Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN LỖI PHẦN CỨNG MÁY TÍNH

CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 Trang 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH Tháng 10, 2014 TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN LỖI PHẦN CỨNG MÁY TÍNH BÀI THU HOẠCH MÔN CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG Giáo viên hướng dẫn: GS.TSKH. Hoàng Văn Kiếm Học viên thực hiện: Vũ Xuân Vinh Mã số học viên: CH1301117 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 LỜI MỞ ĐẦU Từ khi ra đời chiếc máy tính điện tử số đầu tiên (ENIAC – Electronic Numerical Integrator And Computer) hoàn thành vào năm 1946 cho đến nay, ngành công nghiệp máy tính đã có những bước phát triển nhảy vọt về công nghệ và kiểu dáng. Mọi người đã trở nên quen thuộc với việc máy vi tính xuất hiện trong từng hộ gia đình như một thiết bị điện tử gia dụng. Tuy nhiên, máy tính cá nhân vẫn là một thiết bị phức tạp và không dễ nắm bắt, nhất là ở phần cứng bên trong. Khi những hỏng hóc hay trục trặc dù rất nhỏ liên quan đến phần cứng, cũng có thể làm người sử dụng trở nên bối rối và không hiểu rõ nguyên nhân và cách sửa chữa. Với nhu cầu đó, xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán hỏng hóc của phần cứng máy tính là một việc cần thiết để giải quyết vấn đề một cách nhanh chóng. Đề tài gồm các phần như sau: • Chương 1 Tổng quan: Giới thiệu tổng quan về đặt vấn đề, mục tiêu • Chương 2 Cơ sở lý thuyết: thu thập tri thức, chuẩn bị xây dựng cơ sở luật, bao gồm kiến thức về phần cứng máy tính và các triệu chứng hỏng hóc thông thường. • Chương 3 Phân tích thiết kế, cài đặt và thử nghiệm: tiến hành phân tích thiết kế cài đặt chương trình dựa trên các cơ sở lý thuyết đã trình bày ở chương 2 • Chương 4 Kết quả và hướng phát triển: trình bày các kết quả đạt được và đề xuất hướng phát triển Qua đây, em cũng xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến Giáo sư Tiến sĩ Khoa học Hoàng Văn Kiếm, người không những tận tâm truyền đạt những kiến thức nền tảng cơ bản về môn học mà còn giúp em có được cơ sở vững chắc để phục vụ cho việc nghiên cứu sau này. Trang 2 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Mô hình hoạt động hệ chuyên gia Hình 2: Cấu trúc thư mục code Hình 3: Giao diện chương trình Hình 4: Màn hình các lỗi thông thường Hình 5: Màn hình hỏi đáp MỤC LỤC Trang 3 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu Khi xây dựng một phần mềm hướng dẫn người dùng tìm ra nguyên nhân hỏng hóc của phần cứng máy tính, có 2 giải pháp giải quyết được vấn đề trên. Một là tổng hợp, xây dựng cơ sở dữ liệu về kiến thức phần cứng máy tính, những sự cố thông thường và cách khắc phục. Hai là xây dựng một hệ chuyên gia chẩn đoán sự cố máy tính dựa trên những triệu chứng mà người dùng cung cấp. Trong bài thu hoạch này, em sẽ sử dụng phương án thứ hai. Một chuyên gia “thực thụ” sẽ tiết kiệm được nhiều thời gian, công sức cho người sử dụng. Hơn nữa, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học máy tính, mà cụ thể là lĩnh vực công nghệ tri thức, đã làm công cụ mạnh mẽ cho việc thiết kế các hệ chuyên gia ở từng lĩnh vực cụ thể như chuẩn đoán y khoa, hệ dự báo thời tiết, hệ chẩn đoán hỏng hóc phần cứng máy tính… Chính vì những lý do trên, cộng với mong muốn áp dụng những kiến thức đã học từ môn Công nghệ tri thức và ứng dụng, em đã chọn đề tài “Xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán lỗi phần cứng máy tính”. Do thời gian có hạn, bài thu hoạch không xây dựng một phần mềm hoàn chỉnh và chính xác, mà chỉ cố gắng áp dụng quy trình từ thu thập tri thức đến xây dựng cơ sở luật và thử nghiệm cài đặt một hệ chuyên gia thu nhỏ. Trang 4 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 1.2 Mục tiêu đề tài • Xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán sự cố cùa phần cứng máy tính và viết chương trình chạy trên trình duyệt web để hỗ trợ người dùng. • Ứng dụng công nghệ tri thức vào việc xây dựng hệ cơ sở tri thức dùng phương pháp luật dẫn và kỹ thuật suy diễn lùi. • Phát triển thuật giải suy diễn lùi để lưu giữ các trạng thái và biểu diễn tri thức được lưu. CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở tri thức 2.1.1 Giới thiệu Trong các chương trình truyền thống, cách thức xử lý hay hành vi của chương trình đã được cài đặt sẵn qua các dòng lệnh của chương trình dựa trên một thuật giải và cấu trúc dữ liệu đã định sẵn. Điều này dẫn đến chương trình ‘xơ cứng’ kém tính linh hoạt. Để khắc phục khuyết điểm này, hiện nay, trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo các nhà nghiên cứu đã xây dựng các kỹ thuật biểu diễn các dạng tri thức khác nhau trong máy tính. Trong các hệ cơ sở tri thức, có hai thành phần quan trọng nhất: cơ sở tri thức và động cơ suy diễn. Với các hệ thống phức tạp, bản thân động cơ suy diễn cũng có thể là một hệ cơ sở tri thức chứa các siêu tri thức (tri thức về cách sử dụng các tri thức khác). Việc tách biệt giữa tri thức khỏi các cơ chế điều khiển giúp ta dễ dàng thêm vào các tri thức mới trong tiến trình phát triển một chương trình. Đây là điểm tương tự của động cơ suy diễn trong một hệ CSTT và não bộ con người (điều khiển xử lý), là không đổi cho dù hành vi của cá nhân có thay đổi theo kinh nghiệm và kiến thức mới nhận được. Chúng ta xét ví dụ sau để làm rõ tính ‘xơ cứng’ của chương trình truyền thống. Giả sử một chuyên gia dùng các chương trình truyền thống để hỗ trợ công việc hàng ngày, sự Trang 5 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 thay đổi hành vi của chương trình yêu cầu họ phải biết cách cài đặt chương trình. Nói cách khác, chuyên gia phải là một lập trình viên chuyên nghiệp. Hạn chế này được giải quyết khi các chuyên gia tiếp cận sử dụng các hệ CSTT. Trong các hệ CSTT, tri thức được biểu diễn tường minh chứ không nằm ở dạng ẩn như trong các chương trình truyền thống. Do vậy có thể thay đổi các CSTT, sau đó các động cơ suy diễn sẽ làm việc trên các tri thức mới được cập nhật nhằm thực hiện yêu cầu mới của chuyên gia. 2.1.2 Phân loại hệ cơ sở tri thức Trong thực tế các ứng dụng có các yêu cầu phức tạp khác nhau. Không có một kỹ thuật nào có thể giải quyết đầy đủ cơ chế tổ chức tri thức trong ứng dụng. Sau đây là các dạng tri thức thường gặp, mà tùy vào bài toán con người có thể lựa chọn dạng biểu diễn thích hợp nhất. • Tri thức thủ tục mô tả cách thức giải quyết một vấn đề. Loại tri thức này đưa ra giải pháp để thực hiện một công việc nào đó. Các dạng tri thức thủ tục tiêu biểu thường là các luật, chiến lược, lịch trình, và thủ tục. • Tri thức khai báo cho biết một vấn đề được thấy như thế nào. Loại tri thức này bao gồm các phát biểu đơn giản, dưới dạng các khẳng định logic đúng hoặc sai. Tri thức khai báo cũng có thể là một danh sách các khẳng định nhằm mô tả đầy đủ hơn về đối tượng hay một khái niệm nào đó. • Siêu tri thức mô tả tri thức về tri thức. Loại tri thức này giúp lựa chọn tri thức thích hợp nhất trong số các tri thức khi giải quyết một vấn đề. Các chuyên gia sử dụng tri thức này để điều chỉnh hiệu quả giải quyết vấn đề bằng cách hướng các lập luận về miền tri thức