I. LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, công nghệ thông tin là lĩnh vực không thể thiếu trong đời sống con người. Hầu như mọi ngành , mọi lĩnh vực công nghệ thông tin đều có mặt. Các sản phẩm phần mềm tạo ra đã phục vụ và đem lại không ít lợi nhuận về kinh tế như các phần mềm, quản lý thương mại điện tử, mạng truyền thông, ...Đặc biệt các sản phẩm của công nghệ thông tin đóng vai trò như một chuyên gia trong nhiều lĩnh vực, nó đã giải quyết được những vấn đề thường ngày mà người bình thường không thể giải quyết được. Các hệ chuyên gia này chẩn đoán và đưa ra các quyết định từ tập các giả thiết ban đầu vào. Bên cạnh đó, vật lý là ngành khoa học có nhiều đóng góp to lớn đối với lĩnh vực công nghệ trên thế giới. Vì thế nên nó là một môn học quan trọng từ khi học sinh học lớp 6. Trong vật lý, động học chất điểm là chủ đề được nhiều người quan tâm. Khi bước vào THPT phần động học chất điểm là phần học sinh được tiếp cận đầu tiên khi học môn học này. Các kiến thức trong phần này sẽ là nền tảng để học sinh tiếp tục tiếp thu các kiến thức mới. Do đó việc học tập các kiến thức trong phần động học chất điểm có vai trò rất quan trọng. Hầu hết khi giải các bài tập trong phần này học sinh gặp một số khó khăn như: lúng túng trong việc tìm hướng giải, việc thống nhất các đơn vị đo lường, không biết bài toán cho thiếu hay thừa giả thiết, cách giải tìm ra có bị thừa bước giải nào không, .... Ngày nay, ứng dụng công nghệ thông tin vào học tập thì có nhiều phần mềm ra đời, giúp học sinh học tập hiệu quả hơn. Ngoài có khả năng suy diễn hệ chuyên gia còn có thể giải thích, học tập tri thức, chứng minh tự động, giúp tiết kiệm thời gian của con người, nâng cao năng suất làm việc, ... vì thế nên yêu cầu đặt ra là xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ học sinh học tập vật lý về động học chất điểm là rất cần thiết. Trên cơ sở tìm hiểu, vận dụng những kiến thức đã được học, tôi mong muốn cài đặt một hệ chuyên gia bằng ngôn ngữ lập trình Visual Basic gần gũi, thân thiện, hỗ trợ cho học sinh học tập tốt hơn. Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài: “Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ học sinh giải bài tập vật lý về động học chất điểm” II. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ giải bài tập vật lý về động học chất điểm Việc tìm hiểu đề tài nhằm bổ sung kiến thức, kỹ năng cài đặt chương trình cũng như kinh nghiệm xây dựng xây dựng một hệ chuyên gia. III. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU Các dạng bài tập trong phần động học chất điểm. Lý thuyết về cơ sở tri thức, mô tơ suy diễn trong hệ chuyên gia. Cách cài đặt các cơ chế suy diễn trên mạng ngữ nghĩa. IV. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU Cài đặt thuật toán lan truyền trên mạng ngữ nghĩa. Nghiên cứu vật lý về động học chất điểm, tổng hợp các công thức để làm cơ sở tri thức cho hệ chuyên gia. Tìm hiểu phương pháp giải các dạng của bài toán vật lý về động học chất điểm. Phân tích thiết kế hệ thống của hệ chuyên gia Xây dựng một số chức năng hỗ trợ giải bài toán vật lý về động học chất điểm: chức năng soạn thảo công thức (tổ chức dữ liệu), chức năng hỗ trợ học tập (đổi đơn vị, bảng tra cứu công thức, giải bài tập, gợi ý cách giải, kiểm tra thiếu hay thừa giả thiết, ...), hướng dẫn sử dụng chương trình. V. PHẠM VI NGHIÊN CỨU Lý thuyết về trí tuệ nhân tạo và hệ chuyên gia liên quan đến đề tài. Cài đặt thuật toán suy diễn trên mạng ngữ nghĩa. Cài đặt hệ chuyên gia hỗ trợ giải bài toán vật lý động học chất điểm với các thành phần chính: cơ sở tri thức, mô tơ suy diễn, giao diện, soạn thảo và giải thích. VI. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu về lý thuyết: Tham khảo các nguồn tài liệu như giáo trình, sách giáo khoa, mạng internet, các khóa luận tốt nghiệp, các luận văn thạc sĩ, ... Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn, ý kiến đón góp của bạn bè, ý kiến của giáo viên ngành vật lý, ... Phương pháp thực nghiệm: Tham khảo một số phần mềm tương tự. Cài đặt chương trình hoàn chỉnh.
Trang 1MỤC LỤC
A PHẦN MỞ ĐẦU 5
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 5
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 6
III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 6
IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU 6
V PHẠM VI NGHIÊN CỨU 6
VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 6
B PHẦN NỘI DUNG 8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 8
1.1 SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM 8
1.2 TRI THỨC VÀ BIỂU DIỄN TRI THỨC 9
1.2.1 Tri thức: 9
1.2.3 Các kỹ thuật biểu diễn tri thức: 10
1.2.3.1 Mạng ngữ nghĩa 10
1.2.3.2 Logic 12
1.3 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG 13
1.3.1 Đặt vấn đề: 13
1.3.2 Các hệ thống thơng tin thơng dụng: 14
1.3.2.1 Hệ xử lý dữ liệu (DPS- Data Processing System) 14
1.3.2.2 Hệ thơng tin quản lý (MIS- Management information system) .14
1.3.2.3 Hệ hỗ trợ quyết định (DSS- decision support system) 14
Trang 21.3.2.4 Hệ chuyên gia (ES- expert system) 14
1.3.3 Các giai đoạn xây dựng một hệ thống thông tin tin học hóa 15
1.3.3.1 Lập kế hoạch (khảo sát hệ thống) 15
1.3.3.2 Phân tích: 15
1.3.3.3 Thiết kế 16
1.3.3.4 Giai đoạn thực hiện 17
1.3.3.5 Chuyển giao hệ thống 17
1.3.3.6 Bảo trì 17
CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ CHUYEÂN GIA 19
2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ CHUYÊN GIA 19
2.1.1 Khái niệm về hệ chuyên gia : [7], [9] 19
2.1.2 Xây dựng hệ chuyên gia: 19
2.1.3 Những thuận lợi và khó khăn trong hệ chuyên gia: 20
