Bài toán ra quyết định với các đánh giá bằng ngôn ngữ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VŨ THỊ UYÊN BÀI TOÁN RA QUYẾT ĐỊNH VỚI CÁC ĐÁNH GIÁ BẰNG NGÔN NGỮ Chuyên ngành : Công Nghệ Thông Tin LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Công nghệ thông tin NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Lê Văn Hưng Hà Nội – Năm 2015 Lời cam đoan Luận văn Thạc sĩ “Bài toán định với đánh giá ngôn ngữ” chuyên ngành Cơng nghệ thơng tin cơng trình cá nhân Các nội dung nghiên cứu kết trình bày luận văn trung thực rõ ràng Các tài liệu tham khảo, nội dung trích dẫn ghi rõ nguồn gốc Hà Nội, ngày 10 tháng năm 2015 Tác giả luận văn Vũ Thị Uyên MỤC LỤC Danh mục hình Danh mục bảng biểu Danh mục từ viết tắt MỞ ĐẦU 10 Lý chọn đề tài 10 Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu 12 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 13 Phương pháp nghiên cứu 13 Kết dự kiến 13 Ý nghĩa khoa học thực tiễn 13 Bố cục luận văn 13 Chương 1: Bài toán định với đánh giá ngôn ngữ 15 Đặt vấn đề 15 Tập mờ, phép tốn tập mờ biến ngơn ngữ 16 ngữ 2.1 Tính mờ 16 2.2 Tập mờ 16 2.3 Các dạng hàm thuộc 18 2.4 Phép toán tập mờ 20 2.5 Biến ngôn ngữ gia tử 22 Các bước giải toán định với đánh giá ngôn 23 3.1 Lựa chọn tập giá trị ngơn ngữ ngữ nghĩa 24 3.2 Lựa chọn phép tốn kết nhập thơng tin ngôn ngữ 26 3.3 Lựa chọn phương án tốt 28 Chương 2: Biểu diễn giá trị ngôn ngữ 29 Đại số gia tử 29 1.1 Khái niệm ĐSGT 29 3 1.2 Dấu hạng từ gia tử 30 1.3 Tính kế thừa ngữ nghĩa 32 1.4 Tiêu chuẩn so sánh hạng từ ĐSGT 32 Định lượng ngữ nghĩa đại số gia tử 33 2.1 Độ đo tính mờ hạng từ 33 2.2 Định lượng ngữ nghĩa hạng từ 35 2.3 Khoảng tính mờ hạng từ 37 Đại số gia tử khoảng tương tự mức k 40 3.1 Đại số gia tử 40 3.2 Khoảng tương tự mức k 41 Biểu diễn giá trị ngôn ngữ 44 4.1 Biểu diễn hạng từ thang điểm ngôn ngữ 44 4.2 Kết nhập giá trị ngôn ngữ 45 Chương 3: Áp dụng phương pháp biểu diễn ngơn ngữ vào tốn định 47 Lựa chọn thang đánh giá ngôn ngữ biểu diễn 47 1.1 Lựa chọn thang đánh giá ngôn ngữ 47 1.2 Xây dựng biểu diễn thang đánh giá ngôn ngữ 48 Lựa chọn phép toán kết nhập 50 Lựa chọn phương án tốt 51 3.1 Kết nhập đánh giá chuyên gia 51 3.2 Xếp thứ hạng lựa chọn phương án tốt 52 Chương 4: Cài đặt phần mềm trợ giúp định lựa chọn nhà cung cấp 53 Bài toán 53 Yêu cầu toán 55 Phân tích yêu cầu 56 3.1 Yêu cầu chức 56 4 Thiết kế hệ thống 68 4.1 Tổng quan hệ thống 68 4.2 Kiến trúc hệ thống 68 4.3 Thiết kế sở liệu 70 4.4 Thiết kế chức 72 4.4.1 Mơ hình phân chia chức 72 4.4.2 Thiết kế tương tác thành phần hệ thống 76 Thiết kế chi tiết 78 5.1 Module quản lý người dùng 78 5.1.1 Biểu đồ lớp 78 5.1.2 Biểu đồ 80 5.2 Module quản lý lĩnh vực 80 5.2.1 Biểu đồ lớp 80 5.2.2 Biểu đồ 81 5.3 Module quản lý thang điểm 82 5.3.1 Biểu đồ lớp 82 5.3.2 