Bài giảng Hệ thống thông tin quản lý - Bài 5: Hệ chuyên gia trình bày định nghĩa hệ chuyên gia; khả năng ứng dụng của hệ chuyên gia; ơ sở tri thức của hệ chuyên gia; cấu trúc của hệ chuyên gia; Các vấn đề thường được giải quyết bởi hệ chuyên gia; Các hệ chuyên gia thông dụng; cấu trúc của hệ chuyên gia; hệ chuyên gia dựa trên luật.
BÀI HỆ CHUYÊN GIA ThS Trần Quang Diệu Email: tqdieu@ioit.ac.vn v1.0011101228 TÌNH HUỐNG DẪN NHẬP Hệ chuyên gia MYCIN: • MYCIN đầu hệ thống chuyên gia phát triển năm, sáu năm đầu thập niên 1970 Đại học Stanford • Mục đích: Giúp đỡ bác sĩ việc chẩn đoán điều trị bệnh truyền nhiễm: Nhận dạng quan bị nhiễm bệnh; Chọn loại thuốc khống chế quan • Giao diện người dùng: Đối thoại với bác sĩ để thu thập liệu: Dữ liệu tổng quát bệnh nhân; Các kết xét nghiệm; Các triệu chứng bệnh nhân v1.0011101228 Hệ chun gia gì? Ứng dụng thực tế nay? MỤC TIÊU Học viên cần nắm rõ vấn đề về: Định nghĩa hệ chuyên gia; khả ứng dụng hệ chuyên gia; Cơ sở tri thức hệ chuyên gia; cấu trúc hệ chuyên gia; Các vấn đề thường giải hệ chuyên gia; Các hệ chuyên gia thông dụng; Cấu trúc hệ chuyên gia; Hệ chuyên gia dựa luật v1.0011101228 HƯỚNG DẪN HỌC • Học viên cần nắm vững sở lý thuyết hệ chun gia • Phân tích nội dung, khía cạnh liên quan đến khảo sát vài hệ chuyên gia có v1.0011101228 NỘI DUNG v1.0011101228 Giới thiệu hệ chuyên gia Khảo sát vài hệ chuyên gia có Hệ chuyên gia dựa luật GiỚI THIỆU VỀ HỆ CHUYÊN GIA • Định nghĩa hệ chuyên gia; khả ứng dụng; • Cơ sở tri thức hệ chuyên gia; • Cấu trúc hệ chuyên gia; • Các vấn đề thường giải hệ chuyên gia v1.0011101228 1.1 ĐỊNH NGHĨA VỀ HỆ CHUYÊN GIA • Định nghĩa: Hệ chuyên gia chương trình thiết kế để theo mơ hình có khả giải vấn đề chuyên gia người • Sơ đồ khối bản: Cơ sở tri thức Động suy diễn Hệ chuyên gia v1.0011101228 1.1 CƠ SỞ TRI THỨC CỦA HỆ CHUYÊN GIA • Cơ sở tri thức: Dùng để chứa tri thức lĩnh vực đó, tri thức chuyên gia người chuyển giao Nó bao gồm: khái niệm bản, kiện, luật quan hệ chúng • Động suy luận: Là xử lý cho tri thức, mô hình cho giống với việc suy luận chuyên gia người Bộ xử lý làm việc dựa thông tin mà người dùng mô tả vấn đề, kết hợp với CSTT, cho kết luận hay đề nghị v1.0011101228 1.1 CƠ SỞ TRI THỨC CỦA HỆ CHUYÊN GIA • Tạo phải xây dựng ES? Chuyên gia người tài nguyên quý giá cho nhiều tổ chức Họ giải vấn đề khó, hiệu quả… Vậy có giá trị khơng xây dựng chương trình có khả chuyên gia người? Một số mặt cịn hẳn • Xem bảng so sánh sau: Tiêu chí Chuyên gia Hệ chuyên gia người v1.0011101228 Sẵn dùng Thời gian hành Mọi lúc Vị trí Cục Mọi nơi An tồn Khơng thể thay Có thể thay Có thể chết Có Khơng Hiệu suất Thay đổi Hằng số Tốc độ Thay đổi Hằng số Chi phí Cao Có thể số 1.3 VAI TRÒ CỦA HỆ CHUYÊN GIA Những lý để phát triển hệ chuyên gia thay cho chuyên gia người: • Tạo cho tính chuyên gia sẵn dùng nơi, lúc; • Tự động hố cơng việc địi hỏi chun gia; • Các chun gia