2.1.3.1.Thuận lợi: 20
2.1.3.2 Những khó khăn của hệ chuyên gia dựa trên luật: 21
2.1.4 Ứng dụng của hệ chuyên gia: 21
2.2 KIẾN TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ CHUYÊN GIA 22
2.2.1 Những thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia: 22
2.2.2 Kỹ thuật suy luận trong các hệ chuyên gia: 23
2.5 CÁC BƯỚC ĐỂ PHÁT TRIỂN HỆ CHUYÊN GIA 26
2.5.1 Quản lý dự án: 26
2.5.2 Tiếp nhận tri thức : 26
2.5.3 Vấn đề phân phối: 27
2.5.4 Bảo trì và phát triển: 27
Trang 3CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM 28
3.1 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN MỀM 28
3.1.1 Giới thiệu chung: 28
3.1.1.1 Bài tốn về động học chất điểm: 28
3.1.1.2 Các ký hiệu cho các yếu tố: 28
3.1.1.3 Hệ chuyên gia hỗ trợ học sinh giải bài tập vật lý về động học chất điểm: 29
3.1.2 Những yêu cầu của hệ thống: 29
3.1.2.1 Các yêu cầu về chức năng: 29
3.1.2.2 Các yêu cầu phi chức năng: 30
3.1.3 Sơ đồ các trường hợp sử dụng (THSD): 30
3.1.3.1 Mơ hình các THSD: 30
3.1.3.2 Đặc tả các THSD: 31
3.2 CẤU TRÚC DỮ LIỆU VÀ CÁC GIẢI THUẬT DÙNG TRONG CHƯƠNG TRÌNH: 41
3.2.1 Cấu trúc dữ liệu: 41
3.2.2 Các thuật tốn chính trong chương trình: 42
3.2.2.1 Cơ chế suy diễn theo thuật tốn lan truyền kích hoạt: 42
3.2.2.2 Rút gọn lời giải từ một lời giải đã tìm ra được: 48
3.2.2.3 Kiểm tra điều kiện dừng: 48
3.2.2.4 Gợi ý giải bài tập 49
3.2.2.5 Kiểm tra dư thừa dữ liệu và thu gọn giả thiết: 50
3.2.2.6 Kiểm tra xem bài tốn được giải hay chưa: 50
3.2.2.7 Tính giá trị cơng thức: 51
3.2.2.8 Giải bài tập: 51
3.3 CÀI ĐẶT 52
Trang 43.3.1 Lưu trữ cơ sở tri thức: 52
3.3.2 Giới thiệu các form: 55
3.3.2.1 Form“FORMCHINH” 55
3.3.2.2 Các form thực hiện việc cập nhật dữ liệu cơng thức chuyển động thẳng đều và cơng thức chuyển động thẳng biến đổi đều 55
3.3.2.3 Các form xem bài tập ví dụ 59
3.3.2.4 Các form giải bài tập 60
3.3.2.5 File hướng dẫn sử dụng: 62
C PHẦN KẾT LUẬN 63
D TÀI LIỆU THAM KHẢO 64
Trang 5A PHẦN MỞ ĐẦU
I LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay, cơng nghệ thơng tin là lĩnh vực khơng thể thiếu trong đời sống con người.Hầu như mọi ngành , mọi lĩnh vực cơng nghệ thơng tin đều cĩ mặt Các sản phẩm phầnmềm tạo ra đã phục vụ và đem lại khơng ít lợi nhuận về kinh tế như các phần mềm, quản lýthương mại điện tử, mạng truyền thơng, Đặc biệt các sản phẩm của cơng nghệ thơng tinđĩng vai trị như một chuyên gia trong nhiều lĩnh vực, nĩ đã giải quyết được những vấn đềthường ngày mà người bình thường khơng thể giải quyết được Các hệ chuyên gia này chẩnđốn và đưa ra các quyết định từ tập các giả thiết ban đầu vào
Bên cạnh đĩ, vật lý là ngành khoa học cĩ nhiều đĩng gĩp to lớn đối với lĩnh vực cơngnghệ trên thế giới Vì thế nên nĩ là một mơn học quan trọng từ khi học sinh học lớp 6.Trong vật lý, động học chất điểm là chủ đề được nhiều người quan tâm Khi bước vào THPTphần động học chất điểm là phần học sinh được tiếp cận đầu tiên khi học mơn học này Cáckiến thức trong phần này sẽ là nền tảng để học sinh tiếp tục tiếp thu các kiến thức mới Do
đĩ việc học tập các kiến thức trong phần động học chất điểm cĩ vai trị rất quan trọng Hầuhết khi giải các bài tập trong phần này học sinh gặp một số khĩ khăn như: lúng túng trongviệc tìm hướng giải, việc thống nhất các đơn vị đo lường, khơng biết bài tốn cho thiếu haythừa giả thiết, cách giải tìm ra cĩ bị thừa bước giải nào khơng,
Ngày nay, ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào học tập thì cĩ nhiều phần mềm ra đời, giúphọc sinh học tập hiệu quả hơn Ngồi cĩ khả năng suy diễn hệ chuyên gia cịn cĩ thể giảithích, học tập tri thức, chứng minh tự động, giúp tiết kiệm thời gian của con người, nâng caonăng suất làm việc, vì thế nên yêu cầu đặt ra là xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ học sinhhọc tập vật lý về động học chất điểm là rất cần thiết
Trên cơ sở tìm hiểu, vận dụng những kiến thức đã được học, tơi mong muốn cài đặt một
hệ chuyên gia bằng ngơn ngữ lập trình Visual Basic gần gũi, thân thiện, hỗ trợ cho học sinhhọc tập tốt hơn
Trang 6Xuất phát từ những lý do trên, tôi chọn đề tài:
“Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ học sinh giải bài tập vật lý về động học chất điểm”
II MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
* Xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ giải bài tập vật lý về động học chất điểm
* Việc tìm hiểu đề tài nhằm bổ sung kiến thức, kỹ năng cài đặt chương trình cũng nhưkinh nghiệm xây dựng xây dựng một hệ chuyên gia
III ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
* Các dạng bài tập trong phần động học chất điểm
* Lý thuyết về cơ sở tri thức, mô tơ suy diễn trong hệ chuyên gia
* Cách cài đặt các cơ chế suy diễn trên mạng ngữ nghĩa
IV NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
* Cài đặt thuật toán lan truyền trên mạng ngữ nghĩa
* Nghiên cứu vật lý về động học chất điểm, tổng hợp các công thức để làm cơ sở tri thứccho hệ chuyên gia
* Tìm hiểu phương pháp giải các dạng của bài toán vật lý về động học chất điểm
* Phân tích thiết kế hệ thống của hệ chuyên gia
* Xây dựng một số chức năng hỗ trợ giải bài toán vật lý về động học chất điểm: chứcnăng soạn thảo công thức (tổ chức dữ liệu), chức năng hỗ trợ học tập (đổi đơn vị, bảng tracứu công thức, giải bài tập, gợi ý cách giải, kiểm tra thiếu hay thừa giả thiết, ), hướng dẫn
sử dụng chương trình
V PHẠM VI NGHIÊN CỨU
* Lý thuyết về trí tuệ nhân tạo và hệ chuyên gia liên quan đến đề tài
* Cài đặt thuật toán suy diễn trên mạng ngữ nghĩa
