Bài thu hoạch môn phương pháp nghiên cứu khoa học trong Tin học

Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm LỜI MỞ ĐẦU Ngày nghiên cứu khoa học hoạt động có tốc độ phát triển mạnh mẽ Các thành tựu nghiên cứu khoa học ứng dụng vào lĩnh vực sống Khoa học làm đảo lộn nhiều quan niệm truyền thống, làm cho sức sản xuất xã hội tăng lên hàng trăm lần so với vài thập niên gần Về phần mình, thân khoa học cần nghiên cứu cách khoa học Một mặt, phải tổng kết thực tiễn nghiên cứu khoa học để khái qt lý thuyết q trình sáng tạo khoa học; mặt khác, phải tìm biện pháp tổ chức, quản lý nghiên cứu khoa học tốt làm cho máy khoa học vốn mạnh, lại phát triển mạnh quỹ đạo Sự phát triển khoa học đại khơng đem lại cho người hiểu biết sâu sắc giới, mà đem lại cho người hiểu biết phương pháp luận giới Chính mà phương pháp phương pháp luận nghiên cứu khoa học gắn liền với hoạt động có ý thức người, yếu tố định thành cơng hoạt động nhận thức cải tạo giới Trong thu hoạch em xin trình bày khái niệm liên quan đến khoa học cách thức tiếp cận nghiên cứu khoa học giới thiệu ứng dụng cụ thể liên quan đến thuật tốn di truyền Qua đây, em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Hồng Kiếm, thầy tận tình truyền đạt cho chúng em kiến thức mơn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học tin học”từ có nhìn tổng qt nghiên cứu khoa học Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm MỤC LỤC PHẦN I PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Khoa học Nghiên cứu khoa học .3 1.1 Khoa học 1.1.1 Các định nghĩa khái niệm 1.1.2 Phân loại .3 1.2 Nghiên cứu khoa học .4 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại .4 1.2.2.1 Phân loại theo chức nghiên cứu 1.2.2.2 Phân loại theo tính chất sản phẩm nghiên cứu 1.2.2.3 Các đặc điểm nghiên cứu khoa học 1.2.2.4 Các bước nghiên cứu Phương pháp Nghiên cứu khoa học 2.1 Phương pháp chung NCKH 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu phi thực nghiệm 2.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế .9 PHẦN II GIỚI THIỆU MỘT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỤ THỂ .11 Ứng dụng giải thuật di truyền nâng cao chất lượng đề thi 11 1.1 Giới thiệu .11 1.2 Thuật giải di truyền .11 1.2.1 Đặc điểm, đặc trưng 11 1.2 Các thành phần thuật tốn di truyền .12 1.3 Mơ hình tốn ứng dụng thuật giải di truyền nâng cao chất lượng đề thi .14 1.3.1 Giới thiệu tốn 14 1.3.2 Xây dựng cấu trúc liệu tốn 14 1.3.3 Giải thuật di truyền cho tốn nâng cao lượng đề thi 15 1.3.3.1 Phương pháp khởi tạo 15 1.3.3.2 Tốn tử lai ghép .16 1.3.3.3 Tốn tử đột biến 17 1.3.3.4 Hàm thích nghi 18 1.3.3.4 Tốn tử chọn lọc 19 PHẦN KẾT LUẬN 21 Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nghiên cứu khoa học hoạt động có tốc độ phát triển mạnh mẽ Các thành tựu nghiên cứu khoa học ứng dụng vào lĩnh vực sống Khoa học làm đảo lộn nhiều quan niệm truyền thống, làm cho sức sản xuất xã hội tăng lên hàng trăm lần so với vài thập niên gần Về phần mình, thân khoa học cần nghiên cứu cách khoa học Một mặt, phải tổng kết thực tiễn nghiên cứu khoa học để khái qt lý thuyết q trình sáng tạo khoa học; mặt khác, phải tìm biện pháp tổ chức, quản lý nghiên cứu khoa học tốt làm cho máy khoa học vốn mạnh, lại phát triển mạnh quỹ đạo Sự phát triển khoa học đại khơng đem lại cho người hiểu biết sâu sắc