dây nguồn mới, màn hình sáng k. Dây nguồn CPU bị hư l. Cắm lại sợi cáp nối màn hình với CPU, màn hình sáng m. Sợi cáp nối màn hình với CPU bị lỏng n. Thay sợi cáp nối màn hình với CPU o. Sợi cáp nối màn hình với CPU bị hư p. CPU phát tiếng bíp q. Con chíp bị hư r. Cắm lại Ram/Card màn hình màn hình sáng s. Ram/Card màn hình bị lỏng t. Thay Ram/Card màn hình màn hình sáng u. Ram/Card màn hình bị hư v. Main bị hư w. Máy tự động restart x. CPU bị nóng y. Quạt CPU bị hư z. Cài lại win máy hoạt động tốt aa. Hệ điều hành bị lỗi ab. Thay Ram, máy hoạt động tốt Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 7 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h ac. Ram bị hư ad. Cổng USB không nhận ae. Có cài chức năng nhận USB cho máy af. Cắm lại sợi cáp nối Main với cổng USB, máy nhận USB ag. Cáp nối Main với cổng USB bị lỏng ah. Cáp nối Main với cổng USB bị hư ai. Bàn phím lúc gõ được, lúc không gõ được aj. Cắm lại cổng bàn phím, bàn phím hoạt động tốt ak. Cổng bàn phím bị lỏng al. Thay cổng bàn phím mới, bàn phím hoạt động tốt am. Cổng bàn phím bị hư an. Bàn phím bị hư ao. Chuột không di chuyển theo ý muốn ap. Máy bị treo aq. Cắm lại cổng PS2, chuột di chuyển tốt ar. Cổng PS2 bị lỏng as. Thay chuột mới, chuột di chuyển tốt at. Chuột bị hư au. Cổng PS2 bị hư av. Không đọc được đĩa aw.Đĩa không cùng loại ổ đĩa ax. Thay đĩa mới, đọc được ay. Đĩa bị hư az. Ổ đĩa bị hư • Về mặt cấu trúc dữ liệu: Stt Tên Ý nghĩa Câu hỏi Loại nút Giá trị 1 a Màn hình không sáng Màn hình không sáng ?? 3 -1 Trong đó: • Stt: biến thuộc kiểu nguyên dương. Lưu chỉ số thứ tự của nút • Tên: thuộc kiểu string. Lưu tên của nút (a, b, c, ~a, ~b ….) • Ý nghĩa: thuộc kiểu string. Lưu ý nghĩa của nút Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 8 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h • Câu hỏi: thuộc kiểu string. Lưu câu hỏi để khi suy diễn buộc phải đặt câu hỏi để lấy giá trị của nút thì lấy câu hỏi ra để đặt với người sử dụng. • Loại nút: biến thuộc kiểu nguyên dương. Bao gồm {1,2,3}  xác định nút thuộc kiểu nào: nút kết luận, nút trung gian hay nút giả thiết. • Giá trị: biến thuộc kiểu nguyên. Bao gồm 3 giá trị o 1: có giá trị True o 0: có giá trị false o -1: biến chưa khởi tạo giá trị Lưu ý khi nhập giá trị cho 1 nút thì nút phủ định của nó cũng nhận được giá trị tương ứng. Vì tập nút ở đây bao gồm nút và nút phủ định của nút đó. 2. Tập luật và giải thích: • Về mặt từ ngữ 1. a ^ ~b ^ c => d If (Màn hình không lên hình And công tắt màn hình không sáng And cắm lại dây điện màn hình, màn hình lên hình) Then (Dây điện màn hình bị lỏng). 2. a ^ ~b ^ ~c ^ e => f If (Màn hình không lên hình And công tắt màn hình không sáng And cắm lại dây điện màn hình, màn hình không lên And thay dây điện màn hình khác, màn hình lên hình) Then (dây điện màn hình bị hư). 3. a ^ ~b ^ ~c ^ ~e => g If (Màn hình không lên hình And công tắt màn hình không sáng And dây điện màn hình không bị lỏng And thay dây điện màn hình khác, màn hình không lên hình) Then (màn hình bị hư). 4. a ^ b ^ h => i If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And cắm lại dây nguồn CPU, màn hình lên hình) Then (Dây nguồn CPU bị lỏng). 5. a ^ b ^ ~h ^ j => k Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 9 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng cắm lại dây nguồn CPU, màn hình không lên hình And thay dây nguồn CPU mới, màn hình lên hình) Then (dây nguồn CPU bị hư). 6. a ^ b ^ l => m If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And cắm lại sợi cáp nối màn hình với CPU, màn hình lên hình) Then (sợi cáp nối màn hình với CPU bị lỏng). 