* Cài đặt hệ chuyên gia hỗ trợ giải bài toán vật lý động học chất điểm với các thành phầnchính: cơ sở tri thức, mô tơ suy diễn, giao diện, soạn thảo và giải thích
VI PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
* Nghiên cứu về lý thuyết:
Trang 7- Tham khảo các nguồn tài liệu như giáo trình, sách giáo khoa, mạng internet, các khóaluận tốt nghiệp, các luận văn thạc sĩ,
- Tham khảo ý kiến của giáo viên hướng dẫn, ý kiến đón góp của bạn bè, ý kiến của giáoviên ngành vật lý,
* Phương pháp thực nghiệm:
- Tham khảo một số phần mềm tương tự
- Cài đặt chương trình hoàn chỉnh
Trang 8B PHẦN NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT1.1 SƠ LƯỢC VỀ ĐỘNG HỌC CHẤT ĐIỂM [1]
Thời gian
Thời gian là khái niệm vật lí chỉ trình tự xảy ra của các sự kiện và đo lượng (nhiều hayít) mà sự kiện này xảy ra trước hoặc sau sự kiện kia Thời gian cũng được quan niệm khơngphụ thuộc vào khơng gian, vào vật thể chuyển động, trơi đều từ quá khứ qua hiện tại đếntương lai
Khơng gian và thời gian cĩ đặc điểm như trên được gọi là khơng - thời gian tuyệt đối,chúng là mơ hình lí tưởng hố của khơng - thời gian thực
Trang 9Vận tốc
Để chứng tỏ sự cần thiết của việc đưa ra khái niệm vận tốc ta lấy ví dụ sau đây: hai xe
cùng xuất phát từ một nơi, cùng một lúc và cùng đến đích vào một thời điểm Nhưng chúng
ta không thể nói được xe nào đã chuyển động nhanh hay chậm hơn xe nào nếu không biếtđược xe nào đã tiêu tốn ít hay nhiều thời gian hơn cho chuyển động Như vậy để so sánh cácchuyển động với nhau thì phải so sánh quãng đường mà chúng đi được trong cùng một thờigian, hay tốt nhất là cùng một đơn vị thời gian, quãng đường đó gọi là vận tốc
Chuyển động thẳng đều
Chuyển động thẳng đều là chuyển động thẳng có vận tốc không đổi theo thời gian
Chuyển động thẳng biến đổi đều
Chuyển động thẳng biến đổi đều là chuyển động thẳng có gia tốc không đổi theo thời gian
Sự rơi tự do
Sự rơi tự do là trường hợp điển hình của chuyển động thẳng nhanh dần đều
Chuyển động tròn đều
Một chất điểm chuyển động tròn đều là chất điểm chuyển động trên quỹ đạo tròn có tốc
độ trung bình trên mọi cung tròn là như nhau
1.2 TRI THỨC VÀ BIỂU DIỄN TRI THỨC [11]
1.2.1 Tri thức: [11]
Tri thức là sự hiểu biết về một vấn đề nào đó Trong thực tế, tri thức là một hệ chuyêngia thường gắn liền với một lĩnh vực xác định, và cách tổ chức các tri thức như thế nào sẽquyết định đến lĩnh vực hoạt động của chúng Với cách biểu diễn hợp lý, ta có thể giải quyếtcác vấn đề dựa vào theo các đặc tính có liên quan đến tri thức đã có
1.2.2 Các loại tri thức: [6], [16]
Một số loại tri thức thường gặp:
Tri thức thủ tục mô tả cách thức giải quyết một vấn đề, đưa ra giải pháp để thực hiện mộtcông việc nào đó như là các luật, chiến lược, lịch trình và thủ tục
Trang 10Tri thức khai báo cho biết một vấn đề để được thấy như thế nào Loại tri thức này baogồm các phát biểu đơn giản, dưới dạng các khẳng định logic đúng hoặc sai.
Siêu tri thức mô tả tri thức về tri thức Loại tri thức này giúp lựa chọn tri thức thích hợpnhất trong số các tri thức khi giải quyết một số vấn đề
Tri thức heuritic mô tả các “mẹo” để dẫn dắt tiến trình lập luận Tri thức heuristic cònđược gọi là tri thức nông cạn do không bảo đảm hoàn toàn chính xác về kết quả vấn đề Cácchuyên gia thường dùng các tri thức khoa học như sự kiện, luật, sau đó chuyển chúngthành các tri thức heuritic để thuận tiện hơn trong việc giải quyết một số bài toán
1.2.3 Các kỹ thuật biểu diễn tri thức: [6], 16]
Tri thức một hệ chuyên gia có thể được biểu theo nhiều cách khác nhau: Bộ ba Đốitượng - Thuộc tính - Giá trị, luật dẫn, mạng ngữ nghĩa, Frames, logic, Các hệ chuyên giahỏi bài toán về hệ thức lượng trong tam giác, về bài toán vật lý, hóa học thường sử dụngcách biểu diễn tri thức bằng logic mệnh đề và mạng ngữ nghĩa Trong khuôn khổ luận văn,tôi chỉ tìm hiểu cụ thể kỹ thuật biểu diễn tri thức bằng logic và mạng ngữ nghĩa
1 2.3.1 Mạng ngữ nghĩa
Mạng ngữ nghĩa là một phương pháp biểu diễn tri thức đầu tiên và cũng là phương pháp
dễ hiểu nhất đối với chúng ta Phương pháp này sẽ biểu diễn tri thức dưới dạng một đồ thị,trong đó đỉnh là các đối tượng, còn các cung cho biết mối quan hệ giữa các đối tượng này
Chẳng hạn: giữa các khái niệm chích chòe, chim, hót, cánh, tổ có một số mối quan hệ
loại đồ thị cho nên nó thừa
hưởng được tất cả những mặt mạnh của công cụ này Nghĩa là ta có thể dùng những thuật
Trang 11toán của đồ thị trên mạng ngữ nghĩa như thuật toán tìm liên thông, tìm đường đi ngắnnhất, để thực hiện các cơ chế suy luận Điểm đặc biệt của mạng ngữ nghĩa so với đồ thị
thông thường chính là việc gán một ý nghĩa (có, làm, là, biết, ) cho các cung Trong đồ thị tiêu chuẩn, việc có một cung nối giữa hai đỉnh chỉ cho biết có sự liên hệ giữa hai đỉnh và tất
cả các cung trong đồ thị đều biểu diễn cho cùng một loại liên hệ Trong mạng ngữ nghĩa,cung nối giữa hai đỉnh còn cho biết giữa hai khái niệm tương ứng có sự liên hệ như thế nào.Việc gán ngữ nghĩa vào các cung của đồ thị đã giúp giảm bớt được số lượng đồ thị cần phảidùng để biễu diễn các mối liên hệ giữa các khái niệm Chẳng hạn như trong ví dụ trên, nếu
sử dụng đồ thị thông thường, ta phải dùng đến 4 loại đồ thị cho 4 mối liên hệ : một đồ thị để
biểu diễn mối liên hệ "là", một đồ thị cho mối liên hệ "làm", một cho "biết" và một cho "có".
– Một điểm khá thú vị của mạng ngữ nghĩa là tính kế thừa Bởi vì ngay từ trong khái
niệm, mạng ngữ nghĩa đã hàm ý sự phân cấp (như các mối liên hệ "là") nên có nhiều đỉnh
trong mạng mặc nhiên sẽ có những thuộc tính của những đỉnh khác Chẳng hạn theo mạngngữ nghĩa ở trên, ta có thể dễ dàng trả lời "có" cho câu hỏi : "Chích chòe có làm tổ không?"