giới, mà đem lại cho người hiểu biết phương pháp luận giới Chính mà phương pháp phương pháp luận nghiên cứu khoa học gắn liền với hoạt động có ý thức người, yếu tố định thành cơng hoạt động nhận thức cải tạo giới Trong thu hoạch em xin trình bày khái niệm liên quan đến khoa học cách thức tiếp cận nghiên cứu khoa học giới thiệu ứng dụng cụ thể liên quan đến thuật tốn di truyền Qua đây, em xin chân thành cảm ơn GS.TSKH Hồng Kiếm, thầy tận tình truyền đạt cho chúng em kiến thức mơn học “Phương pháp nhiên cứu khoa học tin học”từ có nhìn tổng qt nghiên cứu khoa học Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm MỤC LỤC PHẦN I PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Khoa học Nghiên cứu khoa học .3 1.1 Khoa học 1.1.1 Các định nghĩa khái niệm 1.1.2 Phân loại .3 1.2 Nghiên cứu khoa học .4 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Phân loại .4 1.2.2.1 Phân loại theo chức nghiên cứu 1.2.2.2 Phân loại theo tính chất sản phẩm nghiên cứu 1.2.2.3 Các đặc điểm nghiên cứu khoa học 1.2.2.4 Các bước nghiên cứu Phương pháp Nghiên cứu khoa học 2.1 Phương pháp chung NCKH 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu phi thực nghiệm 2.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế .9 PHẦN II GIỚI THIỆU MỘT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỤ THỂ .11 Ứng dụng giải thuật di truyền nâng cao chất lượng đề thi 11 1.1 Giới thiệu .11 1.2 Thuật giải di truyền .11 1.2.1 Đặc điểm, đặc trưng 11 1.2 Các thành phần thuật tốn di truyền .12 1.3 Mơ hình tốn ứng dụng thuật giải di truyền nâng cao chất lượng đề thi .14 1.3.1 Giới thiệu tốn 14 1.3.2 Xây dựng cấu trúc liệu tốn 14 1.3.3 Giải thuật di truyền cho tốn nâng cao lượng đề thi 15 1.3.3.1 Phương pháp khởi tạo 15 1.3.3.2 Tốn tử lai ghép .16 1.3.3.3 Tốn tử đột biến 17 1.3.3.4 Hàm thích nghi 18 1.3.3.4 Tốn tử chọn lọc 19 PHẦN KẾT LUẬN 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO 22 Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm PHẦN I PHƯƠNG PHÁP LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Khoa học Nghiên cứu khoa học: 1.1 Khoa học: 1.1.1 Các định nghĩa khái niệm: Khoa học hiểu “ hệ thống tri thức loại quy lt vật chất vận động vât chất, quy luật tự nhiên, xã hội, tư “ Hệ thống tri thức nói hệ thống tri thức khoa học, khác với tri thức kinh nghiệm Tri thức kinh nghiệm hiểu biết tích luỹ cách ngẫu nhiên từ đời sống hàng ngày Nhờ tri thức kinh nghiệm, người có hình dung thực tế vật, biết cách phản ứng trước tự nhiên, biết ứng xử quan hệ xã hội tri thức kinh nghiệm ngày trở nên phong phú, chứa đựng mặt đắn, riêng biệt chưa thể sâu vào chất vật, tri thức kinh nghiệm giúp cho người phát triển đến khn khổ định Tuy nhiên, tri thức kinh nghiệm ln sở quan trọng cho hình thành tri thức khoa học Tri thức khoa học hiểu biết tích lũy cách hệ thống nhờ hoạt động nghiên cứu khoa học, loại hoạt động vạch sẳn theo mục tiêu xác định tiến hành dựa phương pháp khoa học Tri thức khoa học khơng phải kế tục giản đơn tri thức kinh nghiệm, mà tổng kết tập hợp số liệu kiện ngẫu nhiên, rời rạc để khái qt hóa thành sở lý thuyết liên hệ chất Theo quan điểm Marx, khoa học hiểu hình thái ý thức xã hội, tồn độc lập tương hình thái ý thức xã hội khác Các tiêu chí nhận biết mơn khoa học: Có đối tượng nghiên cứu Có hệ thống lý thuyết Có hệ thống