Biểu đồ 83 5.4 Module quản lý nhà cung cấp 84 5.4.1 Biểu đồ lớp 84 5.4.2 Biểu đồ 85 Kết 86 6.1 Môi trường cài đặt 86 6.2 Giao diện ứng dụng 86 Chương 5: Phân tích đánh giá kết thử nghiệm phần mềm 90 Đánh giá kết khởi tạo thang điểm theo mơ hình 90 Đánh giá kết lựa chọn nhà cung cấp 92 2.1 Kết 92 2.2 Đánh giá kết 94 Chương 6: Kết luận hướng phát triển 95 Kết thu 95 Hạn chế 95 Hướng phát triển 96 Tài liệu tham khảo 97 Danh mục hình Hình1: Hàm thuộc lớp 17 Hình 2: Hàm thuộc tuyến tính 18 Hình 3: Hàm thuộc dạng sin 19 Hình 4: Hàm thuộc Gauss 20 Hình 5: Bao tập mờ 20 Hình 6: Phép hợp tập mờ dạng 21 Hình 7: Phép giao tập mờ dạng 22 Hình 8: Phần bù tập mờ trung bình 22 Hình 9: Độ đo tính mờ biến TRUTH 35 Hình 10: Khoảng tính mờ hạng từ biến TRUTH 38 Hình 11: Khoảng tính mờ tương tự hạng từ 42 Hình 12: Hệ khoảng tính mờ tương tự S(2) tập X(2) 43 Hình 13: Hệ khoảng tính mờ tương tự S(1)của X(1) 43 Hình 14: Biểu đồ ca sử dụng 57 Hình 15: Tổng quan hệ thống 68 Hình 16: Kiến trúc hệ thống 69 Hình 17: Biểu đồ tương tác thành phần hệ thống 70 Hình 18: Biểu đồ quan hệ sở liệu 71 Hình 19: Các thành phần tầng view 73 Hình 20: Các thành phần tầng Controller 74 Hình 21: Biểu đồ lớp tầng Model 75 Hình 22: Biểu đồ chức tạo thang điểm 77 Hình 23: Biểu đồ chức hỗ trợ lựa chọn nhà cung cấp 78 Hình 24: Biểu đồ lớp module quản lý người dùng 79 Hình 25: Biểu đồ chức tạo người dùng 80 Hình 26: Biểu đồ lớp module quản lý lĩnh vực 81 Hình 27: Biểu đồ chức tạo lĩnh vực 82 Hình 28: Biểu đồ lớp module quản lý thang điểm 83 Hình 29: Biểu đồ chức xóa thang điểm 84 Hình 30: Biểu đồ lớp module quản lý nhà cung cấp 85 Hình 31: Biểu đồ lựa chọn nhà cung cấp 86 Hình 32: Giao diện tạo lĩnh vực 87 Hình 33: Giao diện tạo thang điểm 88 Hình 34: Giao diện lựa chọn nhà cung cấp 89 Danh mục bảng biểu Bảng 1: Độ thuộc ba người 17 Bảng 2: Gia tử phép toán 23 Bảng 3: Bảng giá trị SQM hạng tử 90 Bảng 4: Bảng thông số hạng tử thang điểm 90 Bảng 5: Bảng giá trị SQM hạng tử tính hệ thống 91 Bảng 6: Bảng thông số hạng tử thang điểm sinh hệ thống 91 Danh mục từ viết tắt STT Từ viết tắt Từ đầy đủ MVC Model View Controller ĐSGT Đại số gia tử CWW Computing with word SQM Semantically quantifying mapping MCDM Multi-criteria decision making MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong thực tế, có nhiều tình thơng tin cung cấp dạng định lượng (bằng số), mà dạng định tính (bằng từ ngơn ngữ) Điều xuất phát từ nhiều lý Trong nhiều trường hợp, chất tự nhiên thông tin cung cấp khơng thể lượng hóa nên phát biểu dạng ngơn ngữ Ví dụ, đánh giá “tiện nghi” “thiết kế" xe hơi, thường phải dùng từ ngơn ngữ “tốt", “trung bình" “kém" Trong nhiều trường hợp khác, thơng tin định lượng xác khơng sử dụng khơng có sẵn chi phí tính tốn với chúng lớn và, vậy, giá trị xấp xỉ phát