Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS

Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS Đề tài CHƯƠNG 2 RULE BASED EXPERT SYSTEMS

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

  

 

KHOA: KHOA HỌC MÁY TÍNH

BÀI BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỆ CƠ SỞ TRI THỨC

H CHUYÊN GIA D A TRÊN Ệ CHUYÊN GIA DỰA TRÊN ỰA TRÊN

LU T ẬT

H CHUYÊN GIA D A TRÊN Ệ CHUYÊN GIA DỰA TRÊN ỰA TRÊN

LU T ẬT

-L a ch n ph bi n nh t cho vi c xây d ng h th ng n n ựa chọn phổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ọn phổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ất cho việc xây dựng hệ thống nền ệc xây dựng hệ thống nền ựa chọn phổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ệc xây dựng hệ thống nền ống nền ền

t ng tri th c đó là: h th ng d a vào ch d n chuyên môn ảng tri thức đó là: hệ thống dựa vào chỉ dẫn chuyên môn ức đó là: hệ thống dựa vào chỉ dẫn chuyên môn ệc xây dựng hệ thống nền ống nền ựa chọn phổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ỉ dẫn chuyên môn ẫn chuyên môn (các lu t chuyên môn) ật chuyên môn).

-Ch ương 2 tập trung vào cách biểu diễn tri thức dựa ng 2 t p trung vào cách bi u di n tri th c d a ật chuyên môn) ểu diễn tri thức dựa ễn tri thức dựa ức đó là: hệ thống dựa vào chỉ dẫn chuyên môn ựa chọn phổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền trên t p lu t và c ch suy di n lu t ật chuyên môn) ật chuyên môn) ơng 2 tập trung vào cách biểu diễn tri thức dựa ến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền ễn tri thức dựa ật chuyên môn).

Tri thức là gì?

 -Tri thức là một sự hiểu biết về lý thuyết hoặc thực tế 

về một chủ đề, hoặc lĩnh vực.

-Tri  thức là tổng hợp của những  kiến thức hiện đang   được biết đến, và dường như kiến thức là sức mạnh.  Những người có tri   thức được gọi là các chuyên gia. 

Họ là những người mạnh mẽ và quan trọng nhất 

trong các tổ chức của họ. Bất kỳ thành công công ty 

có ít nhất một vài đóng góp đáng kể của các chuyên  gia và không thể duy trì trong kinh doanh mà không 

có họ.

có kiến thức sâu rộng  và kinh nghiệm thực tế trong  một lĩnh vực cụ thể. Trong mỗi lĩnh vực đều có giới  hạn riêng của nó. Ví dụ, các chuyên gia trong các nhà  máy điện chỉ có thể có kiến thức chung về máy biến 

áp, trong khi các chuyên gia trong  tiếp thị bảo hiểm  cuộc sống có thể có sự hiểu biết hạn chế của một chính  sách bảo hiểm bất động sản. Nói chung, một chuyên  gia là một người khéo léo có thể làm những điều người  khác không  làm được.

ra trong nội tâm, và nó là quá phức tạp để được gọi  là  một thuật toán. Tuy nhiên, hầu hết các chuyên gia có  khả năng thể hiện kiến thức của họ trong các khuông  khổ các Luật cho việc  giải quyết một vấn đề. 

   Hãy xem xét một ví dụ đơn giản: Hãy tưởng tượng  bạn  gặp một người nước ngoài ! Ông muốn vượt qua một  con đường. Bạn có thể giúp anh ta? Bạn là một chuyên  gia trong lĩnh vực đường bộ cắt ngang - bạn đã được  vào công việc này trong nhiều năm. Vì vậy bạn có thể  dạy cho người nước ngoài. Làm thế nào bạn làm điều  này?

Bạn giải thích để người nước ngoài rằng ông có thể 

băng qua đường một cách an toàn khi đèn giao thông là  màu xanh lá cây, và ông phải dừng lại khi đèn giao 

thông màu đỏ. Đây là những Luật cơ bản.

