Tích hợp và dung hòa các ý kiến trong hệ trợ giúp quyết định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ

i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu thân, xuất phát từ yêu cầu thực tế vấn đề đánh giá chất lượng toàn diện trường học tỉnh Hải Dương để hình thành hướng nghiên cứu Các số liệu có nguồn gốc rõ ràng, tuân thủ nguyên tắc kết trình bày luận văn thu thập trình nghiên cứu trung thực chưa công bố trước Thái Nguyên, tháng năm 2015 Tác giả luận văn Bùi Thế Hường ii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT iv DANH MỤC HÌNH ẢNH v DANH MỤC CÁC BẢNG vi MỞ ĐẦU NỘI DUNG CHƯƠNG VẤN ĐỀ RA QUYẾT ĐỊNH ĐA TIÊU CHUẨN NGÔN NGỮ 1.1 Bài toán định môi trường không đầy đủ thông tin trọng số 1.1.1 Một số khái niệm định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ 1.1.2 Bài toán thực tế định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ 1.2 Vấn đề dung hòa ý kiến 1.2.1 Khái niệm tích hợp, dung hòa ý kiến 1.2.2 Vấn đề dung hòa toán định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ 1.2.3 Khái niệm hệ hỗ trợ định(DSS) 1.2.4 Tại nên sử dụng DSS 1.3 Một số hướng giải 1.4 Bài toán quy hoạch tuyến tính 1.4.1 Giới thiệu toán quy hoạch tuyến tính 1.4.2 Giải toán quy hoạch tuyến tính giải thuật đơn hình CHƯƠNG THỦ TỤC DUNG HÒA CÁC Ý KIẾN TRONG TRƯỜNG HỢP KHÔNG ĐỦ THÔNG TIN VỀ TRỌNG SỐ 16 2.1 Giới thiệu toán định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ 16 2.2 Một số khái niệm thuật toán tích hợp dung hòa ý kiến đánh giá hệ trợ giúp định đa tiêu chuẩn 19 iii 2.3 Giải thuật tích hợp dung hòa ý kiến đánh giá cho toán định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ 27 2.4 Ví dụ minh họa 28 CHƯƠNG THỬ NGHIỆM TRONG ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG GIÁO DỤC CÁC CƠ SỞ GIÁO DỤC TẠI HẢI DƯƠNG 34 3.1 Bài toán 34 3.2 Phân tích tình hình giáo dục Hải Dương toán đánh giá chất lượng giáo dục toàn điện trường THPT 36 3.2.1 Phân tích tình hình giáo dục Hải Dương 36 3.2.2 Áp dụng thuật toán cho toán đánh giá chất lượng trường THPT tỉnh Hải Dương 42 3.3 Chọn ngôn ngữ lập trình 48 3.3.1 Ngôn ngữ lập trình C # 48 3.3.2 Áp dụng cho toán 48 3.4 Giao diện hướng dẫn sử dụng 50 3.4.1 Giới thiệu chương trình 50 3.4.2 Giao diện 52 3.4.3 Màn hình nhập liệu ban đầu đơn vị cần đánh giá 53 3.4.4 Màn hình nhập thông tin trọng số tiêu chí đánh giá đơn vị 54 3.4.5 Màn hình nhập thông tin trọng số tiêu chí đánh giá đơn vị 55 3.5 Kết chạy thử 57 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 iv DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CHỮ VIẾT TẮT Decision support systems (DSS): Khái niệm hệ hỗ trợ định Multiple attribute decision making (MADM) : Ra định nhiều thuộc tính Decision neural network (DNN ): Mạng lưới thần kinh định Decision maker (DM): Người định cuối v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình: 3.1 – Giao diện 52 Hình 3.2 – Giao diện nhập tên trường mức độ thỏa mãn tối thiểu 53 Hình 3.3 – Giao diện nhập Trọng số - mức độ quan trọng tiêu chí 54 Hình 3.4 – Giao diện nhập thông tin đánh giá thực thủ tục dung hòa 55 Hình 3.5 – Giao diện chạy kiểm thử chương trình demo 57 vi DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 – Bảng đánh giá tiêu chí 29 Bảng 3.1 – Bảng đánh giá tiêu chí 44 MỞ ĐẦU Ra định đa thuộc tính tức chọn ứng viên tốt tập ứng viên theo tập thuộc tính Đây toán tối ưu đa mục tiêu Bài toán tối ưu đa mục tiêu toán khó Một cách giải lấy ý kiến chuyên gia Tuy nhiên việc lấy ý kiến chuyên gia gặp không khó khăn Trước hết, chuyên gia thường đưa đánh giá không xác vì: (1) Quyết định đưa với áp lực thời gian thiếu thông tin (2) Nhiều thuộc tính vô hình tiền giá trị cụ thể chúng phản ánh tác động môi trường xã hội (3) Khả sử lý thông tin khả tập trung ý vào vấn đề liên quan chuyên gia thường hạn chế, việc lựa chọn không thực bước đơn lẻ Trong trường hợp người ta thường phải giải vấn đề trường hợp thiếu thông tin Khi lấy ý kiến chuyên gia, chuyên gia thường đưa ý kiến dạng nhãn ngôn ngữ Tiếp theo ta phải tính toán nhãn ngôn ngữ để tìm ý kiến chung Ý kiến chung tìm phải ý kiến có độ trí cao nhóm Vì việc tính toán nhãn ngôn ngữ, người chủ trì việc định phải luôn dung hòa ý kiến nhóm cho ý kiến chung đạt phải có đồng thuận cao Tìm hiểu số phương pháp giải vấn đề định nhóm đa tiêu chuẩn, luận văn nghiên cứu “Tích hợp dung hòa ý kiến hệ trợ giúp định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ” ứng dụng việc đánh giá chất lượng giáo dục toàn diện trường THPT Hải Dương NỘI DUNG CHƯƠNG VẤN ĐỀ RA QUYẾT ĐỊNH ĐA TIÊU CHUẨN NGÔN NGỮ 1.1 Bài toán định môi trường không đầy đủ thông tin trọng số Trong nhiều lĩnh vực khoa học - công nghệ kinh tế - xã hội, đặc biệt toán quản lý, việc định có vai trò quan trọng Ra định công việc trách nhiệm quan trọng máy quản lý Thông tin ngày trở nên đa dạng, đa chiều Việc xử lý thông tin đòi hỏi tính khoa học, xác, cập nhật Ngày nay, mô hình toán học với liệu đầu vào xác thực tỏ tiện lợi việc xử lý thông tin để chọn ra, hay nói cách khác đưa định, lựa chọn phương án tốt nhất, hợp lý Đây khía cạnh khai phá liệu việc định Tuy nhiên, không mô hình toán học tổng quát tới mức tính đến tất khía cạnh toán thực tiễn đánh giá xác phương án hành động hợp lý Vì vậy, việc khai thác ý kiến chuyên gia để đánh giá, dung hòa đánh giá để lựa chọn phương án đưa định việc làm cần thiết Đây khía cạnh khai phá tri thức vấn đề định Đặc biệt, việc đánh giá chất lượng giáo dục toàn diện trường học ngành giáo dục nói chung Sở giáo dục Hải Dương nói riêng việc đòi hỏi định nhận xét, đánh giá trường học dịp cuối năm khó khăn lớn vì: (1) Các đánh giá đưa thời gian ngắn vào ngày cuối năm học (2) Việc đánh giá đơn vị trường học thường nhiều hạng mục, hạng mục lại đánh giá nhãn ngôn ngữ như: Khá, Tốt, Trung bình… mà số cụ thể (3) Các lãnh đạo Sở giáo dục thường quản lí chung việc nắm bắt tình hình thực tế đơn vị cụ thể hạn chế Vì để lãnh đạo Sở giáo dục đưa định hợp lý cần xây dựng mô hình toán học tính toán, mà cụ thể mô hình tối ưu đa mục tiêu để khai phá liệu đưa phương án tối ưu mặt toán học thiết lập mô hình định để lựa chọn phương án đánh giá hợp lý khai phá tri thức chuyên gia Vì việc nghiên cứu, phân tích