phương pháp luận Có mục đích sử dụng 1.1.2 Phân loại Các quan điểm tiếp cận phân loại khoa học: Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm - Theo nguồn gốc: Khoa học túy (sciences pures), lý thuyết (sciences theorique), thực nghiệm (sciences experimentales), thực chứng (sciences positives), qui nạp (sciences inductives), diễn dịch (sciences deductives)… - Theo mục đích ứng dụng: Khoa học mơ tả, phân tích, tổng hợp, ứng dụng, hành động, sáng tạo… - Theo mức độ khái qt: Cụ thể, trừu tượng, tổng qt… - Theo tính tương liên khoa học: Liên ngành, đa ngành… - Theo cấu hệ thống tri thức: Cơ sở, bản, chun ngành… - Theo đối tượng nghiên cứu: Tự nhiên, kỹ thuật, xã hội nhân văn, cơng nghệ, nơng nghiệp, y học… 1.2 Nghiên cứu khoa học: 1.2.1 Khái niệm Nghiên cứu khoa học hoạt động xã hội, hướng vào việc tìm kiếm điều mà khoa học chưa biết phát chất sư vật, phát triển nhận thức khoa học giới sáng tạo phương pháp phương tiện kỹ thuật để cải tạo giới Nghiên cứu nhằm thỏa mãn nhu cầu nhận thức cải tạo giới: * Khám phá thuộc tính chất vật tượng * Phát qui luật vận động vật * Vận dụng qui luật để sáng tạo giải pháp tác động vào vật 1.2.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại nghiên cứu khoa học Ở ta đề cập đến phân loại theo chức nghiên cứu theo tính chất sản phẩmtri thức khoa học thu nhờ kết nghiên cứu 1.2.2.1 Phân loại theo chức nghiên cứu:  Nghiên cứu mơ tả, nghiên cứu nhằm đưa hệ thống tri thức nhân dạng sư vật, giúpcon người phân biệt khác nhau, chất vật với vật khác Nội dung mơ tả bao gồm mơ tả hình thái, động thái, tương tác; mơ tả định tính tức đặc trưng chất vật; mơ tả định lượng nhằm rõ đặc trưng lượng vật Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm  Nghiên cứu giải thích, nghiên cứu nhằm làm rõ ngun nhân dẫn đến hình thành quy luật chi phối q trình vận động vật Nội dung giải thích bao gồm giải thích nguồn gốc; động thái; cấu tr1uc; tương tác; hậu quả; quy luật chung chi phối q trình vận động vật  Nghiên cứu dự báo, nhiên cứu nhằm nhận dạng trạng thái vật tương lai Mọi dự báo phải chấp nhận sai lệch, kể nghiên cứu tự nhiên xã hội Sự sai lệch kết dự báo nhiều ngun nhân : sai lêch khách quan kết quan sát: sai lệch luận bị biến dạng tác động khác; mội trường ln biến động, …  Nghiên cứu sáng tạo, nghiên cứu nhằm làm vật chưa tồn Khoa học khơng dừng lại mơ tả dự báo mà ln hướng vào sáng tạo giải pháp cải tạo giới 1.2.2.2 Phân loại theo tính chất sản phẩm nghiên cứu: Theo tính chất sản phẩm, nghiên cứu phân loại thành nghiên cứu bản, nghiên cứu ứng dụng nghiên cứu triển khai  Nghiên cứu (Fundamental research) nghiên cứu nhằm phát thuộc tính, cấu trúc, động thái vật, tương tác nội vật mối liên hệ vật với sư vật khác Nghiên cứu phân thành hai loại : nghiên cứu túy nghiên cứu định hướng • Nghiên cứu túy, cò gọi nghiên cứu tự nghiên cứu khơng định hướng, nghiên cứu chất vật để nâng cao nhận thức, chưa có chưa bàn đến ý nghĩa ứng dụng • Nghiên cứu định hướng, nghiên cứu dự kiến trước mục đích ứng dụng hoạt động điều tra tài ngun, kinh tế, xã hội, … xem nghiên cứu định hướng  Nghiên cứu ứng dụng (Applied research) : vận dụng quy luật phát từ nghiên cứu để giải thích vật, tạo ngun lý giải pháp áp dụng chúng vào sản xuất đời sống Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm  Nghiên cứu triển khai (Development research) : gọi nghiên cứu triển khai thực nghiệm hay triển khai thực nghiệm kỹ thuật, vận dụng quy luật (thu từ nghiên cứu bản) ngun lý (thu từ nghiên cứu ứng dụng) để đưa hình mẫu với tham số khả thi kỹ thuật Kết nghiên cứu triển khai chưa triển khai được: sản phẩm triển khai hình mẫu khả thi kỹ thuật, nghĩa khơng rủi ro mặt kỹ thuật, để áp dụng phải tiến hành nghiên cứu tính khả thi khác khả thi tài chính, khả thi kinh tế, khả thi mơi trường, khả thi xã hội Hoạt động triển khai bao triển khai phòng thí nghiệm triển khai bán đại trà Tồn loại hình nghiên cứu mối liên hệ loại hình nghiên cứu trình bày sơ đồ bên Sự phân chia loại hình nghiên cứu áp dụng phổ biến giới Phân chia để nhận thức rõ chất nghiên cứu khoa học, để có sở lập kế hoạch nghiên cứu, cụ thể hóa cam kết hợp đồng nghiên cứu đối tác Tuy nhiên thực tế, đề tài tồn ba loại hình nghiên cứu, tồn hai ba loại hình nghiên cứu Nghiên cứu túy Nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng Nghiên cứu định hướng Nghiên cứu tảng Nghiên cứu chun đề Triển khai phòng thí nghiệm Triển khai Triển khai bán đại trà Quan hệ loại hình nghiên cứu 1.2.2.3 Các đặc điểm nghiên cứu khoa học - Tính mới: NCKH q trình thâm nhập vào giới vật mà người chưa biết, hướng tới phát sáng tạo Đây đặc điểm quan trọng - Tính tin cậy: Kết nghiên cứu phải có khả kiểm chứng lại nhiều lần nhiều người khác điều kiện giống Do đó, ngun tắc mang tính Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm phương pháp luận NCKH trình bày kết nghiên cứu, người nghiên cứu cần rõ điều kiện, nhân tố phương tiện thực - Tính thơng tin: thơng tin qui luật vận động vật tượng, thơng tin qui trình cơng nghệ tham số kèm qui trình - Tính khách quan: vừa đặc điểm NCKH vừa tiêu chuẩn người NCKH Để đảm bảo tính khách quan, người NCKH cần phải tự trắc nghiệm lại kết luận tưởng hồn tồn xác nhận - Tính rủi ro: Một nghiên cứu thành cơng, thất bại Thất bại nhiều ngun nhân khoa học thất bại xem kết mang ý nghĩa kết luận NCKH lưu giữ, tổng kết lại tài liệu khoa học nghiêm túc để tránh cho người sau khơng dẫm chân lên lối mòn, tránh lãng phí nguồn lực nghiên cứu - Tính kế thừa: Có ý nghĩa quan trọng mặt phương pháp luận nghiên cứu Ngày khơng có NCKH chỗ hòan tòan trống khơng kiến thức, phải kế thừa kết nghiên cứu lĩnh vực khoa học khác - Tính cá nhân: vai trò cá nhân sáng tạo mang tính định, thể tư cá nhân chủ kiến riêng nhân - Tính phi kinh tế: Lao động NCKH khơng thể định mức, thiết bị chun dụng dùng NCKH khơng thể khấu hao, hiệu kinh tế NCKH khơng thể xác định 1.2.2.4 Các bước nghiên cứu  Xác lập vấn đề nghiên cứu: - Chọn cụ thể hóa đề tài - Xác định sở cho lý thuyết - Nghiên cứu lịch sử vấn đề  Giai đoạn chuẩn bị nghiên cứu : - Chuẩn bị điều kiện nghiên cứu - Thiết lập danh mục tư liệu  Lựa chọn nghiên cứu thơng tin: - Thu thập xử lý thơng tin - Nghiên cứu tư liệu - Thâm nhập thực tế Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học - Tiếp xúc cá nhân - Xử lý thơng tin GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm  Xây dựng giải thuyết, lựa chọn phương pháp lập kế hoạch : - Xây dựng giải thuyết - Xác định phương pháp luận nghiên cứu - Lập kế hoạch  Hồn tất nghiên cứu: - Đề xuất xử lý thơng tin - Xây dựng kết luận khuyến nghị  Viết báo cáo hồn tất cơng trình: - Sắp xếp tư liệu - Viết báo cáo  Giai đoạn kết thúc: - Hồn tất cơng tác - Áp dụng kết Phương pháp Nghiên cứu khoa học: 2.1 Phương pháp chung NCKH: 2.1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Được sử dụng khoa học tự nhiên, khoa học xã hội khoa học khác, bao gồm nhiều nội dung khác như: nghiên cứu tư liệu, xây dựng khái niệm, phạm trù, thực phán đốn, suy luận,.v.v… khơng có quan sát thực nghiệm tiến hành 2.