Kiến thức của bạn có thể được xây dựng như các câu  lệnh đơn giản sau đây: 

     IF the ‘traffic light’ is green //Nếu là đèn xanh thì hành động đi

     THEN the action is go

     IF the ‘traffic light’ is red //Nếu là đèn đỏ thì hành động dừng lại

     THEN the action is stop 

- Các câu lệnh đại diện dưới hình thức IF-THEN được  gọi để biểu diễn các Luật. Thuật ngữ " rule" trong AI, 

là loại được sử dụng phổ biến nhất đại diện tri thức, có  thể được định nghĩa là một cấu trúc IF-THEN có liên  quan cung cấp thông tin hoặc điều kiện trong phần IF 

và để một số hành động trong phần THEN. Một 

nguyên tắc cung cấp một số mô tả làm thế nào để  giải  quyết một vấn đề. Quy định tương đối dễ dàng tạo ra 

và hiểu.

 2.2 Luật Biểu Diễn Phương Pháp Tri Thức

-Bất kỳ Luật bao gồm hai phần: phần IF, được gọi là các  tiên quyết (tiền đề hoặc điều kiện) và một phần THEN  được gọi là hệ quả (kết luận, hành động).

Cú pháp cơ bản của một Luật là:

IF<antecedent>

THEN <consequent>

Nói chung, một Luật có thể có nhiều tiền đề gia nhập  bởi các từ khoá AND(kết hợp), OR (hoặc) hoặc kết  hợp cả hai. Tuy nhiên, đó là 1 thói quen tốt để tránh  được sự pha trộn giữa sự kết hợp và chia rẽ trong cùng 

1 quy luật.

 -Tiền đề ( antecedent ) của một Luật kết hợp hai phần:  một đối tượng (ngôn ngữ đối tượng)

và giá trị của nó. Trong ví dụ qua đường, đèn giao 

thông, các đối tượng ngôn ngữ có thể có một trong hai  giá trị màu xanh lá cây hoặc màu đỏ. Các đối tượng và  giá trị của nó được gán bởi một toán tử. Toán tử xác  định các đối tượng và gán giá trị.

-Các toán tử như  is, are, is not, are not được sử dụng để  gán một giá trị tượng trưng cho một ngôn ngữ đối 

tượng. Tuy nhiên, hệ thống chuyên gia cũng có thể sử  dụng toán tử số học định nghĩa đối tượng số và gán cho 

nó giá trị bằng số.

     IF ‘age of the customer’ < 18   //Nếu tuổi của khách hàng <18 và rút số tiền >1000      AND ‘cash withdrawal’ > 1000       

     THEN ‘signature of the parent’ is required  //Thì yêu cầu chữ kí phụ huynh

gán giá trị cho các đối tượng ngôn ngữ.Trong ví dụ qua đường, nếu giá trị của đèn giao thông màu 

xanh lá cây, Luật đầu tiên thiết lập Luật hành động đối tượng ngôn ngữ giá trị đi. Số đối tượng và 

Có các loại qui tắc như: quan hệ, kiến nghị, chỉ thị, chiến lược và chẩn đoán (Durkin, 1994).

THEN the ‘spill material’ is ‘acetic acid’  //Thì 'tràn nhiên liệu' là 'acid acetic'

 2.3 Các thành phần chính trong đội ngũ chuyên gia phát triển hệ thống:

chuyên gia (con người) , chúng ta có thể nhập  nó vào một máy tính. Chúng ta hy vọng các máy tính 

để hoạt động như một trợ lý thông minh trong một 

số lĩnh vực chuyên môn cụ thể  hoặc để giải quyết một vấn đề mà nếu không sẽ phải nhờ giải quyết bởi một chuyên gia (con người).Chúng ta cũng 

muốn các máy tính có thể tích hợp tri thức mới và cho thấy tri thức của mình trong một hình thức dễ dàng để đọc và hiểu, và để xử lý những câu đơn giản trong một ngôn ngữ tự nhiên hơn là một ngôn ngữ lập trình nhân tạo. 

xử lý như thế nào đó để nó đạt đến một kết luận cụ thể. Nói cách khác, chúng ta phải xây dựng một hệ thống chuyên gia, một chương trình máy tính có khả năng thực hiện ở cấp độ của mộtchuyên gia (con người)  trong một vấn đề nào đó

  - Các  hệ thống chuyên gia phổ biến nhất là hệ 

thống dựa trên nguyên tắc. Một số lượng lớn 

chúng được  xây dựng và áp dụng thành công 

trong các lĩnh vực như kinh doanh và kỹ thuật,y học và địa chất, hệ thống điện và khai thác mỏ. 