có khả năng hơn cả. • Tri thức heuristic mô tả các "mẹo" để dẫn dắt tiến trình lập luận. Tri thức heuristic còn được gọi là tri thức nông cạn do không bảm đảm hoàn toàn chính xác về kết quả giải quyết vấn đề. Các chuyên gia thường dùng các tri thức khoa học như sự kiện, luật, … sau đó chuyển chúng thành các tri thức heuristic để thuận tiện hơn trong việc giải quyết một số bài toán. Trang 6 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 • Tri thức có cấu trúc mô tả tri thức theo cấu trúc. Loại tri thức này mô tả mô hình tổng quan hệ thống theo quan điểm của chuyên gia, bao gồm khái niệm, khái niệm con, và các đối tượng; diễn tả chức năng và mối liên hệ giữa các tri thức dựa theo cấu trúc xác định. 2.1.3 Hệ chuyên gia Khái niệm Hệ chuyên gia là một loại hệ CSTT được thiết kế cho một lĩnh vực ứng dụng cụ thể. Chẳng hạn hệ chuyên gia dùng trong các ứng dụng chẩn đoán bệnh cho người và hệ thống. Ngoài ra, chúng còn có thể chơi cờ, tạo những dự án tài chính, quản lý hệ thống thời gian thực và những kiến thức có thể liên quan đến các lĩnh vực chuyên môn. Hoạt động của một hệ chuyên gia Một hệ chuyên gia bao gồm ba thành phần chính là cơ sở tri thức (knowledge base), máy suy diễn hay mô tơ suy diễn (inference engine), và hệ thống giao tiếp với người sử dụng (user interface). Cơ sở tri thức chứa các tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo ra câu trả lời cho người sử dụng thông qua hệ thống giao tiếp. Người sử dụng cung cấp sự kiện (fact) là những gì đã biết, đã có thật hay những thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận được những câu trả lời là những lời khuyên hay những gợi ý đúng đắn (expertise). Hoạt động của hệ chuyên gia dựa trên tri thức được minh họa như sau: Trang 7 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 Hình 1 Mô hình hoạt động hệ chuyên gia Các thành phần cơ bản của hệ chuyên gia • Giao diện người sử dụng: là nơi người sử dụng và hệ chuyên gia trao đổi với nhau. • Động cơ suy diễn: tạo ra sự suy lụân bằng cách sẽ quyết định xem những luật nào sẽ làm thỏa mãn các sự kiện, các đối tượng, chọn ưu tiên các luật có tính ưu tiên cao nhất. • Cơ sở tri thức: gồm các phần tử (hay đơn vị) tri thức thông thường được gọi là luật, được tổ chức như một cơ sở dữ liệu. • Cơ chế giải thích: giải nghĩa cách lập luận của hệ thống cho người sử dụng. • Bộ nhớ làm việc: cấu trúc dữ liệu và cơ sở dữ liệu toàn cục chứa các sự kiện phục vụ cho các luật. • Tiếp nhận tri thức: cho phép người sử dụng bổ sung các tri thức vào hệ thống một cách tự động thay vì tiếp nhận tri thức vào hệ thống bằng cách mã hóa tri thức một cách tường minh. 2.1.4 Các phương pháp biểu diễn cơ sở tri thức Có nhiều cách biểu diễn tri thức: • Logic • Các luật dẫn • Mạng ngữ nghĩa • Đối tượng – Thuộc tính – Giá trị • Frame Trang 8 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 2.2 Một số kiến thức cơ bản về phần cứng máy tính 2.2.1 Nhóm thiết bị xử lý • Bo mạch chủ Còn gọi là bo mạch chính, bo mạch chủ hay bo hệ thống (main board, system board, planar board). Đây là một bản mạch in lớn nằm trong hộp máy chính, chứa hầu hết bộ nhớ và mạch vi xử lý của máy tính, cũng như các bus mở rộng có card mở rộng cắm trên đó. Bo mạch chính cùng với các thành phần gắn trên nó quyết định tốc độ xử lý chung của hệ thống. • Bộ vi xử lý (CPU – Central Processor Unit) Là một mạch tích hợp rất phức tạp, đảm nhận việc xử lý các thông tin của máy tính. Hơn bất kỳ yếu tố nào, công năng của một loại máy tính phụ thuộc chủ yếu vào các đặc trưng kỹ thuật và nhãn hiệu