nghỉ hưu hay chuyển đến nơi khác – cần thay thế; • Thuê chuyên gia với chi phí lớn; • Tính chun gia cần thiết mơi trường làm việc khơng thân thiện, địi hỏi ES nhanh chuyên gia người; • Phát triển ES để trợ giúp cho chuyên gia người v1.0011101228 10 1.5 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ CHUN GIA • Suy luận có heuristic: Chun gia người từ kinh nghiệm để dẫn cách giải vấn đề hiệu Ví dụ: Khi chuẩn đốn xe, họ giả thiết cách làm: Luôn kiểm tra luật hệ thống điện trước luật khác Hay bác sĩ chuyên khoa giả thiết: Nếu nghi ngờ bị ung thư, kiểm tra dịng họ trước Để thực ES, người thiết kế cần phải có cách đánh giá thứ tự ưu tiên luật, để từ ngữ cảnh chọn luật có lý để bắt đầu • Suy luận ký hiệu: Chúng ta dùng ký hiệu để thể tri thức cho ES Chính mà tận dụng giải thuật ký hiệu để tri thức, giải thuật đề cập chương – phần phép toán vị từ v1.0011101228 23 1.5 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ CHUYÊN GIA Cho phép suy luận khơng xác: ES có khả mạnh là: Nó làm việc với vấn đề thiếu thơng tin, hay có hỗn tạp, không rõ ràng Cũng giống trường hợp: Một ekip bác sĩ phải cứu bệnh nhân hấp hối, lúc họ khơng cịn kịp thời gian để làm tất xét nghiệm cần thiết Khi thiếu thông tin họ đành tiến hành cách có lý theo họ Chúng ta thực ES có tính chất cách đưa vào luật tương ứng với tình thiếu thơng tin để động suy diễn vận dụng Bị giới hạn vào vấn đề giải quyết: Không phải vấn đề giải ES Cụ thể, lĩnh vực chúng muốn xây dựng ES chưa có, chưa cần chun gia người việc xây dựng ES khó mà thành cơng Giải vấn đề có độ phức tạp vừa phải: Nếu vấn đề khó, yêu cầu chuyên gia người đến vài giờ, cần thiết nghĩ đến khả chia thành nhiều toán tương ứng ES v1.0011101228 24 1.5 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ CHUYÊN GIA Có khả bị lỗi: Giống chuyên gia người ES có khả bị lỗi Chính vậy, cần thiết đưa vào khả phục hồi lại lỗi cho ES – ES có khả lưu vết trình suy luận, đưa kết luận mà người dùng kiểm nghiệm với thực tế có sai báo cho ES, lúc phải có khả ghi nhận theo đuổi hướng suy luận khác Đặc điểm không xuất chương trình truyền thống, đừng vội kết luận loại chương trình tốt Mỗi loại có đặc điểm riêng bảng so sánh sau: Chương trình truyền thống ES Xử lý số Xử lý ký hiệu Giải thuật Heuristic Tích hợp thơng tin+ điều khiển Tách bạch thơng tin+ điều khiển Khó thay đổi dễ thay đổi Thơng tin xác Thơng tin khơng chắn Giao diện lệnh điều khiển Hội thoại + giải thích Kết cuối Đề nghị + giải thích Tối ưu Có thể chấp nhận v1.0011101228 25 1.6 CÁC NHÂN TỐ TRONG MỘT DỰ ÁN HỆ CHUYÊN Các nhân tố hệ chun gia: • Chun gia lĩnh vực: Có tri thức chuyên gia; Có kỹ giải vấn đề hiệu quả; Có thể chuyển giao tri thức; Khơng chống đối (thân thiện) • Kỹ sư tri thức: Có kỹ cơng nghệ tri thức; Có kỹ giao tiếp tốt; Có thể làm cho vấn đề giải phần mềm; Có kỹ lập trình hệ chun gia • Người dùng sản phẩm: Có thể trợ giúp thiết kế giao