Ta có thể khẳng định được điều này vì đỉnh "chích chòe" có liên kết "là" với đỉnh "chim" vàđỉnh "chim" lại liên kết "biết" với đỉnh "làm tổ" nên suy ra đỉnh "chích chòe" cũng có liênkết loại "biết" với đỉnh "làm tổ" Chính đặc tính kế thừa của mạng ngữ nghĩa đã cho phép ta
có thể thực hiện được rất nhiều phép suy diễn từ những thông tin sẵn có trên mạng
– Tuy mạng ngữ nghĩa là một kiểu biểu diễn trực quan đối với con người nhưngkhi đưa vào máy tính, các đối tượng và mối liên hệ giữa chúng thường được biểu diễn dướidạng những phát biểu động từ (như vị từ) Hơn nữa, các thao tác tìm kiếm trên mạng ngữnghĩa thường khó khăn (đặc biệt đối với những mạng có kích thước lớn) Do đó, mô hìnhmạng ngữ nghĩa được dùng chủ yếu để phân tích vấn đề Sau đó, nó sẽ được chuyển đổisang dạng luật hoặc frame để thi hành hoặc mạng ngữ nghĩa sẽ được dùng kết hợp với một
số phương pháp biểu diễn khác
Trang 121.2.3.2 Logic
Dạng biểu diễn tri thức cổ điển nhất trong máy tính là logic, có hai dạng phổ biến làlogic mệnh đề và logic vị từ Cả hai kỹ thuật này đều dùng ký hiệu đển thể hiện tri thức vàcác toán tử áp lên các ký hiệu để suy luận logic
Bảng 1.2 Các phép toán logic và các ký hiệu sử dụng
- Logic mệnh đề
Logic mệnh đề biểu diễn và lập luận với các mệnh đề toán học Mệnh đề là một câu
nhận giá trị đúng hoặc sai Giá trị này gọi là chân trị của mệnh đề Logic mệnh đề gán mộtbiến ký hiệu vào một mệnh đề
Trang 13– Logic vị từ
– Logic vị từ là sự mở rộng của logic mệnh đề nhằm cung cấp một cách biểu diễn rõhơn về tri thức Cũng giống như logic mệnh đề, logic vị từ cũng dùng các ký hiệu để thểhiện tri thức Những ký hiệu này bao gồm hằng số vị từ, biến và hàm
+ Hằng số : Các hằng số dùng để đặt tên các đối tượng đặc biệt hay thuộc tính
+ Vị từ: Một mệnh đề hay sự kiện trong logic vị từ được chia thành 2 phần là vị từ vàtham số Tham số thể hiện một hay nhiều đối tượng của mệnh đề, còn mệnh đề dùng đểkhẳng định về đối tượng Chẳng hạn mệnh đề “ Bình thích Mai” viết theo vị từ sẽ có dạng :thich(bình,mai)
+ Biến: Các biến dùng để thể hiện các lớp tổng quát của các đối tượng hay thuộc tính.Biến được viết bằng các ký hiệu bắt đầu là chữ in hoa Ví dụ: hai biến X, Y dùng trongmệnh đề thích(X,Y)
+ Hàm: Logic vị từ cũng cho phép dùng ký hiệu để biểu diễn hàm Hàm mô tả một ánh
xạ từ các thực thể hay một tập hợp đến một phần tử duy nhất của tập hợp khác Ví dụ:cha(mai) = sơn
+ Phép toán: Logic vị từ cũng dùng các phép toán như logic mệnh đề
1.3 TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG [2], [3]
1.3.1 Đặt vấn đề:
Hệ thống thông tin của một tổ chức là tập hợp các phương tiện, nhân lực thông tin vàphương pháp xử lý thông tin nhằm cung cấp các thông tin cho quá trình ra quyết định đúngthời hạn và đủ độ tin cậy
Cần phải phân tích và thiết kế hệ thống thông tin để:
– Có một cái nhìn đầy đủ, đúng đắn và chính xác về hệ thống thông tin được xây dựngtrong tương lai
– Tránh sai lầm trong thiết kế và cài đặt
– Tăng vòng đời (life cycle) hệ thống
Trang 14– Dễ sữa chữa, bổ sung và phát triển hệ thống trong quá trình sử dụng hoặc khi hệthống yêu cầu.
1.3.2 Các hệ thống thông tin thông dụng:
Trong thực tế, bốn hệ dưới đây thường được sử dụng:
1.3.2.1 Hệ xử lý dữ liệu (DPS- Data Processing System)
Chức năng:
– Xử lý các giao dịch và ghi lại những dữ liệu cho từng chức năng đặc thù
– Dữ liệu đưa vào được thường xuyên cập nhật Dữ liệu đầu ra định kỳ bao gồm cáctài liệu hoạt động và báo cáo
1.3.2.2 Hệ thông tin quản lý (MIS- Management information system)
Hệ thống thông tin quản lý là một hệ thống thông tin được sử dụng trong các tổ chức
kinh tế xã hội, hệ gồm nhiều thành phần, mỗi thành phần là một hệ thống con hoàn chỉnh Ví
dụ: hệ thống thông tin quản lý trong một xí nghiệp có các hệ thống con là hệ thống “quản lý vật tư”, hệ thống “quản lý tài chính”.
1.3.2.3 Hệ hỗ trợ quyết định (DSS- decision support system)
Mục đích của hệ là giúp cho các tổ chức những thông tin cần thiết để ra quyết định hợp
lý và đủ độ tin cậy
Khả năng của hệ:
– Cung cấp, sắp xếp các phương án theo tiêu chuẩn của người làm quyết định
– Cung cấp và phân tích dữ liệu, biểu hiện dữ liệu bằng đồ thị một cách tự động
– Chọn lựa một số phương án tối ưu trên cơ sở các thông tin đưa vào
1.3.2.4 Hệ chuyên gia (ES- expert system)
Hệ thông tin giúp các nhà quản lý giải quyết và thực hiện vấn đề ở mức cao hơn DSS Hệnày liên quan đến lĩnh vực trí tuệ nhân tạo, làm cho máy tính có khả năng lập luận, học tập,
tự hoàn thiện như con người Chẳng hạn các chương trình lập kế hoạch tài chính, chẩn đoánbệnh, …
Trang 151.3.3 Các giai đoạn xây dựng một hệ thống thông tin tin học hóa.
Mọi phương pháp phân tích thiết kế hệ thống thông tin phải trải qua các giai đoạn sau:– Nghiên cứu nhu cầu
– Nghiên cứu tính khả thi
– Đề xuất một kiểu kiến trúc mới của hệ thống
- Có cần thiết xây dựng hệ thống thông tin mới hay nâng cấp hệ thống thông tin cũkhông? Nếu có:
+ Thời gian bắt đầu, thời gian kết thúc
+ Ước tính chi phí thực hiện
+ Nhân lực, vật lực phục vụ cho hệ thống tương lai
– Phân tích hiện trạng: Giai đoạn này nhằm hiểu rõ tình trạng hoạt động của hệ thống
cũ trong mục đích hoạt động của tổ chức Cụ thể, nó bao gồm các công việc:
+ Tìm hiểu tình trạng; thông qua việc nghiên cứu hồ sơ, tài liệu để tìm hiểu thông tinchung
Trang 16+ Tìm hiểu hoạt động hiện tại của tổ chức.