của bộ vi xử lý (VXL). • Hệ vào/ ra cơ sở (BIOS) BIOS (Basic Input/Output System) là một tập hợp chương trình sơ cấp để hướng dẫn các hoạt động cơ bản của máy tính, bao gồm cả thủ tục khởi động và việc quản lý các tín hiệu nhập vào từ bàn phím. BIOS được nạp cố định trong một chip nhớ chỉ đọc (ROM) lắp trên board mẹ. Một chức năng khác của BIOS là cung cấp chương trình cài đặt, đó là một chương trình dựa vào trình đơn để ta tự chọn các thông số cấu hình hệ thống cơ bản như ngày giờ hệt hống, cấu hình ổ đĩa, kích cỡ bộ nhớ, thông số cache, shadow ROM, trình tự khởi động, và kể cả mật khẩu. Các thông số quan trọng này sẽ được giữ lại trong chip CMOS thuộc BIOS và được nuôi bằng pin. Trang 9 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 • Bộ nhớ chính (main memory) Được lắp trên mainboard, bộ nhớ chính có nhiệm vụ chứa tạm dữ liệu và các lệnh chương trình để lấy dùng trực tiếp và nhanh chóng cho bộ VXL trong phiên công tác, vì khi tắt máy nội dung nhớ sẽ bị mất hết. Bộ nhớ chính còn gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (Random Access Memory - RAM). 2.2.2 Nhóm thiết bị hiển thị • Card video Card video (hay bộ điều hợp hiển thị) làm nhiệm vụ nhận lệnh từ CPU để điều khiển nội dung sẽ hiển thị trên màn hình. Card video còn kiểm tra độ phân giải, tốc độ quét, dải màu có sẵn của một màn hình cụ thể. Card video cũng như màn hình có nhiều loại, nhiều chuẩn do đó giữa card màn hình và màn hình phải tương thích với nhau. • Màn hình (monitor) Là thiết bị dùng để theo dõi, giám sát và giao tiếp với máy tính thông qua những ký tự và hình ảnh được biểu hiện trên một màn hiển thị. 2.2.3 Nhóm thiết bị lưu trữ Các thiết bị lưu trữ thông tin dùng phổ biến trong máy tính cá nhân là ổ đĩa mềm (FDD), ổ điã cứng (HDD), ổ đĩa CD-ROM và ổ băng ghi lưu. Ngoài ra còn một số phương tiện lưu trữ khác như đĩa flash (còn gọi là đĩa USB), ổ đĩa zip. 2.3 Một số hỏng hóc thường gặp của phần cứng máy tính 2.3.1 Các hỏng hóc từ nguồn điện Bộ nguồn đóng vai trò rất quan trọng trong hệ thống máy tính. Nếu bản thân bộ nguồn bị cháy, hệ thống sẽ không hoạt động. Mặt khác, nếu bộ nguồn hoạt động không ổn định Trang 10 [...]... 22 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRI N Việc tìm hiểu và xây dựng một hệ chuyên gia đầy đủ là việc đòi hỏi nhiều thời gian và công sức Do hạn chế về thời gian, nên bài báo cáo chưa thể hoàn tất một hệ chuyên gia chẩn đoán một cách đầy đủ Tuy nhiên, qua việc xây dựng hệ chuyên gia này em đã đạt được một số kết quả, đồng thời cũng nhận biết được hạn chế còn lại của ứng. .. dựng được một hệ chuyên gia hoàn chỉnh 4.3 Hướng phát tri n • Tiếp tục tìm hiểu và thu thập tri thức, tạo một bộ tri thức đầy đủ cho bài toán • Xây dựng bộ xử lý ngôn ngữ tự nhiên tiện lợi và gần gũi với người sử dụng hơn • Xây dựng hệ chuyên gia hoàn chỉnh TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS TSKH Hoàng Kiếm, Bài giảng Công nghệ tri thức và ứng dụng , 2014 [2] Các Hệ Cơ Sở Tri Thức – Đại Học Quốc Gia TP HCM 2003... ứng dụng, qua đó đề xuất hướng phát tri n như sau 4.1 Kết quả đạt được • Tìm hiểu, phân tích và thiết kế được hệ chuyên gia chuẩn đoán lỗi phần cứng máy tính • Tìm hiểu và nắm được quy trình xây dựng một hệ chuyên gia • Xây dựng chương trình demo 4.2 Hạn chế • Hệ chuyên gia chỉ giải quyết một số lỗi thường gặp, dẫn đến tập luật còn đơn giản • Bộ xử lý ngôn ngữ tự nhiên còn đơn giản • Chưa xây dựng. .. giao diện xây dựng cho chương trình Như ta thấy tập tin chat-panel.js dùng để tạo giao diện chat cho máy tính và người sử dụng 