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu thực nghiệm nghiên cứu thực quan sát vật tượng diễn điều kiện có gây biến đổi đối tượng nghiên cứu cách có chủ định Nghiên cứu thực thực đối tượng thực mơ hìnhdo người nghiên cứu tạo với tham số người nghiên cứu khống chế Nghiên cứu thực nghiệm áp dụng phổ biến khơng khoa học tự nhiên, khoa học kỹ thuật cơng nghệ, y học, mà khoa học xã hội lĩnh vực khoa học khác 2.1.3 Phương pháp nghiên cứu phi thực nghiệm: Là phương pháp nghiên cứu dựa quan sát, quan trắc kiện tồn tại, thu thập số liệu thống kê tích lũy sở phát Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 10 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm qui luật vật tượng Trong phương pháp người nghiên cứu quan sát tồn tại, khơng có can thiệp gây biến đổi trạng thái đối tượng nghiên cứu 2.2 Phương pháp giải vấn đề theo khoa học phát minh, sáng chế: Có 40 thủ thuật: Ngun lý phân nhỏ Ngun lý “tách riêng” Ngun lý phẩm chất cục Ngun lý phản đối xứng Ngun lý kết hợp Ngun lý vạn Ngun lý chứa Ngun lý phản trọng lượng Ngun lý thực sơ 10 Ngun lý dự phòng 11 Ngun lý đẳng 13 Ngun lý đảo ngược 14 Ngun lý cầu (tròn) hóa 15 Ngun lý động 16 Ngun lý tác động phận dư thừa 17 Ngun lý xung chiều khác 18 Sự dao động học 19 Ngun lý tác đơng theo chu kỳ 20 Ngun lý tác đơng liên tục hữu hiệu 21 Ngun lý vượt nhanh 22 Ngun lý chuyển hại thành thắng 23 Ngun lý quan hệ phản hồi 24 Ngun lý sử dụng trung gian 25 Ngun lý tự phục vụ 26 Ngun lý chép (copy) 27 Ngun lý rẻ thay cho đắt 28 Ngun lý thay sơ đồ học Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 11 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm 29 Ngun lý sử dụng kết cấu thủy khí 30 Sử dụng bao mềm dẻo mềm mỏng 31 Sử dụng vật liệu nhiều lỗ 32 Ngun lý đổi màu 33 Ngun lý đồng 34 Ngun lý loại bỏ tái sinh phần 35 Đổi thơng số hóa lý đối tượng 36 Sử dụng chuyển pha 37 Sử dụng nở nhiệt 38 Sử dụng chất oxy hóa 39 Sử dụng mơi trường trơ 40 Sử dụng vật liệu tổng hợp (composit) PHẦN II GIỚI THIỆU MỘT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỤ THỂ Ứng dụng giải thuật di truyền nâng cao chất lượng đề thi Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 12 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm 1.1 Giới thiệu Trong xu hướng phát triển xã hội ngày nay, có nhiều ngành khoa học đời Trong có số ngành khoa học đời sở phân lập từ ngành khoa học cổ điển, số ngành tích hợp khoa học Trong thực tiễn có nhiều tốn tối ưu quan trọng đòi hỏi thuật giải chất lượng cao, phải kể đến thuật giải tiến hóa Một số thuật tốn tiến hóa cơng bố như: Quy hoạch tiến hóa như-EB, D.B Pogel đề xuất Chiến lược tiến hóa T.Baech, F.H Hofineister H.P Schewfel đề xuất 1.2 Thuật giải di truyền 1.2.1 Đặc điểm, đặc trưng Các thuật giải di truyền kỹ thuật tối ưu dựa khái niệm chọn lọc tự nhiên di truyền Trong cách tiếp cận này, lời giải tốn trình bày gen nhiễm sắc thể Thuật giải di truyền mơ tả