Cài đặt hệ chuyên gia giống MYCIN ứng dụng vào bài toán chẩn đoán hỏng hóc của xe ô tô

Ví dụ như: Hệ Chuyên gia về chẩn đoán bệnh trong Y khoa, Hệ Chuyên gia chẩn đoán hỏng hóc của đường dây điện thoại,… - Dạng phổ biến nhất của hệ chuyên gia là một chương trình gồm một tậ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

LỚP CAO HỌC KHÓA 9

BÀI THU HOẠCH MÔN:

HỆ HỔ TRỢ QUYẾT ĐỊNH

NHÓM 2 - ĐỀ TÀI Cài đặt hệ chuyên gia giống MYCIN

Ứng dụng vào bài toán chẩn đoán hỏng hóc

của xe ô-tô

Giảng viên: TS ĐỖ PHÚC

Học viên thực hiện:

1 Võ Công Minh MSHV: CH1401012

2 Nguyễn Duy Tân MSHV: CH1401017

3 Nguyễn Ngọc Nguyện MSHV: CH1401014

TP HCM, 08/2015

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU HỆ MYCIN 1

I Các khái niệm chuyên gia và hệ chuyên gia 2

1 Khái niệm 2

2 Cấu trúc của hệ chuyên gia 2

II Hệ chuyên gia MYCIN là gì? 2

III Ứng dụng của hệ chuyên gia MYCIN 3

1 Chẩn đoán nguyên nhân gây bệnh 3

2 Tạo ra phương pháp điều trị 3

3 Dự đoán diễn biến của bệnh 3

IV Các thành phần trong hệ chuyên gia MYCIN 4

1 Chương trình tư vấn 4

2 Khả năng giải thích có tác động qua lại 4

3 Thu nạp tri thức 4

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG BIỂU DIỄN TRI THỨC TRONG HỆ CHUYÊN GIA VÀO BÀI TOÁN 5

I Kỹ thuật suy diễn 5

II Cách biểu diễn tri thức 5

III Các luật và diễn giải của luật 5

1 Các luật dẫn 5

2 Tập luật cơ bản 6

3 Tập luật mở rộng 6

4 Dạng luật dẫn: siêu luật 7

IV Các luật được áp dụng trong bài toán 7

CHƯƠNG 3: CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH 11

I Mô hình hóa quá trình cài đặt 11

II Chương trình 11

1 Cài đặt chương trình 11

2 Kiểm tra 11

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 16

CHƯƠNG 5: TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

TỔNG HỢP CÁC Ý KIẾN ĐÓNG GÓP VÀ TRUNG BÌNH ĐIỂM

I Ý KIẾN ĐÓNG GÓP

1 Nhóm cần đưa thêm tập luật rõ ràng dưới dạng: IF A THEN B

2 Không sử dụng thuật ngữ “ thuật toán suy diễn lùi” mà sử dụng thuật ngữ “kỹ thuật suy diễn lùi”

3 Nên giảm chữ trong slide trình chiếu khi báo cáo

4 Đưa thêm các tập luật để thể hiện các hệ số CF

5 Ghi rõ tài liệu tham khảo đặc biệt là tài liệu về các lỗi thường gặp trên xe ô tô

6 Tài liệu tham khảo phải ghi rõ tác giả, năm xuất bản

II ĐIỂM TRUNG BÌNH CỘNG CỦA CÁC NHÓM ĐÃ ĐÁNH GIÁ

ĐIỂM TRUNG BÌNH: ……8.5 /10……

CHƯƠNG 1: NGHIÊN CỨU HỆ MYCIN

I Các khái niệm chuyên gia và hệ chuyên gia.

1 Khái niệm

- Hệ Chuyên gia là một loại cơ sở tri thức được thiết kế cho một lĩnh vực ứng dụng cụ thể Ví dụ như: Hệ Chuyên gia về chẩn đoán bệnh trong Y khoa, Hệ Chuyên gia chẩn đoán hỏng hóc của đường dây điện thoại,…

- Dạng phổ biến nhất của hệ chuyên gia là một chương trình gồm một tập luật phân tích thông tin (thường được cung cấp bởi người sử dụng hệ thống) về một lớp vấn đề cụ thể, cũng như đưa ra các phân tích về các vấn đề đó, và tùy theo thiết kế chương trình mà đưa lời khuyên về trình tự các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề Đây là một

hệ thống sử dụng các khả năng lập luận để đạt tới các kết luận

- Hệ Chuyên gia làm việc như một chuyên gia thực thụ và cung cấp các ý kiến dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia con người đã được đưa vào Hệ Chuyên gia