+ Xác định các thành phần tham gia trong tổ chức
+ Các mối quan hệ thông tin giữa các thành viên trong tổ chức
– Phân tích khả thi và lập hồ sơ nhiệm vụ:
+ Phân tích khả thi về kỹ thuật: xem xét khả năng kỹ thuật hiện có để đề xuất giảipháp kỹ thuật áp dụng cho hệ thống thông tin mới
+ Phân tích khả thi về kinh tế : xem xét khả năng tài chính để chi trả cho việc xâydựng hệ thống thông tin mới cũng như chỉ ra những lợi ích mà hệ thống sẽ đem lại.+ Phân tích khả thi hoạt động: khả năng vận hành hệ thống trong điều kiện khuônkhổ, điều kiện tổ chức và quản lý cho phép tổ chức
+ Sau đó, người phân tích định ra một vài giải pháp và so sánh, cân nhắc các điểm tốt
và không tốt của từng giải pháp Tóm lại trong giai đoạn này người phân tích phải tìm ramột điểm cân bằng giữa nhu cầu và khả năng
– Sau khi chọn lựa xong giải pháp người phân tích cần lập hồ sơ nhiệm vụ Công việcnày nhằm mục đích:
+ Định hình các chức năng hệ thống cần đạt được
+ Định ra các thủ tục cần thiết
+ Định hình sơ lược giao diện của hệ thống với người sử dụng trong tương lai Làm cácbản mẫu để người sử dụng hình dung được hệ thống trong tương lai
– Xây dựng mô hình hệ thống chức năng:
+ Người phân tích dựa vào kết quả phân tích để xây dựng mô hình nghiệp vụ của hệthống, từ đó làm rõ mô hình thông tin và mô hình hoạt động của hệ thống Trong toàn bộ hệthống phân tích thì đây là giai đoạn quan trọng nhất
1.3.3.3 Thiết kế
Thiết kế và phân tích không phải là hai giai đoạn rời nhau Thiết kế hệ thống sẽ cho mộtphương án tổng thể hay một mô hình đầy đủ của hệ thống thông tin Nó bao gồm tất cả các
Trang 17đặc tả về hình thức và cấu trúc của hệ thống Trong giai đoạn thiết kế, người phân tích phảixác định một cách chi tiết:
– Các thông tin
– Các quy tắc phát sinh, tiếp nhận và xử lý thông tin
– Các kiểu khai thác
– Các phương tiện cứng và mềm được sử dụng trong hệ thống
Tóm lại, thiết kế bao gồm các công việc sau:
+ Thiết kế dữ liệu: xác định các đối tượng (tập thực thể) và cấu trúc dữ liệu được sửdụng trong hệ thống
+ Thiết kế chức năng: định ra các module xử lý thể hiện các chức năng xử lý của hệthống thông tin
+ Thiết kế giao diện: chi tiết hóa hình thức giao tiếp người – máy
+ Thiết kế an toàn hệ thống
+ Thiết kế phần cứng: tính toán các yêu cầu kỹ thuật cho hệ thống
+ Dự kiến nhân sự tại các vị trí công tác của hệ thống
1.3.3.4 Giai đoạn thực hiện
Đây là giai đoạn mã hóa dữ liệu và giải thuật Một trong những nhiệm vụ quan trọng củagiai đoạn này là làm tài liệu sử dụng để hướng dẫn cho người sử dụng và làm tài liệu kỹthuật cho các chuyên gia tin học phát triển hệ thống sau này
1.3.3.5 Chuyển giao hệ thống
Giai đoạn này là giai đoạn cuối cùng để người phân tích hiệu chỉnh hệ thống thông tin vàđưa hệ thống vào khai thác, vận hành thử bằng số liệu giả để phát hiện sai sót Sau đó ngườiphân tích phải đào tạo người sử dụng tại mỗi vị trí trong hệ thống
Trang 18Hình 1.6 Sơ đồ quá trình xây dựng hệ thống thông tin.
Trang 19CHÖÔNG 2: TOÅNG QUAN VEÀ HEÄ CHUYEÂN GIA.
2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ CHUYÊN GIA.
2.1.1 Khái niệm về hệ chuyên gia : [7], [9]
Ngày nay việc ứng dụng công nghệ kỹ thuật cao vào đời sống đang là một đòi hỏi bứcthiết Một trong những lĩnh vực là trí tuệ nhân tạo, mà một phần quan trọng là Hệ chuyêngia Vậy hệ chuyên gia là gì? Theo giáo sư Edward Feugenbaum của trường đại họcSTANFORD, ông là một trong những chuyên gia đầu ngành về hệ chuyên gia đã cho rằng:
“Hệ chuyên gia là một hệ thống chương trình máy tính chứa các thông tin tri thức và các quátrình suy diễn về một lĩnh vực cụ thể nào đó để giải quyết các bài toán khó mà đòi hỏi sựuyên bác của các chuyên gia trong ngành”
Hệ chuyên gia sử dụng các tri thức của những chuyên gia để giải quyết những bài toánkhác nhau ở mọi lĩnh vực Tuy nhiên, trong thực tế, một hệ chuyên gia chỉ được xây dựng đểgiải quyết một lĩnh vực nào đó
2.1.2 Xây dựng hệ chuyên gia: [8], [12]
Mỗi hệ chuyên gia đều bao gồm 2 thành phần cơ bản là: hệ cơ sở tri thức (cơ sở dữ liệu),
và bộ máy suy diễn hay bộ máy lập luận Tùy theo cách biểu diễn tri thức mà ta có thể xâydựng mô tơ suy diễn theo thuật giải suy diễn nào Ngoài ra còn có thể kết hợp phương phápbiểu diễn thừa số chắc chắn để Hệ chuyên gia hoạt động một cách tự nhiên
Cấu trúc của một hệ chuyên gia thường được phân ra thành các phần nhỏ như:
(1) Phần giao tiếp: Thực hiện giao tiếp giữa người dùng và hệ thống
(2) Phần quản trị tri thức: quản lý cơ sở tri thức
(3) Cơ sở tri thức và cơ sở dữ liệu
(4) Mô tơ suy diễn: Thực hiện các cơ chế suy diễn (để biến đổi hoặc tìm ra tri thức)(5) Phần giải thích : giải thích những hành động cũng như những quyết định của hệthống cho người dùng
Cơ sở tri thức của hệ chuyên gia bao gồm cả tri thức thực tế và tri thức heuristic Mộtphương pháp biểu diễn được sử dụng rộng rãi là sử dụng hệ các luật dẫn hoặc là dùng các
Trang 20luật đơn giản Một luật bao gồm một phần IF và một phần là THEN (còn gọi là điều kiện vàkết luận) Phần IF liệt kê một tập hợp các điều kiện được liên kết logic với nhau Một mẫutri thức được biểu diễn bởi luật dẫn có liên quan đến dòng lập luận đang được khai triển nếunhư phần IF của luật được thõa mãn Vì vậy, phần THEN của luật có thể được kết luận,hoặc là vấn đề của luật có thể được giải quyết.
Ví dụ:
(1) Nếu điều kiện P thì kết luận C
(2) Nếu trạng thái S thì hành động A
(3) Nếu các điều kiện C1,…Cn đúng thì kết luận C đúng
Hình 2.1 Cấu trúc cơ bản của một hệ chuyên gia
2.1.3 Những thuận lợi và khó khăn trong hệ chuyên gia: [12]
Trang 21– Tính thường trực: Bất kể lúc nào cũng có thể khai thác sử dụng, trong khi con
người có thể mệt mỏi, nghi ngơi, vắng mặt.