Một số lượng lớn các công ty sản xuất  phần mềm dựa trên nguyên tắc phát triển hệ thống chuyên gia 

- vỏ hệ thống  chuyên gia  cho máy tính cá nhân

 - Một  vỏ hệ thống  chuyên gia có thể được  xem xét như một hệ thống chuyên gia chưa có các tri thức . 

Vì vậy, tất cả người dùng phải làm là thêm tri thức thức  trong khuông khổ  các Luật và cung cấp dữ liệu liên quan để giải quyết một vấn đề

Bây giờ chúng ta nhìn vào những ai cần để phát triển một hệ thống chuyên gia và những kỹ năng là cần thiết

kỹ sư tri thức, lập trình viên, quản lý dự án 

(manager) và người dùng cuối. Sự thành công của 

hệ thống chuyên gia của họ hoàn toàn phụ thuộc  các thành viên làm việc cùng nhau như thế nào. 

Các mối quan hệ cơ bản trong các nhóm  phát triển được tóm tắt trong hình 2.1

   -Các  chuyên gia lĩnh vực là một người có kiến   thức và tay  nghề cao có khả năng  giải quyếtvấn đề trong một lĩnh vực 

cụ thể. Người có chuyên môn lớn nhất trong một lĩnh vực  nhất định.Các chuyên môn này được đưa vào trong các hệ  thống chuyên gia. Vì vậy,các chuyên gia phải có khả năng  truyền đạt kiến thức của mình, sẵn sàng tham gia trong việc  phát triển hệ thống chuyên gia và cam kết một số lượng 

đáng kể thời gian cho dự án. Các chuyên gia lĩnh vực  là  thành phần quan trọng nhất trong phát triển đội ngũ chuyên  gia hệ thống.

và thử nghiệm một hệ thống chuyên gia. Người này có trách  nhiệm lựa chọn một nhiệm vụ thích hợp cho các hệ thống 

chuyên gia. Họ phỏng vấn các chuyên gia lĩnh vực để tìm hiểu  một vấn đề cụ thể được giải quyết như thế nào. Thông qua 

tương tác  với các chuyên gia, kỹ sư tri thức thiết lập những  phương pháp suy luận chuyên gia sử dụng  để xử lý các sự 

kiện và các Luật và quyết định làm thế nào để đại diện cho họ  trong các hệ thống  chuyên gia. Các kỹ sư  tri thức sau đó 

chọn một số phần mềm phát triển hoặc một vỏ hệ thống  

chuyên gia, hoặc nhìn vào ngôn ngữ lập trình để mã hóa kiến  thức (và đôi khi mã hóa bản thân mình). Và cuối cùng, kỹ sư  chịu trách nhiệm kiểm tra, rà soát và tích hợp hệ thống chuyên  gia vào nơi  làm việc. Vì vậy, các kỹ sư tri thức cam kết để dự 

án từ giai đoạn thiết kế ban đầu đến bước cuối cùng của hệ  thống chuyên gia và giao lại cho khách hàng, và thậm chí cả  sau khi dự án hoàn thành, người đó cũng có thể được tham gia  trong việc duy trì hệ thống.

  -Lập trình viên là người phụ trách cho lập trình,mô tả tri  thức thức về một lĩnh vực mà trong đó máy tính có thể  hiểu được.

Lập trình viên cần phải có kỹ năng trong  lập trình AI  với các ngôn ngữ như : LISP, Prolog và OPS5 và cũng 

có một số kinh nghiệm trong các loại ứng dụng  khác  nhau của vỏ hệ thống chuyên gia. Ngoài ra, các lập 

sử dụng được, một lập trình viên phải xây dựng tri thức và biểu diễn các cấu trúc dữ liệu (tri thức cơ bản và cơ sở dữ liệu), cơ cấu kiểm soát cấu trúc (công cụ suy luận) và đối thoại (giao diện người dùng). Các lập trình viên cũng có thể được tham gia vào thử nghiệm hệ thống chuyên gia

kiện quan trọng được đáp ứng,tương tác với những kiến   thức, chuyên gia kỹ sư, lập trình và người 

dùng cuối

là một  chuyên gia sử dụng hệ thống khi nó đã được phát 

triển. Người sử dụng có thể là một nhà hóa học phân tích xác  định cấu trúc phân tử của đất từ sao Hỏa (Feigenbaum et al,  1971), một  bác sĩ chẩn đoán một căn bệnh máu nhiễm 