toán, thu thập liệu đưa thuật toán nhằm dung hòa tiêu chí đánh giá nhãn ngôn ngữ để đưa đánh giá đắn cần thiết có ứng dụng quan trọng thực tế 1.1.1 Một số khái niệm định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ * Khái niệm định: -Theo truyền thống: Quyết định định nghĩa thực lựa chọn hành động, lựa chọn chiến lược hành động, lựa chọn nhằm đạt mục tiêu mong muốn - Theo khái niệm mới: Quyết định tri thức, định có kiểu loại khác nhau: ngắn, dài, có cấu trúc phi cấu trúc Quyết định có cấu trúc: Là thói quen lặp lại, xảy thường xuyên; phạm vi ổn định, chắn; lựa chọn thay rõ ràng; ý nghĩa lựa chọn đơn giản; tiêu chí cho lựa chọn xác định rõ; kiến thức cần thiết sẵn có; dựa vào truyền thống lịch sử Quyết định phi cấu trúc: thói quen bất ngờ, xảy ra; phạm vi hỗn loạn, không ổn định; lựa chọn không rõ ràng, ý nghĩa lựa chọn không xác định, tiêu chí cho lựa chọn không mạch lạc, kiến thức cần thiết chưa sẵn có, dựa vào khảo sát, sáng tạo, hiểu biết, khéo léo * Khái niệm việc định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ: Trong sống hàng ngày người, quản lý nói chung…, phải giải nhiều vấn đề theo kiểu cho lựa chọn phương án tối ưu nhất, đánh giá tìm ứng viên tốt ứng viên đánh giá nhãn ngôn ngữ (Ví dụ nhãn ngôn ngữ thường sử dụng là: Khá, tốt, trung bình, yếu, kém…), với nhiều tiêu chí khác v.v… Điều mong muốn người định lúc tổng hợp nhiều tiêu chí đánh giá nhãn ngôn ngữ làm một, từ đưa lựa chọn tốt Bên cạnh người định có mức độ quan trọng tiêu chí đánh giá các ứng viên có “độ đo mức độ đạt ứng viên” Thông thường, số hiệu đạt lớn (hoặc bé) tốt Ngoài ra, lựa chọn có “các ràng buộc” Do đó, có số giải pháp hay “phương án chấp nhận được” Giải vấn đề có bao gồm từ hai tiêu chuẩn hay tiêu chí trở lên, ngày người ta gọi “Ra định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ” 1.1.2 Bài toán thực tế định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ Trong toán kỹ thuật, công nghệ, quản lý, kinh tế nông nghiệp v.v nảy sinh từ thực tế, thường phải xem xét để tối ưu hoá đồng thời lúc nhiều mục tiêu Các mục tiêu thường khác giá trị nguyên, tức chúng đo đơn vị khác Những tình tạo toán tối ưu đa mục tiêu Người định 48 3.3 Chọn ngôn ngữ lập trình 3.3.1 Ngôn ngữ lập trình C # Ngôn ngữ lập trình có mục đích chung (general purpose programming language) phát triển Microsoft, C# phát triển từ C C ++ phần sáng kiến công ty phần mềm Microsoft dựa NET Ngôn ngữ phần thiết yếu NET Framework, Vì developer mà tạo sản phẩm liên quan đến Microsoft C# ngôn ngữ web họ sử dụng thường xuyên đời coding họ Ứng dụng C# C# xây dựng mục đích tạo ngôn ngữ lập trình đại, đơn giản, mục đích hướng đối tượng C# lập trình viên dùng để xây dựng phần mềm, ứng dụng hệ điều hành Windows, tảng NET framework 3.3.2 Áp dụng cho toán Với toán dung hòa ý kiến hệ trợ giúp định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ, lựa chọn ngôn ngữ lập trình C# vì: - C# phát triển từ C C ++ phần sáng kiến công ty phần mềm Microsoft dựa NET Đây ngôn ngữ lập trình thông dụng, nhiều người dung dễ dàng cho trình nghiên cứu phát triển tiếp chương