2 Cấu trúc của hệ chuyên gia

1 Giao diện người máy (User Interface): Thực hiện giao tiếp giữa Hệ Chuyên gia và User Nhận các thông tin từ User (các câu hỏi, các yêu cầu về lĩnh vực) và đưa ra các câu trả lời, các lời khuyên, các giải thích về lĩnh vực đó Giao diện người máy bao gồm: Menu, bộ xử lý ngôn ngữ tự nhiên và các hệ thống tương tác khác

2 Bộ giải thích (Explanation system): Giải thích các hoạt động khi có yêu cầu của User

3 Động cơ suy diễn (Inference Engine): Quá trình trong Hệ Chuyên gia cho phép khớp các sự kiện trong vùng nhớ làm việc với các tri thức về lĩnh vực trong cơ sở tri thức, để rút ra các kết luận về vấn đề đang giải quyết

4 Bộ tiếp nhận tri thức (Knowledge editor): Làm nhiệm vụ thu nhận tri thức từ chuyên gia con người (human expert), từ kỹ sư tri thức và User thông qua các yêu cầu và lưu trữ vào cơ sở tri thức

5 Cơ sở tri thức: Lưu trữ, biểu diễn các tri thức mà hệ đảm nhận, làm cơ sở cho các hoạt động của hệ bao gồm các sự kiện (facts) và các lụật (rules)

6 Vùng nhớ làm việc (working memory): Một phần của Hệ Chuyên gia chứa các sự kiện của vấn đề đang xét

II Hệ chuyên gia MYCIN là gì?

MYCIN là một hệ lập luận trong y học được hoàn tất vào năm 1970 tại đại học Standford, Hoa Kỳ Đây là một hệ chuyên gia dựa trên luật và sự kiện MYCIN sử dụng

cơ chế lập luật gần đúng để xử lý các luật suy diễn dựa trên độ đo chắc chắn Tiếp theo

sau MYCIN, hệ EMYCIN ra đời EMYCIN là một hệ chuyên gia tổng quát được tạo lập bằng cách loại phần cơ sở tri thức ra khỏi hệ MYCIN EMYCIN cung cấp một cơ chế lập luận và tuỳ theo bài toán cụ thể sẽ bổ sung tri thức riêng của bài toán đó để tạo thành

hệ chuyên gia

Các đặc điểm chính:

- Sử dụng kỹ thuật suy diễn lùi

- Có khả năng phân tích tri thức và điều khiển

- Có tích hợp Meta-Rule

- Có thể dùng khi thiếu thông tin hoặc thông tin không chắc chắn

- Dễ sử dụng, giao tiếp bằng tiếng Anh

- Cung cấp các chức giải thích: HOW, WHY

III Ứng dụng của hệ chuyên gia MYCIN.

1 Chẩn đoán nguyên nhân gây bệnh

Đối với các bác sĩ điều trị, khi xét nghiệm cho bệnh nhân để có kết quả chẩn đoán chắc chắn mất 24-48 giờ Nhiều trường hợp phải điều trị cả ngay khi chưa có kết luận hoàn chỉnh MYCIN giúp chẩn đoán nguyên nhân gây bệnh nhanh hơn: khi gọi chương trình MYCIN, các bác sĩ trả lời các câu hỏi về tiểu sử bệnh nhân, bệnh án, các kết quả xét nghiệm, các triệu chứng, … từ đó MYCIN đưa ra chẩn đoán bệnh

2 Tạo ra phương pháp điều trị

Sau khi nhận được các câu trả lời của bác sĩ về tình trạng bệnh nhân thông qua đối thoại Trong trường hợp câu trả lời không biết hoặc biết không chắc chắn, thì MYCIN

sẽ suy luận từ các thông tin không hoàn chỉnh

3 Dự đoán diễn biến của bệnh

Bằng các câu hỏi “HOW, WHY”, MYCIN sẽ giải thích các nguyên nhân và lý do cho các bác sĩ Sau khi việc chẩn đoán bệnh và kê đơn hoàn tất, bác sĩ có thể theo dõi toàn

bộ quá trình chẩn đoán bệnh của MYCIN và qua đó theo dõi diễn biến của bệnh

IV Các thành phần trong hệ chuyên gia MYCIN.