7. a ^ b ^ ~l ^ n => o If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And cắm lại sợi cáp nối màn hình với CPU, màn hình không lên hình And Thay sợi cáp khác, màn hình lên) Then (sợi cáp nối màn hình với CPU bị hư). 8. a ^ b ^ ~l ^ ~n ^ ~p => q If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And sợi cáp nối màn hình với CPU không bị lỏng And Thay sợi cáp khác, màn hình không lên And CPU không có phát ra tiếng “bip”) Then (con chíp bị hư). 9. a ^ b ^ p ^ r => s If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And CPU có phát ra tiếng “bip” And cắm lại Ram/card màn hình, màn hình lên) Then (Ram/card màn hình bị lỏng). 10. a ^ b ^ p ^ ~r ^ t => u If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And CPU có phát ra tiếng “bip” And cắm lại Ram/card màn hình, màn hình không lên And thay Ram/card màn hình mới, màn hình lên) Then (Ram/card màn hình bị hư). 11. a ^ b ^ p ^ ~r ^ ~t=> v If (Màn hình không lên hình And Công tắt màn hình sáng And CPU có phát ra tiếng “bip” And cắm lại Ram/card màn hình, màn hình không lên And thay Ram/card màn hình mới, màn hình không lên) Then (Main bị hư). Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 10 | C h u ẩ n đ o á n s ự c ố m á y v i t í n h 12. w ^ x => y If (máy tự động restart And CPU bị nóng) Then (Quạt CPU bị hư). 13. w ^ ~x ^ z => aa If (máy tự động restart And CPU không bị nóng And cài lại Win máy hết restart) Then (hệ điều hành bị lỗi). 14. w ^ ~x ^ bb => cc If (máy tự động restart And CPU không bị nóng And thay Ram máy hết Restart) Then (Ram bị hư). 15. w ^ ~x ^ ~bb => v If (máy tự động restart And CPU không bị nóng And cài lại Win máy vẫn restart And thay Ram máy vẫn Restart) Then (Main bị hư). 16. dd ^ ~ee => aa If (Cổng USB không hoạt động được And không cài chức năng nhận USB cho máy) Then (lỗi khi cài hệ điều hành). 17. dd ^ ee ^ ff => gg If (Cổng USB không hoạt động được And có cài chức năng nhận USB cho máy And cắm lại sợi cáp nối từ Main ra cổng USB, cổng USB nhận) Then ( sợi cáp nối từ Main ra cổng USB bị lỏng). 18. dd ^ ee ^ ~ff => hh If (Cổng USB không hoạt động được And có cài chức năng nhận USB cho máy And cắm lại sợi cáp nối từ Main ra cổng USB, cổng USB không nhận) Then (cáp nối từ Main ra cổng USB hư). 19. ii ^ jj => kk If (bàn phím lúc gõ được, lúc không được And cắm lại cổng bàn phím hoạt động bình thường) Then (cổng bàn phím bị lỏng). 20. ii ^ ~jj ^ ll=> mm Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng [...]... n g 18 | • Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Chức năng “Làm Lại” Cho phép người dùng tiếp tục tìm hiểu các sự cố khác của máy tính bằng cách làm mới form như ban đầu • Chức năng “nhập” Cho người dùng nhập vào thông tin sự cố • Chức năng chuẩn đoán Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 19 | Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Chương trình đặt ra các câu hỏi liên quan tới sự cố máy vi tính và người... biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 20 | V Tham khảo VI Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Tham khảo [1] GS.Hoàng Kiếm, TS.Đỗ Phúc, TS.Đỗ Văn Nhơn - Giáo trình Các Hệ Cơ Sở Tri Thức NXB Đại Học Quốc Gia TP.HCM 2008 – Chương 2 Các kỹ thuật suy diễn và lập luận – Phần 1 Cài đặt cơ chế giải thích với lập luận suy diễn lùi – Trang 5 9-6 7 [2] Kiến thức thực tiễn của nhân vi n sửa chữa về sự cố phần cứng máy tính. .. trình mới tiến hành suy diễn dựa trên các tình trạng máy của người dùng Do đó, chương Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 16 | Chuẩn đoán sự cố máy vi tính trình sẽ hỗ trợ người dùng nhập liệu nếu tình trạng khai báo của người dùng không nằm trong triệu chứng trong cơ sở tri thức