– Đa lĩnh vực: chuyên gia về nhiều lĩnh vực khác nhau và được khai thác đồng thời
bất kể thời gian sử dụng
– Độ tin cậy: luôn đảm bảo độ tin cậy khi khai thác
– Khả năng giảng giải: Câu trả lời với mức độ tinh thông được giảng giải rõ ràng chitiết, dễ hiểu
– Khả năng trả lời: trả lời theo thời gian thực, khách quan
– Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi
– Trợ giúp thông minh như một người hướng dẫn
– Có thể truy cập như một cơ sở dữ liệu thông minh
2.1.3.2 Những khó khăn của hệ chuyên gia dựa trên luật:
Một điều dễ nhận ra là các hệ chuyên gia không có khả năng học như các hệ thống thôngthông minh khác như hệ suy luận dựa trên tình huống (Case – based reasonning) hay mạngnơron (Neural networks), vì vậy nếu có những thay đổi từ phía các chuyên gia là con ngườithì hệ chuyên gia cần được cập nhật lập tức Hệ chuyên gia không có khả năng sáng tạo vàkhông có được các giác quan thông thường như con người, trong những tình huống bấtthường, hệ chuyên gia không có khả năng giải quyết
Ngoài ra, các hệ chuyên gia không có được những kinh nghiệm như các chuyên gia làcon người, và cũng không thể nhận ra được vấn đề nếu như vấn đề đó không thuộc phạm vi
“hiểu biết” của hệ thống
2.1.4 Ứng dụng của hệ chuyên gia: [7]
Hiện nay hệ chuyên gia được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: công nghiệp, nông nghiệp, khoa học máy tính, y học, quân sự, hóa học, Đặc biệt trong giai đoạn gần đây việc ứng dụng hệ chuyên gia vào lĩnh vực giáo dục đào tạo đang được phát triển mạnh
Các dạng bài toán (Sự tư vấn)
Trang 22Diễn giải : Đưa ra mô tả tình huống các dữ liệu thu thập được.
Dự báo: Đưa ra hậu quả của một tình huống nào đó, như dự báo thời tiết, dự báo giá cả thị trường
Chuẩn đoán: Xác định các lỗi các bộ phận hỏng hóc của hệ thống dựa trên các dữ liệu quan sát được
Gỡ rối: mô tả các phương pháp khắc phục hệ thống khi gặp sự cố
Thiết kế: Lựa chọn cấu hình các đối tượng nhằm thỏa mản một số ràng buộc nào đó
Giảng dạy: Phần mềm dạy học, có thể chuẩn đoán và sửa lỗi của học sinh trong quá trình học tập
2.2 KIẾN TRÚC TỔNG QUÁT CỦA HỆ CHUYÊN GIA
Hình 2.2 Kiến trúc tổng quát của một hệ chuyên gia
2.2.1 Những thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia: [4], [6], [8]
– Mô tơ suy diễn: (Interence Engine )
Mô tơ suy diễn là thành phần chính của một hệ chuyên gia Mô tơ suy diễn gồm 2 phần:suy diễn và điều khiển Mô tơ suy diễn sẽ thực hiện điều khiển việc suy diễn theo cơ chế suydiễn tùy theo phương pháp biễu diễn tri thức tương ứng Phương pháp biễu diễn tri thức sẽquyết định phương pháp suy diễn tương ứng Ngược lại, các phương pháp suy diễn chỉ cóthể phù hợp cho một phương pháp biễu diễn tri thức nhất định
– Cơ sở tri thức: (Kowledge Bass)
Cơ sở ti thức còn được gọi là bộ nhớ sản xuất trong một hệ chuyên gia Nó là nơi biểudiễn tri thức trong lĩnh vực hệ đảm nhận, làm cơ sở cho các hoạt động của hệ Cơ sở tri thức
Trang 23bao gồm các phần tử (hay đơn vị tri thức), được lưu trữ như một cơ sở dữ liệu Trong một
chuyên gia dựa trên cơ sở tri thức này được biểu diễn dưới dạng luật if then…
Trang 24– Giải thích: (Explaination)
Một hệ con giải thích (explaination subsystem) cho phép chương trình giải thích quátrình suy luận của nó cho người dùng Các giải thích này bao gồm các lập luận giải thích chocác kết luận của hệ thống (trả lời cho câu hỏi how), giải thích vì sao hệ cần dữ liệu đó (trảlời cho câu hỏi why)
– Giao diện: (User system Interface)
Thực hiện giao tiếp giữa hệ chuyên gia với người dùng và đưa ra lời khuyên, giải thíchcho người dùng
– Soạn thảo: (Edition)
Nhằm soạn thảo mới, bổ sung thêm tri thức theo một quy định nào đó mà được chuyêngia kỹ thuật xử lý tri thức biến đổi từ chuyên gia con người và cơ sở tri thức Khả năng soạnthảo tri thức là yếu tố mặc nhiên của một hệ chuyên gia
– Học: (Learning)
Học từ chuyên gia con người kỹ sư xử lý tri thức và cả người dùng sau đó lưu vào cơ sởtri thức
Trong quá trình làm việc của hệ (mô tơ suy diễn, bộ giải thích, học) được quản lý bởi :
hệ quản trị tri thức, nó quản lý việc tạo lập, tích lũy tri thức và phải đảm bảo:
+ Có thể thu nhận thêm tri thức
+ Giảm dư thừa tri thức, dữ liệu
+ Tính nhất quán, tính vẹn toàn
2.2.2 Kỹ thuật suy luận trong các hệ chuyên gia: [6]
Có nhiều phương pháp suy luận trong các chiến lược giải quyết vấn đề của hệ chuyêngia Các phương pháp phổ biến là suy diễn tiến, suy diễn lùi, và phối hợp cả hai phươngpháp Ngoài ra còn có các phương pháp như rút gọn vấn đề, quay lui,
Trong đa số hệ chuyên gia thì các phương pháp suy diễn tiến, lùi được sử dụng chủ yếu.Phương pháp suy diễn tiến được thực hiện bằng cách áp dụng các luật vào các sự kiện để tạo
ra các sự kiện mới, sau đó các sự kiện mới này lại được áp dụng các luật để sinh ra các sự
Trang 25kiện mới hơn cho đến khi chúng có thể đưa ra một số giải pháp thỏa mãn kết luận Phươngpháp suy diễn lùi là phương pháp xuất phát từ sự kiện cần chứng minh và thay vào đó lànhững sự kiện ở vế trái của một luật có vế phải là sự kiện cần chứng minh Quá trình nàyđược thực hiện cho đến khi đưa về các sự kiện là tập con của tập sự kiện giả thiết.
Tuy đa số các hệ chuyên gia sử dụng phương pháp trên nhưng không phải là tất cả Tùyvào phương pháp biểu diễn tri thức mà quyết định phương pháp suy diễn tương ứng Tuynhiên, phương pháp suy diễn tiến và lùi là các phương pháp được sử dụng phổ biến và một
số phương pháp cũng được dựa trên phương pháp này
Đối với các hệ chuyên gia biểu diễn tri thức dưới dạng mạng ngữ nghĩa, cơ chế suy diễnthường được áp dụng trên mạng là cơ chế truyền và thừa hưởng thông tin giữa các đốitượng, cơ chế “ cháy” trên mạng Và khi đó, có thể sử dụng các thuật toán trên đồ thị nhưtìm kiếm liên thông, tìm kiếm rộng, để điều khiển quá trình suy diễn trên mạng ngữ nghĩa
2.3 QUÁ TRÌNH TẠO LẬP HỆ CHUYÊN GIA [6], [8]
Những thành phần tham gia
vào quá trình tạo lập hệ chuyên gia
thể hiện ở sơ đồ bên:
Hình 2.3: Các thành phần tham gia vào quá trình tạo lập hệ chuyên gia.