biểu dạng ngơn ngữ chấp nhận Chẳng hạn, điều khiển mờ, đánh giá tốc độ quay động điện, người ta dùng từ “rất lớn", “lớn", “trung bình" “nhỏ” thay cho giá trị số cụ thể Mặt khác, người thường mô tả vật tượng, phân tích, lập luận định dựa ngôn ngữ dựa số thường dùng gia tử (từ nhấn) “rất”, “khá”, … để diễn đạt mức độ nhấn mạnh khác nhau.Ví dụ như, chúng cần chọn lựa xe máy, thông tin chất lượng xe đưa với đánh giá: tốt, tốt, tốt, bình thường ; giá thành:cao, cao, cao, thấp, thấp Do đó, tốn định nhiều phải xử lý thông tin đánh giá số mà giá trị ngôn ngữ kết đánh giá cuối ngôn ngữ Dựa kết đánh giá ngơn ngữ, xác định phương án tốt có thứ tự tự nhiên giá trị ngơn ngữ Ví dụ như, có ba phương án với đánh giá cuối “rất tốt”, “tốt” “khá tốt”, rõ ràng phương án với đánh giá “rất tốt” chọn 10 Hình30: Biểu đồ lớp module quản lý nhà cung cấp 5.4.2 Biểu đồ Chức đánh giá nhà cung cấp thực theo bước sau:  Hệ thống hiển thị trang thông tin nhà cung cấp  Người dùng chọn đánh giá nhà cung cấp  Hệ thống hiển thị trang đánh giá nhà cung cấp 85  Người dùng điền thông tin đánh giá  Hệ thống nhận liệu lưu vào sở liệu Hình 31: Biểu đồ lựa chọn nhà cung cấp Kết 6.1 Môi trường cài đặt Hệ thống cài đặt dựa tảng web PHP với thông số chi tiết  Xamp v3.2.3  PHP 5.5.9  MySql 5.6.16  Apache 2.4.7 6.2 Giao diện ứng dụng Sau trình bày giao diện ứng dụng hệ thống phát triển 86 a Tạo lĩnh vực Hình 32: Giao diện tạo lĩnh vực 87 b Tạo thang điểm Hình 33: Giao diện tạo thang điểm c Lấy kết lựa chọn nhà cung cấp 88 Hình 34: Giao diện lựa chọn nhà cung cấp 89 Chương 5: Phân tích đánh giá kết thử nghiệm phần mềm Chương trình bày việc phân tích, đánh giá kết thử nghiệm phần mềm lựa chọn nhà cung cấp Đánh giá kết khởi tạo thang điểm theo mơ hình Phần mềm dùng để xây dựng thang điểm với liệu lấy từ tài liệu [5] G={Good, Bad}, H = {Very,Rather}, fm(Bad) = 0,5687,fm(Good) = 0.4313, (Very) = 0.484,(Rather) = 0.512 thông số k = Kết đưa từ tác giả: Bảng3:Bảng giá trị SQM hạng tử Giá trị SQM hạng từ thang đoS 0 bad 2.75 R_bad 4.27 medium 5.79 R_good 6.77 good 7.91 V_good 8.99 10.0 Bảng4: Bảng thông số hạng tử trongthang điểm Các hạng từ thang điểm thông số Bad ={0,Bad} [0, 3.49) 2.75 r1 r1I1(Bad) Weak = Rather_Bad [3.49, 5.0) 4.27 r2 r2I2(Weak) Medium [5.0, 6,21) 5.79 r3 r3I2(medium) Fair = Rather_Good [6.21, 7.36) 6.77 r4 r4I2(Fair) 90 Good [7.36, 8.43) 7.91 r5 r5I2(Good) Very Good [8.43, 9.51) 8.99 r6 r6I2(V_Good) Excellent [9.51, 10] r7 r7I2(1) 10 Với liệu đưa hệ thống tính tốn kết sau: Bảng5: Bảng giá trị SQM hạng tử tính hệ thống Giá trị SQM hạng từ thang đoS 0 bad 2.75 R_bad 4.27 medium 5.69 R_good 6.7 good 7.78 V_good 8.89 10.0 Bảng6: Bảng thông số hạng tử thang điểm sinh hệ thống Các hạng từ thang điểm thông số Bad ={0,Bad} [0, 3.53) 2.75 r1 r1I1(Bad) Weak = Rather_Bad [3.53, 5.0) 4.27 r2 r2I2(Weak) Medium [5.0, 6,17) 5.69 r3 r3I2(medium) Fair = Rather_Good [6.17, 7.29) 6.7 r4 r4I2(Fair) Good [7.29, 8.33) 7.78 r5 r5I2(Good) Very Good [8.33, 9.37) 8.89 r6 r6I2(V_Good) Excellent [9.37, 10] r7 r7I2(1) 10 91 Ta nhận thấy kết lý thuyết thực nghiệm ứng dụng hệ thống gần Lý có khác việc lấy sai số kết gần Tuy có sai số xảy kết cho thấy hệ thống chạy với thuật toán sinh thang điểm Đánh giá kết lựa chọn nhà cung cấp 2.1 Kết Hệ thống đưa kết lựa chọn nhà cung cấp thông qua bước sau: Người sử dụng nhập vào trọng số cho tiêu chí đánh giá Với tiêu chí đánh giá cho nhà cung cấp đánh giá kết nhập thơng qua phép tốn trung bình cộng để thu đánh giá với tiêu chí nhà cung cấp ( ) ∑ Tiếp ta sử dụng phép tốn trung bình cộng có trọng số để lấy kết đánh giá cho nhà cung cấp từ điểm đánh giá sử dụng để lựa chọn nhà cung cấp ( ) 92 ∑ với trọng số tương ứng Như Hình 34 nhà cung cấp xếp theo thứ tự điểm đánh giá từ cao đến thấp Ta xét lại ví dụ tài liệu [18], Giả sử công ty phân phốimuốn ký hợp đồng với cơng ty tư vấn làm báo cáo phân tích tổng quan khảnăng cung cấp giải pháp xây dựng hệ máy tính có thị trường để địnhphương án phù hợp cho nhu cầu công ty Những phương án lựa chọn bao gồm: X1 X2 X3 X4 Unix Windows-NT AS/400 VMS Các tiêu chí đánh giá gồm P1 P2 P3 P4 Cost analysis System analysis Risk analysis Technology analysis Danh sách phương án đánh giá đưa bảng dưới: X1 X2 X3 X4 P1 Very low Medium Medium Low P2 Medium Low Very Low High P3 High Very Low Medium Medium P4 High High Low Low Chúng ta sử dụng thang điểm đánh giá tạo từ thông số G= {High, Low}, H= {Very, Little}, k= fm(High) = fm(Low) = 0.5, µ(Very) = 0.48, µ(Very) = 0.52 Ta sử dụng ứng dụng “Lựa chọn nhà cung cấp” để xác định phương án tốt so sánh với kết từ phương pháp khác đưa tài liệu [18] 93 Phương Phương pháp Phương án biểu diễn ngữ pháp Phương dựa dựa biểu diễn từ ngữ nghĩa từ ký hiệu diễn tập mờ ngôn pháp Phương pháp dựa biểu ngữ từ nghĩa ứng dung “Lựa chọn nhà cung cấp” thang điểm X1 app1(Cx1) = m m (m, 0.0) (m, [0.435, 0.564), 0.529, 0.5) X2 app1(Cx2) = m m (m, -0.5) (m, [0.435, 0.564), 0.44, 0.5) X3 app1(Cx3) = l (l, 0.25) (little_low, l [0.32, 0.435), [0.32, 0.435), 0.41, 0.3752) X4 app1(Cx4) = m m (m, -0.25) (little_low, 0.349, 0.3752) Ta nhận thấy phương pháp biểu diễn từ tập mờ phương pháp dựa ký hiệu ngôn ngữ thang điểm cho phép nhận phương án phương pháp dựa cho phép chọn phương án tốt Phương pháp dựa ngữ nghĩa cho phép ta xem xét độ sai khác phương án với độ chi tiết lớn 2.2 Đánh giá kết Hệ thống đưa đánh giá dành cho nhà cung cấp đưa gợi ý lựa chọn nhà cung cấp cho người sử dụng nhằm mục đích cho người sử dụng xem kết gần khác không phương án đánh giá cao Các chức hệ thống đáp ứng nhu cầu sử dụng người