nhóm lời giải ứng cử (quần thể) bề mặt đáp ứng Qua tiến hóa chọn lọc tự nhiên nhiễm sắc thể với độ thích nghi tốt xuất Chọn lọc tự nhiên đảm bảo cho nhiễm sắc thể có độ thích nghi tốt truyền cho quần thể tương lai Những đăc trưng thuật giải di truyền sau: Thuật giải di truyền làm việc với mã hóa tập hợp tham số khơng phải với tham số Thuật giải di truyền tìm từ quần thể điểm khơng phải điểm Thuật giải di truyền đánh giá thơng tin (với hàm mục tiêu), khơng đưa vào đạo hàm tri thức bổ sung khác Thuật giải di truyền sử dụng luật biến đổi theo xác suất, khơng sử dụng luật định Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 13 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Chúng ta mơ tả phần đặc tả tồn thuật giải di truyền sau sơ đồ sau: Khởi tạo ngẫu nhiên tập quần thể Đánh giá cá thể quần thể Tạo nhiễm sắc thể cách lai ghép Đột biến tổ hợp cặp nhiễm sắc thể bố mẹ Đánh giá cá thể đưa chúng vào quần thể cách thay Kiểm tra điều kiện dừng (các giới hạn: số hệ, độ thích nghi, thời gian ) kết thúc trình trả cá thể tốt 1.2.2 Các thành phần thuật giải di truyền a Khởi động quần thể ban đầu Tạo quần thể thuật giải, nơi xuất phát q trình tiến hóa, bao gồm tất giá trị thơ ban đầu Tùy theo vấn đề tốn mà có cách khởi động khác Trước tốn áp dụng thuật giải di truyền, ta cần phải xác định rõ nhiễm sắc thể cá thể cho vấn đề, thơng thường kết cuối Việc phân tích dựa kết b Đánh giá cá thể Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 14 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Chắc chắn việc chọn cá thể thơng qua kết quả, hay mục đích vấn đề Dựa mức độọ thích nghi cá thể, bao gồm vướng mắc mà cá thể gặp phải Thơng thường, đặt vấn đề nhỏ tương ứng với giá trị điểm thích nghi, kết đánh giá gồm tổng số điểm Cá thể tốt có số điểm thấp lớn Theo thuyết tiến hóa Darwin, nhiễm sắc thể tốt tồn tạo cá thể Có nhiều phương pháp để chọn nhiễm sắc thể tốt 1) Chọn lọc Roulette (Roulette Wheel Selection) 2) Chọn lọc xếp hạng (Rank Selection) 3) Chọn lọc cạnh tranh (Tournament Selection) c Tốn tử lai ghép Lai ghép nhằm nâng cao kết cá thể, đó, tốn tử lai ghép tạo điều kiện cho tiến trình hội tụ nhanh hay chậm Còn tùy thuộc vào cách tổ chức phân bố nhiễm sắc thể mà có xác suất lai ghép nhanh hay chậm Sau vài phương pháp lai ghép thơng dụng kỹ thuật di truyền: 1) Lai ghép ánh xạ phần (PMX Partial Mapped Crossover) 2) Lai ghép có trật tự (OX Order Crossover) 3) Lai ghép dựa vị trí (Position Based Crossover) 4) Lai ghép dựa thứ tự (Order Base Crossover) 5) Lai ghép có chu trình (CX Cycle Crossover) 6) Lai ghép thứ tự tuyến tính (LOX Linear Order Crossover) d Tốn tử đột biến Cũng giống lai ghép, tốn tử đột biến làm tăng nhanh q trình hội tụ, tăng cách đột ngột, có khơng gây tác dụng khơng thành cơng Khơng đánh giá phương pháp đột biến tốt hơn, có vài phương pháp đơn giản, có vài trường hợp phức tạp Người ta thường chọn phương pháp sau : 1) Đột biến đảo ngược (Inversion Mutation) Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 15 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm 2) Đột biến chèn (Insertion Mutation) 3) Đột biến thay (Displacement Mutation) 4) Đột biến tương hỗ (Reciprocal Exchange Mutation) 5) Đột biến chuyển dịch (Shift Mutation) e Điều kiện kết thúc Thốt q trình tiến hóa quần thể, dựa vào tốn mà có cách