trình 49 Hơn C# ngôn ngữ tiện lợi để sau đưa ứng dụng lên mạng chương trình phổ rộng Và học làm việc quen với ngôn ngữ lập trình - Ngôn ngữ phần thiết yếu NET Framework, Vì nhà phát triển tạo sản phẩm liên quan đến Microsoft C# ngôn ngữ web sử dụng thường xuyên trình tạo mã của nhà phát triển - C# xây dựng mục đích tạo ngôn ngữ lập trình đại, đơn giản, mục đích hướng đối tượng - C# lập trình viên dùng để xây dựng phần mềm, ứng dụng hệ điều hành Windows, tảng NET framework Vì dễ dàng cho việc lập trình trình mở rộng, phát triển thêm chức toán phát triển thêm 50 3.4 Giao diện hướng dẫn sử dụng 3.4.1 Giới thiệu chương trình Chương trình cho phép thực việc nhập ý kiến đánh giá tiêu chí đơn vị trường nhãn ngôn ngữ, có hình cho phép nhập mức độ thỏa mãn tối thiểu đơn vị nhập trọng số mức độ quan trọng cho tiêu chí đánh giá Từ thông tin đầu vào, chương trình áp dụng thuật toán tích hợp dung hòa ý kiến đánh giá tiêu chí, từ đưa thứ tự xếp đơn vị thỏa mãn điều kiện mức độ hài lòng tối thiểu Chương trình cho phép phập lại thông tin trọng số mức độ thảo tối thiểu đơn vị đánh giá Chương trình bao gồm mô đun là: - Mô dul 1: cho phép nhập danh sách trường cần đánh giá vào hệ thống sở liệu - Mô dul 2: Cho phép nhập thông tin trọng số mức độ quan trọng tiêu chí đánh giá - Mô dul 3: Cho phép người dùng thực nhập ý kiến đánh giá tiêu chí nhãn ngôn ngữ thực việc tích hợp liệu thuật toán, từ đưa kết đánh giá xếp thứ tự đơn vị trường từ cao đến thấp để người định có lựa chọn, đánh giá xác hợp lí Việc nhập thông tin đầu vào nhà quản lí thực hiện, chạy chương trình xếp mà kết không đưa phương án thỏa mãn vi phạm ràng buộc nhà quản lí phải thực việc giảm 51 định mức yêu cầu tối thiểu ứng viên để từ chương trình tìm phương án tối ưu cho toán Chương trình có số giao diện sau: 52 3.4.2 Giao diện Sau khởi động chương trình, hình chương trình xuất có bảng chọn chứa lệnh phục vụ cho việc nhập liệu đầu vào, tính toán đua kết Thoát khỏi chương trình nút Close bên góc phải hình giao diện Hình: 3.1 – Giao diện 53 3.4.3 Màn hình nhập liệu ban đầu đơn vị cần đánh giá - Chức nhập liệu tên đơn vị trường học cần đánh giá giá trị ngưỡng đánh giá tối thiểu đơn vị trường cần đạt đánh giá: Tại chức liệu lưu vào sở liệu quản lí, chỉnh sửa danh sách đơn vị trường học, thay đổi giá trị ngưỡng đánh giá tối thiểu Hình 3.2 – Giao diện nhập tên trường mức độ thỏa mãn tối thiểu 54 3.4.4 Màn hình nhập thông tin trọng số tiêu chí đánh giá đơn vị - Chức nhập thông tin trọng số đánh giá qui định mức độ quan trọng tiêu chí đánh giá Tại chức liệu lưu vào sở liệu quản lí, chỉnh sửa ghi đè liệu giá trị trọng số đánh giá mức độ quan trọng tiêu chí đánh giá đơn vị trường học Hình 3.3 – Giao diện nhập Trọng số - mức độ quan trọng tiêu chí - Các trọng số người chủ quan đơn vị thưc việc đánh giá đưa hội đồng nhiều thành viên định - Các trọng số nhập vào hệ thống giá trị không rõ ràng, mờ Chương trình phải có nhiệm vụ phân tích áp dụng thuật tóa tính toán đưa giá trị trọng số tối ưu, tốt để đưa vào thuật toán 55 3.4.5 Màn hình nhập thông tin trọng số tiêu chí đánh giá