dùng nhiên giao diện chương trình chưa đầu tư kỹ nên cịn nhiều điểm chưa phù hợp 94 Chương 6: Kết luận hướng phát triển Chương trình bày:  Kết thu  Hạn chế  Hướng phát triển Kết thu Về mặt lý thuyết luận văn trình bày nội dung sau: Giới thiệu tổng quát toán định với đánh giá ngôn ngữ Giới thiệu thang đánh giá ngôn ngữ biểu diễn dạng thang đánh giá Xây dựng phương pháp giải toán định với đánh giá ngôn ngữ ứng dụng thang đánh giá biểu diễn Về mặt thực nghiệm tiến hành cài đặt toán định với đánh giá ngôn ngữ trường hợp cụ thể toán lựa chọn nhà cung cấp Kết cho thấy: Với việc sử dụng điểm đánh giá dạng 4, toán lựa chọn nhà cung cấp thực với bước giải đơn giản có tính xác tốt Cũng áp dụng thang đánh giá cho biến ngơn ngữ.Việc tính tốn với biến ngơn ngữ trở nên dễ dàng hơn.Và việc lựa chọn nhà cung cấp thay phải sử dụng hàm chọn phức tạp.Chúng ta cần lựa chọn thông qua điểm đánh giá cuối Hạn chế Do đề tài tập trung nghiên cứu biến ngơn ngữ tốn định cịn chưa áp dụng tốn với toán định với đánh giá ngôn ngữ học số học 95 Giao diện sử dụng chưa thân thiện với người sử dụng Hệ thống giai đoạn hoàn thành cần có người dung hiểu biết cách xây dựng thang điểm đánh giá tạo thang điểm đánh giá nhà cung cấp Hệ thống xây dựng dựa ứng dụng WebPHPdo để sử dụng hệ thống yêu cầu máy tính phải kết nối mạng Internet Hướng phát triển Phát triển hệ thống tích hợp với tốn định với đánh giá số học ngôn ngữ học Cải thiện giao diện sử dụng để thân thiện với người sử dụng phù hợp với phần lớn người dùng Cải tiến ứng dụng việc thêm chức cho phép người dung nhập thông số thang điểm đánh giá người dung từ file cho toán đánh giá với số liệu lớn 96 Tài liệu tham khảo [1] L.Zadeh, Fuzzy logic = computing with words, IEEETrans.FuzzySyst.94 (2) (1996)103–111 [2] P.P.Bonissone,K.S.Decker,Selectinguncertaintycalculiandgranularity:anexp erimentintrading-offprecisionandcomplexity,in:L.H.Kanal,J.F.Lemmer(Eds.),UncertaintyinArtificialIntelligence,North-Holland,(1986) [3] R.Degani, G.Bortolan, The problem of linguistic approximation inclinical decision making, Int.J.Approx.Reason.2 (1988)143–162 [4] F.Herrera, L.Martínez, A2-tuple fuzzy linguistic representation model for computing with words, IEEETrans.FuzzySyst.8 (6) (2000)746–752 [5] Cat-Ho Nguyen, Van Nam Huynh, and Witold Pedrycz, A construction of Sound Sematic Linguistic Scales Using 4-Tuple Representation of Term Semantics Journal International Journal of Approximate Reasoning Volume 55 Issue (2014) 763-786 [6] F Herrera, E Herrera-Viedma, L Martinez, A fusionapproach for managing multi-granularity linguistic term setsin decision making, Fuzzy Sets and Systems 114 (2000)43-58 [7] F Herrera, E Herrera-Viedma (2000) Linguistic decision analysis: steps for solving decision problemsunder linguistic