Công cụ tạo lập hệ chuyên gia:
Để xây dựng một hệ chuyên gia ta cần phải xây dựng tất cả các thành phần của nó Tuynhiên, cứ mỗi lần xây dựng một hệ chuyên gia ta lại xây dựng các thành phần này thì rất tốnthời gian Chính vì vậy ta đặt vấn đề xây dựng một bộ công cụ có sẵn để tạo lập các thànhphần của hệ chuyên gia và mỗi lần xây dựng một hệ chuyên gia mới ta dùng bộ công cụ này
sẽ tiết kiệm được thời gian rất nhiều
Bộ công cụ tạo lập hệ chuyên gia cần phải có các thành phần sau:
Trang 26– Bộ tạo lập cơ sở tri thức: Phần này chịu trách nhiệm về việc tạo lập tri thức dưới cácdạng biểu diễn khác nhau và phải đảm bảo tính nhất quán, phi mâu thuẫn và tránh dư thừacủa cơ sở tri thức Hơn nữa nó còn cho phép sửa đổi tri thức trong cơ sở tri thức phục vụ cho
bộ phận học và thu nạp tri thức của hệ chuyên gia
– Bộ tạo motor suy diễn: Có mục đích là tạo ra phần motor suy diễn theo những chiếnlược suy diễn khác nhau đối với các cách biểu diễn tri thức khác nhau Cần lưu ý rằng: trongmột hệ chuyên gia thì bộ tri thức phụ thuộc chủ yếu vào motor suy diễn và cơ sở tri thức.– Bộ tạo giao diện: Cung cấp khả năng tạo các giao diện hội thoại với người dùng phùhợp theo yêu cầu của từng hệ
Trên đây là bộ phận chính của bộ công cụ tạo lập hệ chuyên gia Ngoài ra với mỗi hệ chuyên gia riêng biệt có thể có những đặc tính riêng đòi hỏi phải có thêm một vài thành phần nhỏ theo yêu cầu
2.4 THUẬT TOÁN ĐỂ THIẾT KẾ HỆ CHUYÊN GIA [4]
Begin
Chọn thuật toán thích hợp
Phát biểu và đặc tả bài toán
If Hệ chuyên gia giải quyết thỏa mãn bài toán và có thể sử dụng Then
Begin
While Bản mẫu chưa được phát triển toàn Do Begin
Thiết kế bản mẫuBiểu diễn tri thứcTiếp nhận tri thứcPhát triển toàn diện bản mẫu
End;
Hợp thứ hóa bản mẩuTriển khai cài đặtHướng dẫn sử dụngVận hành
Bảo trì và phát triển
Else
Trang 27Hình 2.4 Mô hình phân cấp quản lý dự án
- Lập kế hoạch: định nghĩa các hoạt động, xác định các hoạt đông ưu tiên, nhu cầu tàinguyên, xác định thời gian và trách nhiệm,
- Lên lịch công tác: ấn định điểm bắt đầu và kết thúc dự án, giải quyết xung đột khi gặpcác việc cùng mức ưu tiên, phân bố thời gian,
- Phân tích: phân tích các hoạt động về lập kế họach, lập biểu công tác và phân bố thờigian hoạt động
- Quản lí sản phẩm: quản lí các phiên bản khác nhau của sản phẩm
- Quản lí thay đổi: quản lí các giải pháp của quản lí sản phẩm và ước lượng ảnh hưởngcủa thay đổi sản phẩm, thay đổi phân công người thay đổi hệ thống, cài đặt phiên bản mới
- Quản lí tài nguyên: dự báo nhu cầu tài nguyên, thu nhận tài nguyên, phân công tráchnhiệm để sử dụng tối ưu tài nguyên, phân báo tài nguyên để giảm tắc nghẽn
2.5.2 Tiếp nhận tri thức :
Trang 28Các bước tiếp nhận tri thức cho một hệ chuyên gia như sau: tri thức sẽ được thu nhận từđối thoại trực tiếp với tri thức con người và sau đó được biểu diễn tường minh theo một cáchnào đó trong cơ sở tri thức Các chuyên gia đánh giá hệ chuyên gia, tri thức có thể được sửalại cho đến hệ chuyên gia thỏa mãn yêu cầu.
2.5.3 Vấn đề phân phối:
Để thuận lợi trong quá trình phân phối, hệ chuyên gia cần phải được tích hợp với nhữngchương trình đã có sẵn để có thể dùng lời gọi thủ tục từ một ngôn ngữ lập trình thôngthường
2.5.4 Bảo trì và phát triển:
Khi xây dựng một hệ chuyên gia, thành tích của nó phụ thuộc rất nhiều vào tri thức Vìvậy, việc thường xuyên tiếp nhận nhưng báo cáo sai sót do người sử dụng phát hiện để bổsung, sửa đổi tri thức sao cho đáp ứng được yêu cầu của người dùng
Các giai đoạn phát triển một hệ chuyên gia:
Thuyết trình hay báo cáo kết quả so sánh chỉ ra tínhkhả thi của dự án
Hệ chuyên gia thể hiện ý tưởng, khởi động sự nhiệttình và đặt nền móng quản lý ở mức cao
Kiểm thử hệ thống cho bài toán thực tế nhờ côngnghệ tri thức và chuyên gia
Lựa chọn người sử dụng để kiểm thử hệ thống, khôngnhờ công nghệ tri thức và chuyên gia
Hợp thức hóa và thử nghiệm, viết tài liệu hướng dẫn
sử dụng, đào tạo, hỗ trợ khách hàng qua điện thoại, emailkịp thời
Tìm lỗi sai (fix bugs) và tìm những khả năng mở rộng(enhance capabilities)
Trang 29Hình 2.5: Các giai đoạn phát triển hệ chuyên gia
Trang 30CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG PHẦN MỀM3.1 PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN MỀM [9]
3.1.1 Giới thiệu chung:
3.1.1.1 Bài tốn về động học chất điểm :
Bài tốn về động học chất điểm là bài tốn giải quyết các vấn đề: Cho một tập giả thiếtgồm các yếu tố đã cĩ, sử dụng các cơng thức trong các chuyển động của chất điểm để suy ratập các yếu tố đĩng vai trị kết luận Trong phạm vi đề tài nên hệ thống chỉ xét hai chuyểnđộng: Chuyển động thẳng đều và chuyển động thẳng biến đổi đều
3.1.1.2 Các ký hiệu cho các yếu tố:
Các yếu tố được ký hiệu theo các chuyển động sau:
Chuyển động thẳng đều:
t0: thời gian ban đầu
t2: thời điểm đang xét của chất điểm
t1: khoảng thời gian vật chuyển động từ t0 đến t2
S: quãng đường vật đi được
v0: vận tốc của vật
x0: tọa độ ban đầu của vật
x2: tọa độ của vật ở thời gian t2
Chuyển động thẳng biến đổi đều :
t0: thời gian ban đầu của vật
t2: thời điểm đang xét của chất điểm
t1: khoảng thời gian vật chuyển động từ t0 đến t2
S: quãng đường vật đi được
Trang 31v0: vận tốc của vật.