đơn vị - Chức nhập thông tin đánh giá tiêu chuẩn đưa kết đánh giá cuối Tại chức thực việc nhập thông tin đánh giá nhãn ngôn ngữ Dữ liệu đánh giá lưu trữ để thực tính toán Có nút lệnh thực việc xóa đơn vị cần đánh giá ta nhập sai, thừa đơn vị, nút lệnh đánh giá đơn vị Hình 3.4 – Giao diện nhập thông tin đánh giá thực thủ tục tích hợp dung hòa để đưa phườn án đánh giá tối ưu cho nhà quản lí Hoạt động giao diện đánh giá chất lượng giáo dục: Bước 1: Thêm đơn vị đánh giá nút lệnh thêm đơn vị đánh giá Bước 2: Chọn đơn vị trường có danh sách 56 Việc chọn đơn vị cần đánh giá danh sách đơn vị trường Danh sách thêm, bớt áp dụng với địa phương khác nhau, có đơn vị trường khác Bước 3: Thực nhập đánh giá (bằng ngôn ngữ) tiêu chuẩn tương ứng Bước 4: Lưu lại thông tin vừa thiết lập Bước 5: Thực nhấn nút đánh giá chờ kết thực phần mềm Có xóa đơn vị nhập sai để tiến hành nhập lại thông tin đánh giá 57 3.5 Kết chạy thử Thực chạy thử chương trình với liệu Hình 3.5 – Giao diện chạy kiểm thử chương trình demo 58 Kết luận chương Với việc nghiên cứu tình hình thực tiễn giáo dục tỉnh Hải Dương qua công tác phòng GD&ĐT huyện Kim Thành, dự thuật toán nghiên cứu xậy dựng chương Tôi xây dựng chương trình đánh giá chất giáo dục toàn diện trường THPT tỉnh Hải Dương với liệu kiểm thử Qua việc thực chạy kiểm thử phần mềm cho thấy chương trình hoạt động tốt đem lại kết khả quan cho liệu kiểm thử Chương trình cần phát triển tiếp để đạt hiệu cao công tác đánh giá chất lượng 59 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ Luận văn trình bày thuật toán xây dựng chương trình cho hệ trợ giúp định đánh giá chất lượng giáo dục toàn diện trường trung học phổ thông với thông tin đầu vào việc đánh giá nhiều tiêu chí nhãn ngôn ngữ thông tin trọng số tiêu chí đánh giá không đầy đủ Kết cần hoàn thiện cách tiếp tục nghiên cứu phương pháp tích hợp dung hòa ý kiến đánh hệ chuyên gia hỗ trợ định Các trình tương tác thực cách đưa điều chỉnh mức độ thỏa đáng thay giải pháp thỏa đáng tối ưu đạt Các thủ tục áp dụng để đánh giá chất lượng giáo dục toàn diện trường THPT Các phân tích lý thuyết kết tính toán cho thấy thủ thuật tương tác phát triển nghiên cứu phương pháp thích hợp để giải vấn đề MADM với thông tin ngôn ngữ Một số vaans đề phải nghiên cứu tiếp thời gian tới để thực thủ tục tương tác hiệu Giúp tìm hiểu, đánh giá khái quát vấn đề định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ Ngoài ra, việc tích hợp phần mềm định với hệ thống tài nguyên giáo dục Hiện Bộ GD&ĐT tiến hành nhiều hoạt động giáo dục với sở liệu trực tuyến, tích hợp hệ thống websize hoạt động tổ nhóm chuyên mô, dạy học tích hợp đặc biệt hệ thống đánh giá thi đua cá nhân, tập thể đơn vị trường học nước Nếu chương trình tích hợp đánh giá trực tuyến tích hợp với đánh giá đơn vị cấp sở Đây yêu cầu mà trình ứng dụng công nghệ 60 thông tin cần hướng tới cần tiếp tục triển khai nghiên cứu nhằm xây dựng hệ hỗ trợ định phục vụ trình đánh giá Hiện không giáo dục tất ngành quản lí kinh tế, nhân sự, đất đai, hành dự án đầu tư cần dến hệ thống hỗ trợ định Vì mong đề tài nhận quan