information Fuzzy Sets and Systems 115 (2000) 67-82 [8] F Herrera, L Martinez, A model based on linguistic 2-tuples for dealing with multigranular hierachical linguistic contexts in multi-expert decisionmaking, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics 31(2) (2000)227-234 97 [9] Nguyễn Cát Hồ, Nguyễn Thanh Thủy, Nguyễn Văn Long Lê Ngọc Hưng Quan hệ cú pháp ngữ nghĩa xây dựng phương pháp lấy định đa tiêu chuẩn Tạp chí Khoa học vàCơng nghệ 50 (2)(2012) 133150 [10] Ho N C and Wechler W., Hedge algebras: an algebraic approach to structures of sets of linguistic domains of linguistic truth variables, Fuzzy Setsand Systems, 35(3) (1990) 281-293 [11] Ho N C., Lan V N and Viet L X., “Optimal hedge-algebras-based controller: Design and application”, Fuzzy Sets and Systems, vol.159 (2008) 968-989 [12] Ho N C., “A topological completion of refined hedge algebras and a model of fuzziness of linguistic terms and hedges”, Fuzzy Sets and Systems, vol.158 (2007) 436-451 [13] Ho N C and Long N V., “Fuzziness measure on complete hedges algebras and quantifying semantics of terms in linear hedge algebras”, FuzzySets and Systems, vol.158 (2007) 452-471 [14] Ho N C and Wechler W., “Extended algebra and their application to fuzzy logic”, Fuzzy Sets and Systems, vol.52, (1992) 259–281 [15] Zadeh L.A., Fuzzy sets and fuzzy information granulation theory – key selected papers, Beijing Normal University Press, China(2000) [16] Nguyễn Cát Hồ, Trần Thái Sơn (2012) Tiếp cận đại số gia tử xây dựng thang điểm ngơn ngữ dung đánh giá Tạp chí tin học điều khiển học T28, S.3 (2012) 260-273 [17] Nguyễn Cát Hồ, Dương Thăng Long, Trần Thái Sơn (2010), “Đại số gia tử hạn chế AX2 ứng dụng cho tốn phân lớp”, Tạp chí Khoa học Công nghệ, Tập 48(5), tr 23-36 98 [18] Nguyễn Văn Long, Hồng Văn Thơng (2011) Vấn đề kết nhập thông tin biểu diễn với ngữ nghĩa dựa đại số gia từ Tạp chí tin học điều khiển học, T27, S3 (2011) 241-252 [19] Francisco Herrera, Enrique López, Cristina Menda and Miguel A Rodríguez A Linguistic Decision Model to Suppliers Selection in International Purchasing [20] http://www.tonymarston.net/php-mysql/model-view-controller.html 99 ... thuyết toán định với đánh giá ngơn ngữ mơ hình biểu diễn giá trị ngôn ngữ 4; nghiên cứu thực nghiệm ứng dụng mơ hình biểu diễn giá trị ngơn ngữ vào toán định với đánh giá ngơn ngữ; phân tích đánh giá. .. toán định với đánh giá ngôn ngữ Chương bao gồm:  Khái niệm tập mờ, phép toán tập mờ biến ngôn ngữ  Các bước giải toán định với đánh giá ngơn ngữ Đặt vấn đề Bài tốn định toán nghiên cứu từ lâu... bước giải toán định với đánh giá ngôn ngữ Trong phân tích định mờ cổ điển, giải pháp toán MCDM bao gồm hai giai đoạn [6]: (1) kết nhập giá trị đánh giá theo tất tiêu chí để có giá trị đánh giá tổng