v2: vận tốc của vật tại thời điểm t2
x0: tọa độ ban đầu của vật
x2: tọa độ của vật ở thời gian t2
a: gia tốc của vật
3.1.1.3 Hệ chuyên gia hỗ trợ học sinh giải bài tập vật lý về động học chất điểm:
Hệ chuyên gia hỗ trợ học sinh giải bài tập vật lý về động học chất điểm là một chươngtrình giải quyết, chứng minh bài toán một cách tự động: trợ giúp học sinh giải quyết một sốbài toán về động học chất điểm bằng cách tính toán để tìm ra các giá trị của các yếu tố quacác công thức, đưa ra các lời giải, hướng dẫn cho học sinh
3.1.2 Những yêu cầu của hệ thống:
3.1.2.1 Các yêu cầu về chức năng:
Tổ chức dữ liệu:
– Cho phép thêm, sửa, xóa dữ liệu
– Cho phép cập nhật suy dẫn của các công thức
Giải bài tập:
Sau khi nhập giả thiết, kết luận thì người dùng có thể kiểm tra bài toán đó đã được lưutrong hệ thống chưa Nếu lưu rồi, người dùng có thể tham khảo để tự giải bài tập củamình Nếu không có thể để hệ thống trợ giúp người dùng giải bài tập đó Hệ thống sẽtiến hành các bước sau:
– Đổi đơn vị các đại lượng mà người dùng nhập vào
– Thông báo bài toán có giải được không
+ Nếu giải được
Đưa ra cách giải với các bước sử dụng các công thức nào cụ thể
Hiển thị kết quả của bài giải
Đồng thời cho phép hiển thị gợi ý từng bước giải, ở đây người dùng có thể chủđộng xem từng bước giải
Trang 32 Các công thức sử dụng phải tối thiểu ứng với cách giải đó (không sử dụng các
công thức hay các yếu tố mà không cần thiết cho lời giải)
Kiểm tra xem bài toán có dư thừa giả thiết hay không
Cho phép lựa chọn chức năng giải với giả thiết mới sau khi đã loại bỏ giả thiết
dư thừa
+ Nếu không giải được:
Nếu chưa nhập kết luận thì yêu cầu người dùng nhập lại
Nếu bài toán chưa giải được thì yêu cầu người dùng nhập thêm giả thiết saukhi hệ thống gợi ý các yếu tố có thể nhập
Các giả thiết thêm chọn sao ít giả thiết nhất
Nếu tìm được cách thêm nào thì có thể chọn cách giải với cách thêm đó
Nếu đã tìm hết cách thêm mà vẫn không giải được thì thông báo đã hết cáchthêm và bài toán không thể giải được
Bài tập: người dùng có thể xem các ví dụ đề bài tập mà hệ thống đã giải
Hướng dẫn (trợ giúp): giới thiệu các chức năng của chương trình và cách sử dụng
chương trình
3.1.2.2 Các yêu cầu phi chức năng:
– Giao diện đẹp, thân thiện
– Kết quả phải chính xác, hướng dẫn dễ hiểu
3.1.3 Sơ đồ các trường hợp sử dụng (THSD):
3.1.3.1 Mô hình các THSD:
Trang 333.1.3.2 Đặc tả các THSD:
Sau đây là đặc tả các trường hợp sử dụng áp dụng cho chuyển động thẳng đều (tương
tự như với trường hợp sử dụng của chuyển động thẳng biến đổi đều)
+ Nhập các yếu tố, công thức, chú thích (ý nghĩa) vào các textbox tương ứng
+ Nếu nhấn vào nút “Lưu” thì hệ thống sẽ lưu yếu tố, công thức, ý nghĩa công thức nhập vào Tiếp theo nhấn vào nút “ Cập nhật suy dẫn từ công thức” để đi đến form SDCDThangDeu, Nhấn vào nút “thêm” để thêm suy dẫn của công thức chúng ta đã thêm
ở form CDThangDeu
Sau đó nhấn vào nút “lưu” để lưu suy dẫn đã thêm.
Trang 34Nếu không nhấn vào “Hủy” để không lưu và đồng thời bật các nút lệnh còn lại trên form SDCDThangDeu
Nếu không nhấn vào “Hủy” để không lưu và đồng thời bật các nút lệnh còn lại trên form CDThangDeu
Thoát khỏi THSD: Nhấn vào nút “thoát” của form CDThangDeu
Điều kiện trước : Người sử dụng phải kích hoạt form FORM CHINH
Điều kiện sau: Không có
Nếu không nhấn vào nút “Hủy” để không lưu và đồng thời bật các nút lệnh còn lại trên form SDCDThangDeu
+ Nếu không nhấn vào “Hủy” để không lưu và đồng thời bật các nút lệnh còn lại trên form CDThangDeu
Thoát khỏi THSD: Nhấn vào nút “thoát” của form CDThangDeu
Điều kiện trước : Người sử dụng phải kích hoạt form FORMCHINH
Điều kiện sau: Không có
THSD “Xóa dữ liệu” :
Trang 35Mô tả vắn tắt: cho phép người dùng xóa dữ liệu (công thức, các yếu tố liên quan trongcông thức, ý nghĩa công thức, suy dẫn công thức) của cơ sở dữ liệu.
Luồng sự kiện: Người sử dụng click vào menu CAP NHAT\CDThangDeu để gọi form CDThangDeu của form FORMCHINH.
Luồng cơ sở:
– Người dùng (chuyên gia) đăng nhập hệ thống
– Nhấn vào nút “ Xóa” :
+ Hệ thống sẽ thông báo xác nhận “bạn thật sự có muốn xóa”
Nếu chọn “Yes” Xóa hàng dữ liệu mà con trỏ đang đặt ở đó Tiếp theo nhấn vào nút “ Cập nhật suy dẫn từ công thức” để đi đến form SDCDThangDeu Nhấn vào nút “Xóa” để xóa suy dẫn của công thức chúng ta đã xóa ở form
CDThangDeu Hệ thống sẽ thông báo xác nhận “bạn thật sự có muốn xóa”
Nếu chọn “Yes” Xóa hàng dữ liệu mà con trỏ đang đặt ở đó Nếu không thì chọn ”No” để không lưu.
Nếu không thì chọn ”No” để không lưu công thức trên form CDThangDeu Điều kiện trước : Người sử dụng phải kích hoạt form FORM CHINH
Điều kiện sau: Không có
Trường hợp “giải bài tập”:
Mô tả vắn tắt: cho phép giải bài tập với giả thiết và kết luận nhập vào
Luồng sự kiện: Người sử dụng click vào menu GIAI BAI TAP\CDThangDeu của form FORM CHINH.
Luồng cơ sở:
– Người sử dụng tiến hành giải bài tập mới bằng cách nhấn vào lable của các yếu tố,sau đó nhập giá trị yếu tố vào các textbox tương ứng, nhập đơn vị theo bài toán trong ô
“Giả thiết”, rồi check vào ô checkbox ở khung “Kết luận”.
– Nhấn vào “Kiểm tra” để kiểm tra xem bài toán dạng đó đã được lưu bài giải chưa
+ Nếu giải rồi, người dùng có thể xem để có thể áp dụng cho bài toán của mình