(Shortliffe, 1976), một nhà thăm dò địa chất học cố gắng 

khám phá ra mỏ khoáng sản mới (Duda et al, 1979), hoặc  ngành điện có hệ thống của vận hành  cần cảnh báo trong  trường hợp khẩn cấp (Negnevitsky, 1996). Mỗi những người 

sử dụng hệ thống chuyên gia có nhu cầu khác nhau, mà hệ  thống phải đáp ứng: chấp nhận cuối cùng của hệ thống sẽ  phụ thuộc vào sự hài lòng của người dùng. Người sử dụng  không chỉ tự tin trong việc thực hiện hệ thống chuyên gia,  nhưng cũng cảm thấy thoải mái bằng cách sử dụng nó. Vì  vậy, việc thiết kế giao diện người dùng của chuyên gia hệ  thống cũng là quan trọng cho sự thành công của dự án,người  dùng cuối ở đây có vai trò rất quan trọng.

  - Sự phát triển của một hệ thống chuyên gia có thể được  bắt đầu khi đầy đủ tất cả năm nhóm chuyên gia. Tuy  nhiên, nhiều hệ thống chuyên gia máy tính cá nhân 

phát triển sử dụng vỏ hệ thống chuyên gia. Điều này có  thể loại bỏ sự cần thiết cho lập trình và cũng có thể làm  giảm vai trò của các kỹ sư tri thức. Đối với hệ thống  chuyên gia nhỏ, quản lý dự án, tri thức kỹ sư, lập trình 

và ngay cả những chuyên gia có thể là cùng một người.  Tuy nhiên, tất cả các nhóm được cần phải tham gia khi  đang phát triển hệ thống chuyên gia lớn.

2.4 Cấu trúc của một hệ thống chuyên gia dựa trên

nguyên tắc:

  -Trong đầu những năm 1970, Newell và Simon từ Đại học  Carnegie-Mellon đề xuất một mô hình hệ thống sản xuất,  nền tảng của các chuyên gia dựa trên nguyên tắc hiện đại 

hệ thống (Newell và Simon, 1972). Mô hình sản xuất dựa  trên ý tưởng rằng con người giải quyết vấn đề bằng cách 

áp dụng kiến thức của họ(diễn tả dưới dạng Luật sản xuất) 

là một vấn đề được đại diện bởi các thông tin vấn đề cụ  thể.Các Luật sản xuất được lưu trữ trong bộ nhớ dài hạn 

và các vấn đề cụ thể thông tin hoặc sự kiện trong bộ nhớ  ngắn hạn. Hệ thống mô hình sản xuất và cấu trúc cơ bản  của một hệ thống chuyên gia dựa trên nguyên tắc được thể  hiện trong hình 2.2.

Một hệ thống chuyên gia dựa trên nguyên tắc có năm 

thành phần: cơ sở tri thức,cơ sở dữ liệu, công cụ suy luận,  các cơ sở giải thích, và giao diện người sử dụng

 Hình 2.2 Hệ thống sản xuất và cấu trúc cơ bản của một hệ thống chuyên gia dựa trên nguyên tắc:

(a) hệ thống mô hình sản xuất; (b) cấu trúc cơ bản của một hệ thống chuyên gia dựa trên nguyên tắc

 -Các  cơ sở tri thức thức chứa lĩnh vực  tri thức hữu ích  cho giải quyết vấn đề.Trong một hệ thống chuyên gia  dựa trên nguyên tắc, tri thức được biểu diễn như là 

một tập hợp các Luật. Mỗi Luật xác định một mối 

quan hệ, đề nghị, chỉ thị, chiến lược hay phỏng đoán 

và có cấu trúc IF (điều kiện) THEN (hành động). Khi  điều kiện được thỏa mãn một phần của một Luật, Luật  loại bỏ và một phần hành động được thực thi.

cơ bản với các dữ kiện được cung cấp trong cơ sở dữ  liệu.