kết thúc vấn đề khác nhau, đạt đến mức u cầu Một vài trường hợp thơng thường sau: -Kết thúc theo kết quả: đạt đến mức giá trị u cầu chấm dứt q trình thực -Kết thúc dựa vào số hệ: chọn số hệ, q trình dừng số hệ qui định trước, khơng cần biết kết -Tính theo thời gian: khơng cần biết hệ hay kết nào, dựa vào số qui định mà kết thúc -Tổ hợp: dùng nhiều phương án khác cho vấn đề, chẳng hạn : chạy theo số hệ xong sau đánh giá cho chạy theo kết quả, ngược lại 1.3 Mơ hình tốn ứng dụng thuật giải di truyền nâng cao chất lượng đề thi 1.3.1 Giới thiệu tốn Nâng cao chất lượng đề thi phù hợp với mơi trường học tập sinh viên, dạt kết tốt tạo hứng thú học tập đồng thời giáo viên giảng dạy điều chỉnh phương pháp nội dung phù hợp với lực sinh viên nâng cao chất lượng dạy học Bài tốn đặt hướng giải xây dựng hệ thống đề thi ngẫu nhiên, tính độ thích nghi câu hỏi, đề thi qua hệ thí sinh vào thi 1.3.2 Xây dựng cấu trúc liệu tốn Đầu vào: MONTHI: Bảng danh sách mơn thi CAUHOI: Bảng danh sách câu hỏi SINH VIÊN: Bảng danh sách sinh viên GIAOVIEN: Bảng danh sách giáo viên DAPAN: Bảng đáp án đề thi Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 16 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học KETQUA: GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Bảng kết thí sinh vào thi Các ràng buộc: Mỗi câu hỏi thi có đáp án Quan hệ bảng câu hỏi bảng đáp án quan hệ 1-1 Mỗi mơn thi có nhiều câu hỏi Quan hệ bảng mơn thi bảng câu hỏi quan hệ - ∞ Mỗi mơn thi thi nhiều thí sinh Quan hệ bảng mơn thi bảng sinh viên quan hệ - ∞ Mỗi đáp án có kết Quan hệ bảng kết bảng đáp án quan hệ 1-1 Mỗi sinh viên có điểm nhiều mơn Quan hệ bảng sinh viên bảng kết quan hệ - ∞ Mỗi giáo viên nhiều đề thi Quan hệ bảng giáo viên bảng mơn thi quan hệ - ∞ Đầu ra: Số lượng đề thi tráo ngẫu nhiên Các câu hỏi đề thi đánh giá độ thích nghi 1.3.3 Giải thuật di truyền cho tốn nâng cao lượng đề thi 1.3.3.1 Phương pháp khởi tạo Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa Trang 17 Bài thu hoạch mơn PP NCKH Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Ban đầu thí sinh vào thi hệ thống phát sinh ngẫu nhiên lượng câu hỏi thi, giới hạn cá thể có gen ngẫu nhiên Tập cá thể gọi quần thể ban đầu Các cá thể tạo cách độc lập, cá thể, nhiễm sắc thể tạo nhờ vòng lặp Số lượng cá thể độ dài nhiễm sắc(NST) thể cho trước [5,9,11] Mỗi NST câu hỏi thi, NST gồm gen tốn gen mà gen biểu thị phương án trả lời void khoitao() { for(i=0;i[...]... đánh giá sự tối ưu của kết quả thu được TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Bài giảng mơn học Phương pháp nhiên cứu khoa học trong tin học Giảng viên : GS.TSKH Hồng Kiếm Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa 6 Trang 23 Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Chương trình đào tạo thac sĩ CNTT qua mạng khóa 5 Trường Đại học Cơng nghệ thơng tin 2 Các thủ thu t (ngun tắc) sáng tạo cơ bản... THIỆU MỘT NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỤ THỂ 1 Ứng dụng giải thu t di truyền nâng cao chất lượng đề thi Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa 6 Trang 12 Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm 1.1 Giới thiệu Trong xu hướng phát triển của xã hội ngày nay, có rất nhiều ngành khoa học mới ra đời Trong đó có một số ngành khoa học ra đời trên cơ sở phân lập từ các ngành khoa học cổ điển,.. .Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm hiện qui luật của sự vật hoặc hiện tượng Trong phương pháp này người nghiên cứu chỉ quan sát những gì đã và đang tồn tại, khơng có bất cứ sự can thiệp nào gây biến đổi trạng thái của đối tượng nghiên cứu 2.2 Phương pháp giải quyết vấn đề theo khoa học về phát minh, sáng chế: Có 40 thủ thu t: 1 Ngun lý phân nhỏ... sáng tạo khoa học – kỹ thu t Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP.HCM 3 Giải một bài tốn trên máy tính như thế nào ?( tập 1, 2, 3) GS TSKH Hồng Kiếm Nhà xuất bản giáo dục – 2003 4 Đơi cánh I Ca Rơ GS.TSKH Hồng Kiếm – Thanh Thủy – Chi Mai Nhà xuất bản thống kê Hà Nội, 1990 5 Phương pháp luận nghiên cứu khoa học Vũ Cao Đàm Nhà xuất bản Khoa Học và Kỹ Thu t – 1999 6 Hồng Kiếm, Lê Hồng Thái, Thu t giải... Phong(CH1101026) – khóa 6 Trang 22 Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Hiện nay Thu t tốn di truyền cùng với logic mờ được ứng dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực phức tạp Thu t tốn di truyền kết hợp với logic mờ chứng tỏ được hiệu quả của nó trong các vấn đề khó có thể giải quyết bằng các phương pháp thơng thường hay các phương pháp cổ điển Nhất là trong các bài tốn cần có sự lượng... khi khơng thành cơng Khơng ai có thể đánh giá được phương pháp đột biến nào tốt hơn, do đó có một vài phương pháp đơn giản, cũng có vài trường hợp khá phức tạp Người ta thường chọn một trong những phương pháp sau : 1) Đột biến đảo ngược (Inversion Mutation) Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa 6 Trang 15 Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm 2) Đột biến chèn (Insertion... mơn thi là quan hệ 1 - ∞ Đầu ra: Số lượng các đề thi được tráo ngẫu nhiên Các câu hỏi trong đề thi đã được đánh giá độ thích nghi 1.3.3 Giải thu t di truyền cho bài tốn nâng cao nhất lượng đề thi 1.3.3.1 Phương pháp khởi tạo Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa 6 Trang 17 Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Ban đầu mỗi thí sinh vào thi hệ thống phát sinh ngẫu nhiên... sự tích hợp các khoa học Trong thực tiễn có nhiều bài tốn tối ưu quan trọng đòi hỏi những thu t giải chất lượng cao, trong đó phải kể đến đó là thu t giải tiến hóa Một số thu t tốn tiến hóa đã được cơng bố như: Quy hoạch tiến hóa như-EB, do D.B Pogel đề xuất Chiến lược tiến hóa do T.Baech, F.H Hofineister và H.P Schewfel đề xuất 1.2 Thu t giải di truyền 1.2.1 Đặc điểm, đặc trưng Các thu t giải di truyền... dụng các luật biến đổi theo xác suất, khơng sử dụng luật quyết định Học viên: Nguyễn Văn Phong(CH1101026) – khóa 6 Trang 13 Bài thu hoạch mơn PP NCKH trong Tin học GVPT: GS.TSKH Hồng Kiếm Chúng ta có thể mơ tả phần đặc tả của tồn bộ thu t giải di truyền như sau sơ đồ sau: 1 Khởi tạo ngẫu nhiên một tập quần thể 2 Đánh giá mọi cá thể trong quần thể 3 Tạo các nhiễm sắc thể mới bằng cách lai ghép 4 Đột... ghép cha mẹ: tùy thu c vào phương pháp lai ghép chọn; } } Hệ thống sẽ dựa vào các cá thể cha mẹ ban đầu để sinh sản ra thế hệ đề thi mới nhờ lai ghép 1.3.3.3 Tốn tử đột biến Các phương pháp đột biến như mất đoạn, lặp đoạn, đảo đoạn và chuyển đoạn Trong hệ thống thi trực tuyến này tốn tử đột biến mất đoạn và lặp đoạn là khơng phù hợp với cấu trúc đề thi Do đó chỉ có thể dùng phương pháp đảo đoạn và