thì chương trình không xác định các luật xung quanh tình trạng đó để tiến hành suy diễn Cũng như nảy sinh... ở vế trái có trong vế phải, dừng duyệt nút vế phải và ghi nhận nút vế phải đó nằm trong vế phải Hết tập nút ở vế phải Nếu nút đó không được ghi nhận trong vế phải thì thêm nút đó vào tập giả thiết Hết tập nút ở vế trái *** Thuật toán suy diễn lùi với cơ chế giải thích Why và How Input: Tập các nút kết luận Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 14 | Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Output:... skiplist Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 17 | Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Nếu phần tử đầu của skiplist có cấp độ nhỏ hơn cấp độ của skiplist Phần tử xét = phần tử kế phần tử đầu skiplist ở cấp độ cao nhất Ngược lại Phần tử xét = phần tử đầu của skiplist Trạng thái =Suy diễn lùi với phần tử xét Nếu trạng thái bằng 1 ( kết luật được luật) Dừng thuật giải Duyệt trong khi phần tử kế sau... câu hỏi tiếp theo Trong quá trình đặt câu hỏi chương trình có hỗ trợ lời giải thích “tại sao” Sau khi đã hoàn tất trả lời các câu hỏi, chương trình sẽ đưa ra kết quả chẩn đoán sự cố máy vi tính • Chức năng “Nguyên Nhân” Chức năng này nhằm giúp người sử dụng hiểu rõ hơn về sự cố máy tính bằng cách đưa ra nguyên nhân của kết quả chẩn đoán Đây cũng chính là tri thức lấy từ thực tiễn đã áp dụng vào chương... thái =Suy diễn lùi với phần tử xét Nếu trạng thái bằng 1 ( kết luật được luật) Dừng thuật giải Hết duyệt phần tử trong skiplist Thực thi chương trình • Đây là một chương trình chẩn đoán sự cố máy tính được thực hiện trên nền tảng ngôn ngữ C# thông qua thư vi n Visual Studio Net 2008 • Chương trình với các chức năng chính: nhập, bắt đầu, nguyên nhân và làm lại Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng. .. 2 // nút trung gian Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 15 | Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Tìm giá trị luật; (với nút đang xét là nút kết luận của luật) Trường hợp: loại nút = 3 // nút giả thiết Yêu cầu nhập dữ liệu cho nút Giá trị luật = giá trị luật AND giá trị nút Nếu giá trị luật = 0, dừng vi c duyệt các nút trong vế trái của luật Hết các nút trong vế trái của Luật Giá trị các nút... Vế phải \ Vế trái (các nút chỉ có trong vế phải)  Tập nút trung gian = Vế trái ∩ Vế phải (các nút nằm ở vế trái và vế phải)  Tập nút giả thiết = Vế trái \ Vế phải (các nút chỉ nằm ở vế trái) Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 13 | • Chuẩn đoán sự cố máy vi tính Tạo tập kết luận: Duyệt tập nút ở vế phải Duyệt tập nút ở vế trái Nếu nút ở vế trái có trong vế phải, dừng duyệt nút vế... đĩa mới, đọc được đĩa) Then (Đĩa bị hư) 28 vv ^ ~ww ^ ~xx => zz Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng T r a n g 12 | Chuẩn đoán sự cố máy vi tính If (không đọc được đĩa And Đĩa cùng loại với ổ đĩa And thay đĩa mới, không đọc được đĩa) Then (ổ đĩa bị hư) • Về mặt cấu trúc dữ liệu: Stt 1 Vế trái a ^ ~b ^c Vế phải d Trong đó: • • Vế trái: mảng string Lưu các nút nằm bên vế trái • 3 Stt: biến thuộc . trình bày ứng dụng của biểu diễn tri thức cho vi c chuẩn đoán cơ bản các sự cố của máy vi tính. II. Cơ sở lý thuyết 1. Định nghĩa Suy diễn lùi Suy diễn lùi là chiến lược suy diễn để chứng minh. 1 Page 1 of 20 Phương pháp biểu diễn tri thức và ứng dụng Suy diễn lùi - Ứng dụng trong chuẩn đoán sự cố máy vi tính Giảng vi n: PGS.TS Đỗ Văn Nhơn 2013 Trần Nguyên Phong MSHV:. đang xét. * Suy diễn lùi được đánh giá cao trong các bài toán giải quyết nhiệm vụ như là chuẩn đoán, dự đoán, tìm lỗi. 4. Nhược điểm Suy diễn lùi * Nhược điểm cơ bản của Suy diễn lùi là nó thường