là cần thiết. Một  hệ thống chuyên gia phải có khả năng giải thích lý do và biện minh cho những tư vấn, phân tích hoặc kết luận

 -Giao diện người dùng là các phương tiện giao tiếp giữa người sử dụng tìm kiếm một giải pháp cho 

các vấn đề và một hệ thống chuyên gia. Các giao diện giao tiếp phải có ý nghĩa và thân thiện nhất có thể

Giao diện bên ngoài cho phép một hệ thống 

chuyên gia để làm việc với dữ liệu bên ngoài các tập tin và các chương trình viết bằng ngôn ngữ lập trình thông thường như C,Pascal, FORTRAN và 

cơ bản. Cấu trúc đầy đủ của một hệ thống chuyên gia dựa trên nguyên tắc được hiển thị trong hình 2.3

Các nhà phát triển giao diện thường bao gồm 

những người có kiến thức cơ bản, 

hỗ trợ gỡ lỗi và nhập /xuất chương trình

Hình 2.3 C u trúc c a m t h th ng chuyên gia d a trên ất cho việc xây dựng hệ thống nền ủa một hệ thống chuyên gia dựa trên ột hệ thống chuyên gia dựa trên ệc xây dựng hệ thống nền ống nền ựa chọn phổ biến nhất cho việc xây dựng hệ thống nền

  Tất cả các chuyên gia vỏ hệ thống thống cung cấp một  trình soạn thảo văn bản đơn giản nhập và sửa đổi 

Luật, và để kiểm tra định dạng chính xác của họ và lỗi  chính tả. Nhiều hệ thống chuyên gia cũng  bao gồm  các cuốn sách lưu giữ phương tiện tiện để theo dõi các  thay đổi được thực hiện bởi tri thức kỹ sư hoặc 

chuyên gia bao gồm cả các cuốn sách lưu giữ phương  tiện để theo dõi các thay đổi được thực hiện bởi tri 

thức kỹ sư hoặc chuyên gia. Nếu một Luật được thay  đổi, biên tập viên sẽ tự động lưu trữ thay đổi ngày 

tháng và tên của người thực hiện thay đổi này cho sau  này tham khảo. Điều này là rất quan trọng khi một số 

kỹ sư tri thức và các chuyên gia có quyền truy cập vào 

cơ sở tri thức và có thể sửa đổi nó. Hỗ trợ gỡ lỗi 

thường bao gồm các phương tiện bị truy tìm lỗi và 

ngắt gói.

  Tracing(dấu vết)  cung cấp một danh sách của tất cả các Luật bị loại bỏ trong quá trình thực hiện của chương trình, và ngắt gói làm cho nó có thể nói 

Nhìn chung, giao diện các nhà phát triển dùng để nhập vào kiến   thức cơ sở đặc biệt, được thiết kế để cho phép một chuyên gia lĩnh vực nhập kiến thức của mình trực tiếp trong hệ thống chuyên gia và do 

đó giảm thiểu sự can thiệp của một kỹ sư tri thức

2.5 đặc điểm cơ bản của một hệ thống chuyên gia

 -Một hệ thống chuyên gia được xây dựng để thực hiện ở một mức độ chuyên môn của con người 

trong một  lĩnh vực  chuyên ngành. Vì vậy, các đặc tính quan trọng nhất của một hệ thống chuyên gia 

là hiệu suất,chất lượng cao. Làm thế nào để hệ 

thống có thể giải quyết nhanh một vấn đề và người dùng sẽ không được hài lòng nếu kết quả là sai. 

Mặt khác,tốc độ giải quyết một giải pháp là rất 

quan trọng. Ngay cả quyết định hoặc chẩn đoán 

chính xác nhất có thể không hữu ích nếu nó là quá muộn để áp dụng, ví dụ, trong trường hợp khẩn 

cấp  khi một bệnh nhân chết hoặc một nhà máy 

điện hạt nhân phát nổ

họ và sự hiểu biết của vấn đề để tìm ngắn cắt giảm một giải pháp. Các chuyên gia sử dụng Luật của ngón tay cái hoặc Luật chẩn đoán. Giống như đối tác nhân lực, chuyên gia hệ thống áp dụng 

heuristics để hướng dẫn lý luận và do đó làm giảm các khu vực tìm kiếm một giải pháp