1 Chương trình tư vấn

Cung cấp cho các Bác sĩ các lời khuyên để chọn phương pháp điều trị thích hợp bằng cách xác định rõ cách thức điều trị bởi các dữ liệu lấy ra từ các phòng thí nghiệm lâm sàng thông qua các câu trả lời của bác sĩ cho câu hỏi của máy tính

2 Khả năng giải thích có tác động qua lại

Cho phép chương trình tư vấn giải thích các kiến thức của nó về các phương pháp điều trị và chứng minh các chú thích về các phương pháp điều trị đặc biệt

3 Thu nạp tri thức

Cho phép các chuyên gia con người trong lĩnh vực điều trị các căn bệnh truyền nhiễm dạy cho MYCIN các luật quyết định theo phương pháp điều trị mà họ tìm thấy trong thực tế lâm sàng

CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG BIỂU DIỄN TRI THỨC TRONG HỆ CHUYÊN GIA VÀO

BÀI TOÁN.

I Kỹ thuật suy diễn.

Cũng giống hệ chuyên gia MYCIN, hệ chuyên gia được dùng để chẩn đoán một số

hư hỏng thường gặp trên xe ô tô sử dụng cơ chế suy diễn lùi Với cơ chế suy diễn này

sẽ phù hợp với bài toán đưa ra giả thuyết rồi xem hiệu qủa giả thiết đó có đúng không

Suy diễn lùi tập trung vào đích đã cho Nó tạo ra một loạt câu hỏi chỉ liên quan đến vấn đề đang xét, đến hoàn cảnh thuận tiện đối với người dùng

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.Cụ thể, giả sử khi một chiếc xe ô tô được đưa vào garage, đầu tiên, kỹ thuật viên sẽ xác định “bệnh” của xe

là gì, sau đó sẽ dựa vào các giả thuyết được đưa ra, tiếp theo lấy giả thuyết đó làm kết luận để tiếp tục tìm các giả thuyết tiếp theo, …

V Cách biểu diễn tri thức.

Các tri thức được thu thập và được biểu diễn dựa trên 3 khái niệm cơ bản đó là: đối tượng – thuộc tính – giá trị (O-A-V – Object-Attribute-Value)

Trong các sự kiện O-A-V, một đối tượng có thể có nhiều thuộc tính với các kiểu giá trị khác nhau Hơn nữa một thuộc tính cũng có thể có một hay nhiều giá trị Chúng được gọi là các sự kiện đơn trị (single-valued) hoặc đa trị (multi-valued) Điều này cho phép các hệ tri thức linh động trong việc biểu diễn các tri thức cần thiết

Các sự kiện không phải lúc nào cũng bảo đảm là đúng hay sai với độ chắc chắn hoàn toàn Ví thế, khi xem xét các sự kiện, người ta còn sử dụng thêm một khái niệm là độ tin cậy

Phương pháp truyền thống để quản lý thông tin không chắc chắn là sử dụng nhân tố chắc chắn CF (certainly factor) Khái niệm này bắt đầu từ hệ thống MYCIN (khoảng năm 1975), dùng để trả lời cho các thông tin suy luận Khi đó, trong sự kiện O-A-V sẽ có thêm một giá trị xác định độ tin cậy của nó là CF

VI Các luật và diễn giải của luật

1 Các luật dẫn

Luật là cấu trúc tri thức dùng để liên kết thông tin đã biết với các thông tin khác giúp đưa ra các suy luận, kết luận từ những thông tin đã biết

Trong hệ thống dựa trên các luật, người ta thu thập các tri thức lĩnh vực trong một tập và lưu chúng trong cơ sở tri thức của hệ thống Hệ thống dùng các luật này cùng với các thông tin trong bộ nhớ để giải bài toán Việc xử lý các luật trong hệ thống dựa trên các luật được quản lý bằng một module gọi là bộ suy diễn

2 Tập luật cơ bản

a Quan hệ:

Ví dụ: IF Bình điện hỏng THEN Xe sẽ không khởi động được

b Lời khuyên:

Ví dụ: IF Xe không khởi động được THEN Thay bình điện hoặc sạc lại bình

c Hướng dẫn

Ví dụ: IF Xe không khởi động được AND Hệ thống nhiên liệu tốt THEN Kiểm tra hệ thống

d Chiến lược

Ví dụ: IF Xe không khởi động được THEN Đầu tiên hãy kiểm tra hệ thống nhiên liệu, sau đó kiểm tra hệ thống điện

e Diễn giải

Ví dụ: IF Xe nổ AND tiếng giòn THEN Động cơ hoạt động bình thường

f Chẩn đoán

Ví dụ: IF Đèn và Còi vẫn hoạt động AND nhiên liệu vẫn còn THEN Trục trặc ở hệ thống Khởi động

g Thiết kế

Ví dụ: IF Là doanh nhân AND Xe gia đình THEN Nên chọn 7 chỗ AND Chạy máy xăng

3 Tập luật mở rộng

Khi mệnh đề phát biểu về sự kiện, hay bản thân sự kiện có thể không chắc chắn, người ta dùng hệ số chắc chắn CF

Luật thiết lập quan hệ không chính xác giữa các sự kiện giả thiết và kết luận được gọi

là luật không chắc chắn

Ví dụ: IF Máy xe có tiếng động lạ THEN nguyên nhân có thể là:

- Khe hở supap của động cơ quá lớn

- Dùng nhiên liệu có trị số ốc tan thấp

- Sử dụng bugi không thích hợp

- Píttông và xilanh của động cơ bị mòn

- Chốt píttông bị mòn

- Ổ trục thanh truyền bị mòn

- Bạc lót của trục cam bị mòn

Trong đó: - Khe hở supap của động cơ quá lớn là nguyên nhân thường gặp Khi

đó ta phải dùng thêm hệ số chắc chắn CF để chẩn đoán

4 Dạng luật dẫn: siêu luật

Một luật với chức năng mô tả cách thức dùng các luật khác Siêu luật sẽ đưa ra chiến lược sử dụng các luật theo lĩnh vực chuyên dụng, thay vì đưa ra thông tin mới

Ví dụ: IF Xe không khởi động AND Hệ thống điện làm việc bình thường THEN Có thể sử dụng các luật liên quan đến hệ thống điện

VII Các luật được áp dụng trong bài toán

Các luật sau đây được áp dụng để cài đặt trong chương trình với các hệ số CF cho mỗi luật tương ứng theo các khả năng: 0%, 25%, 50%, 75%, 100% và Yes/No.

1 Các luật cho những hư hỏng của động cơ

IF (Động cơ không nổ) THEN

OR Không có tia lửa điện

OR Trong thùng không có xăng

OR Trong bầu phao của bộ chế hòa không có xăng

OR Bầu lọc xăng bị tắc

OR Các ống dẫn xăng bị tắc

OR Bơm không lên xăng

OR Trong bầu phao của chế hòa khí có nước

OR Trong hệ thống xăng có không khí

OR Bướm xăng đóng thường xuyên

OR Các gielơ bộ chế hòa khí bị tắc

OR Cháy má vít của bộ chia điện

OR Hỏng tính chất cách diện của hệ thống đánh lửa dùng ắc qui

IF (Động cơ làm việc không ổn định ở số vòng quay thấp) THEN

OR Hệ thống không tải của bộ chế hòa khí làm việc không tốt

OR Hỏng gioăng đệm giữa mặt bích của bộ chế hòa khí và ống nạp

OR Đặt các dây cao thế không đúng thứ tự làm việc của động cơ

OR Bu gi đánh lửa bị dính dầu

OR Nước lọt vào trong xi lanh

IF (Động cơ khởi động được nhưng hay chết máy)

OR Bơm xăng không bơm đủ lượng xăng cần thiết vào bộ chế hòa khí

OR Vị trí bướm gió không điều chỉnh được

OR Mức xăng trong bầu phao tăng lên

OR Bầu lọc khí bị tắc

IF (Động cơ không phát hết công suất)

OR Hệ thống tiét kiệm của bộ chế hòa khí không làm việc

OR Điều chỉnh sai vị trí của kim gielơ chính

OR Gioăng đệm giữa phần trên và phần giữa của bộ chế hòa khí bị hỏng

OR Bướm xằng mở không được hoàn toàn

OR Điều chỉnh sai cơ cấu điều chỉnh theo số ốc tan của bộ chia điện

OR Các khe hở nhiệt của supap để không đúng tiêu chuẩn

OR Secmăng bị mòn

OR Ống giảm âm (ống tiêu âm) bị mòn

OR Supap của động cơ bị cháy

IF (Động cơ quá nóng)