tâm, góp ý thầy cô, nhà quản lí để phát triển hoàn thiện áp dụng nhân rộng nhiều lĩnh vực khác 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Park, K S (2004) Mathematical programming models for characterizing dominance and potential optimality when multicriteria alternative values and weights are simultaneously incomplete IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics-Part A, 34, 601-614 [2] Park, K S., & Kim, S II (1997) Tools for interactive multi-attribute decision making with incom-pletely identified information European Journal of Operational Research,98, 111-123 [3] Kim S H & Ahn, (1999) Interactive group decision making procedure under incomplete infor-mation European Journal of Operational Re.warch,116, 498-507 [4] Kim, S H., Choi, S H., & Kim, J K (1999) An interactive procedure for multiple attribute group decision making with incomplete information: Range-based approach European Journal of Operational Research, 118, 139-152 [5] Xu, Z S., & Chen, J (2006) An interactive method for fuzzy multiple attribute group decision making Information Sciences (in press) [6] Xu, Z S (2002) interactive method based on alternative achievement scale and alternative com-prehensive scale for multiple attribute decision making problems Control and Decision,17, 435-438 [7] Chen, J & Lin, S (2003) An interactive neural network based approach for solving multiple criteria decision making problems Decision Support Systems,36, 137-146 62 [8] Xu, Z S (2004) Uncertain multiple attribute dectvion making: Methods and applications Being: Tsinghua University Press [9] Bordogna, G Fedrizzi M., & Passi, G (1997) A linguistic modeling of consensus in group decision making based on OWA operator IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics,27, 126-132 [10 ]Zadeh, L A., & KacprLyk, J (1999) Computing with Words in Information/Intelligent Systems-Part 1: Foundations: Part 2: Applications vol Heidelberg, Germany: Physica-Verlag [11] Bustince, H., Herrera, F., & Montero, J (2006) Fuzzy sets and their extensions: Representation, aggregation and models Heidelberg: Physica-Vcrlag [12] Bordogna, G., Fedrizzi, M., Passi, G (1997) A linguistic modeling of consensus in group decision making based on OWA operator IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics 27: pp 126-132 [13] Nguyen Cat Ho, W Wechler, Extended Hedge Algebras and their Application to Fuzzy logic, Fuzzy Sets and System, No 52, (1992), 259-281 ... cao Tìm hiểu số phương pháp giải vấn đề định nhóm đa tiêu chuẩn, luận văn nghiên cứu Tích hợp dung hòa ý kiến hệ trợ giúp định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ ứng dụng... kiến đánh giá hệ trợ giúp định đa tiêu chuẩn 19 iii 2.3 Giải thuật tích hợp dung hòa ý kiến đánh giá cho toán định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ với thông tin trọng số không đầy đủ 27 2.4 Ví dụ... THỦ TỤC DUNG HÒA CÁC Ý KIẾN TRONG TRƯỜNG HỢP KHÔNG ĐỦ THÔNG TIN VỀ TRỌNG SỐ 16 2.1 Giới thiệu toán định đa tiêu chuẩn ngôn ngữ 16 2.2 Một số khái niệm thuật toán tích hợp dung hòa ý kiến đánh