6 index.html Chứa các cơ sở tri thức lưu dưới dạng xml và dùng để kích hoạt chương trình Trang 20 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 3.2.6 Một số hình ảnh minh họa Hình 3: Giao diện chương trình Trang 21 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 Hình 4: Màn hình những lỗi thông thường... THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT 3.1 Phân loại tri thức cho lỗi phần cứng máy tính 3.1.1 Nhóm hỏng hóc từ nguồn điện Dấu hiệu: đèn led nguồn tắt, quạt nguồn không chạy, màn hình không hiển thị Các thiết bị có khả năng gây ra lỗi: cáp nguồn bị lỏng, bộ nguồn bị cháy Chẩn đoán: Kiểm tra lại cáp nguồn Nếu như cáp nguồn của máy tính bị lỏng thì chính là nguyên nhân Ngược Trang 12 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014... loa hệ thống gắn trong case Các thiết bị có thể gây ra lỗi: CMOS, BIOS, mainboard, RAM, CPU Chẩn đoán: Số lượng tiếng pip và khoảng thời gian giữa chúng cho biết một thiết bị cụ thể nào đó là nguyên nhân gây ra lỗi 3.1.4 Nhóm hỏng hóc do dữ liệu Dấu hiệu: màn hình có hiển thị, loa máy tính phát ra tiếng píp ngắn chứng tỏ quá trình kiểm tra phần cứng thành công, tuy nhiên máy tính không vào được hệ điều... đĩa cứng và hệ điều hành Nếu đĩa cứng bị hỏng khi khởi động thì nguyên nhân chủ yếu là lỏng đầu cáp hoặc card bị lỏng chân cắm Hãy tắt máy, rút phích điện, mở nắp máy và ấn card cho cắm chắc vào khe rồi ấn chặt lại đầu cáp Nếu không có tác dụng gì, có thể là ổ cứng đã bị hỏng hoàn toàn (do nguồn điện không ổn định hoặc bị “sốc” do chấn động) Trường hợp đĩa cứng hoạt động tốt (không có thông báo lỗi. .. bip Trang 11 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 phát ra từ chiếc loa nhỏ gắn trong thùng máy Số lượng tiếng bip, loại tiếng bip và khoảng cách giữa chúng cho ta biết được thiết bị nào đang bị hỏng Tuy nhiên, giải pháp này không bao giờ hoàn toàn chính xác vì những qui ước này tùy thuộc vào nhà sản xuất BIOS Qua việc nghiên cứu và tham khảo, dưới đây là danh sách lỗi thường gặp của phần cứng: [Err1]... thể gây ra lỗi: ổ cứng, cáp dữ liệu ổ cứng, hệ điều hành bị hỏng Chẩn đoán: Nếu màn hình xuất hiện thông báo: “Hard Disk Failure” thì nguyên nhân có thể là do lỏng cáp dữ liệu hoặc cáp nguồn đĩa cứng Nếu cắm lại cáp mà kết quả vẫn không thay đổi, thì nguyên nhân là do ổ đĩa cứng có vấn đề Nếu không có thông báo “Hard Disk Failure” thì nguyên nhân xuất phát từ phần mềm như hệ điều hành bị lỗi, hoặc master... từ phần mềm như hệ điều hành bị lỗi, hoặc master boot_record, boot sector bị hỏng… 3.2 Cài đặt và thử nghiệm 3.2.1 Mô hình hóa tri thức Tri thức được mô hình hóa gồm tập các sự kiện Facts và tập các luật Rules Trong đó, mỗi sự kiện f trong Facts là một bộ gồm: (FC, Q, Y, N) Trang 13 CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 Với: FC là tập các tên sự kiện Q là tập các câu hỏi dựa trên tập sự kiện Y là tập các . áp dụng những kiến thức đã học từ môn Công nghệ tri thức và ứng dụng, em đã chọn đề tài Xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán lỗi phần cứng máy tính . Do thời gian có hạn, bài thu hoạch không xây dựng. CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG 2014 Trang 1 ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH Tháng 10, 2014 TÌM HIỂU VÀ XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN LỖI. VÀ ỨNG DỤNG 2014 1.2 Mục tiêu đề tài • Xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán sự cố cùa phần cứng máy tính và viết chương trình chạy trên trình duyệt web để hỗ trợ người dùng. • Ứng dụng công nghệ tri