OR Hệ thống làm mát thiếu nước

OR Thiết bị đánh lửa bị hỏng

OR Bánh, răng phối khí lắp không đúng

OR Đai truyền của quạt gió bị trượt

OR Van hằng nhiệt không làm việc

OR Két nước bị tắc

OR Cánh chớp của két nước mở không hoàn toàn

OR Két nước bị rò

OR Đặt sai tay gạt điều chỉnh mức sấy nóng hỗn hợp cháy

OR Nước trong két nước đóng băng

IF (Đang làm việc động cơ bị chết máy bất ngờ)

OR Không có tia lửa điện

OR Nhiên liệu không vào

OR Bánh răng của trục cam bị sứt gẫy

OR Dây cao thế của bôbin (dây cao thế trung tâm) bị lỏng

OR Ống dẫn nhiên liệu bị rò

OR Mức nhiên liệu trong buồng phao của bộ chế hòa khí không đúng tiêu chuẩn

OR Áp suất trong bộ chế hòa khí mất cân bằng

OR Không khí bên ngoài lọt vào

OR Đánh lửa muộn

OR Đánh lửa quá sớm

OR Áp suất trong các xi lanh của động cơ giảm sút

OR Nhiên liệu có trị số ốc tan thấp

IF (Động cơ bị gõ)

OR Dùng nhiên liệu có trị số ốc tan thấp

OR Kết muội ở buồng cháy

OR Sử dụng bugi không thích hợp

OR Khe hở supap của động cơ quá lớn

OR Píttông và xilanh của động cơ bị mòn

OR Chốt píttông bị mòn

OR Ổ trục chính bị mòn

OR Ổ trục thanh truyền bị mòn

OR Các răng của bánh răng trục cam bị mòn

OR Bạc lót của trục cam bị mòn

OR Mặt bích tựa của trục cam bị mòn

2 IF (Hư hỏng của hệ thống bôi trơn) THEN

OR Áp suất dầu thấp hơn qui định

OR Mức dầu ở đáy cacte động cơ không đúng qui định

OF Chất lượng dầu trong động cơ không đúng tiêu chuẩn

3 Những hư hỏng của hệ thống làm mát

a Hệ thống làm mát bị rò rỉ

b Động cơ làm mát không tốt

c Nước trào ra khỏi miệng của két nước

4 - Những hư hỏng trong hệ thống cung cấp nhiên liệu

a Hốn hợp cháy quá loãng

b Việc cung cấp nhiên liệu bị ngắt

5 Hư hỏng trong hệ thống cấp nhiên liệu của động cơ Diezel

a Động cơ không khởi động được hoặc khó khởi động

b Động cơ không phát hết công suất có nhiều khói đen

c Động cơ chạy không đều

d Động cơ có khói đen

e Động cơ chết máy nhanh chóng sau khi khởi động

f Động cơ có tiếng gõ khi làm việc

g Máy khởi động không dẫn động được động cơ nổ

6 Những hư hỏng của hệ thống đánh lửa

a Không có tia lửa điện ở bugi

b Tia lửa điện phát sinh không liên tục

c Tia lửa điện yếu

d Các tấm cực bị chập mạch

7 Những hư hỏng của ắc-qui

a Ắc qui tự phóng điện

b Các bản cực bị sunfat hóa

c Những tấm cực của ắc qui bị hỏng

d Các tấm cực bị chập mạch

8 Những hư hỏng của máy phát điện

a Máy phát điện cung cấp dòng điện nạp nhỏ

b Ampe kế dao động quá mức

c Máy phát quá nóng

d Máy phát làm việc có nhiều tiếng ồn

9 Những hư hỏng của bộ điều chỉnh điện

a Rơle dòng điện ngược không làm việc

b Rơle điều chỉnh thế hiệu làm việc không tốt

c Rơle hạn chế dòng điện làm việc không đúng qui định

10.Những hư hỏng của máy khởi động điện

a Máy khởi động không đóng được

b Trục máy khởi động quay, nhưng trục khuỷu của động cơ không quay

c Trục của máy khởi động quay chậm