diện cho ES; Có thể trợ giúp việc thu thập tri thức; Có thể trợ giúp trình phát triển ES v1.0011101228 26 1.7 CÁC KỸ THUẬT SUY LUẬN Suy luận: Là trình làm việc với tri thức, kiện, chiến lược giải tốn để dẫn kết luận Các hình thức bản: Các kỹ thuật bản: • Suy luận diễn dịch • Suy luận tiến (forward-chaining) • Suy luận quy nạp • Suy luận lùi (backward-chaining) • Suy luận tương tự • Suy luận khả sai • Suy luận common-sense • Suy luận đơn điệu • Suy luận không đơn điệu v1.0011101228 27 1.7.1 SUY LUẬN TIẾN Ưu điểm • Làm việc tốt với tốn có chất: Gồm thơng tin sau tìm xem suy từ thơng tin • Có thể dẫn nhiều thơng tin từ kiện ban đầu • Thích hợp cho số vấn đề như: Hoạch định, giám sát, điều khiển, diễn dịch Hạn chế • Khơng có cách để nhận thấy tính quan trọng kiện Hỏi nhiều câu hỏi thừa, đơi lúc cần vài kiện cho kết luận • Có thể hỏi câu hỏi khơng liên quan – chuỗi câu hỏi khơng ăn nhập Ví dụ: Bạn có thân nhiệt cao? Bạn đến Việt Nam lâu rồi? v1.0011101228 28 1.7.2 SUY LUẬN LÙI Ưu điểm • • Làm việc tốt với tốn có chất: Thành lập giả thiết, sau tìm xem chứng minh không Hướng đến goal nào, nên hỏi câu hỏi có liên quan • Chỉ khảo sát sở tri thức nhánh vấn đề quan tâm • Tốt cho vấn đề: Chuẩn đốn, kê toa, gỡ rối v1.0011101228 Hạn chế • Ln hướng theo dịng suy luận định trước chí dừng rẽ sang goal khác Giải quyết: Dùng meta-rule để khắc phục • Meta-rule: Dùng để hướng không gian tri thức khảo sát sang vùng khác 29 KHẢO SÁT MỘT VÀI HỆ CHUYÊN GIA • • Mycin: Xcon: v1.0011101228 Hệ chuyên gia chuẩn đoán nhiễm trùng máu; Hệ chuyên gia trợ giúp cấu hình hệ thống máy vi tính DEC 30 2.1 KHẢO SÁT HỆ CHUYÊN GIA MYCIN Một phiên làm việc cụ thể với MYCIN (“Expert System” Author: John Durkin Việt hóa) • Một vài thơng tin bệnh nhân: MYCIN: USER: MYCIN: USER: MYCIN: USER: MYCIN: USER: v1.0011101228 Họ tên? Jack Durkin Tuổi? 24 Giới tính? Nam Chủng tộc? CAUCASIAN • MYCIN cố gắng xác định chất lây nhiễm: MYCIN: Có phép cấy vi khuẩn cho Jack Durkin liên quan đến bệnh tại? USER: Có MYCIN: Mẫu vật lấy từ đâu? USER: CSF MYCIN: Ngày, thực cấy? USER: 7- July-7:00 MYCIN: Gần Jack Durkin có triệu chứng như: chống váng, mê khơng? USER: Có 31 2.2 KHẢO SÁT HỆ CHUYÊN GIA XCON • Xcon ES lĩnh vực hướng dẫn cấu hình hệ thống máy tính DEC trước xuất xưởng • Hệ chuyên gia phát triển vào khoảng năm 1980, đại học CMU cơng bố giảm thời gian cấu hình cho hệ thống xuống phút (so với 25 phút tay) Tiết kiệm vào khoảng 25 triệu $ cho năm (Theo “Expert System” – John Durkin) v1.0011101228 32 HỆ CHUYÊN GIA DỰA TRÊN LUẬT • Định nghĩa: Là chương trình máy tính, xử lý thơng tin cụ thể tốn chứa nhớ làm việc tập luật chứa sở tri thức, sử dụng động suy luận để suy thơng tin • ES dựa luật: Có tảng xây dựng hệ luật sinh • ES dựa luật có đặc trưng nêu phần trước cho ES tổng quát, vài đặc điểm: Có CSTT chứa luật; Có nhớ làm việc tạm thời; Có động suy luận; Có giao diện để giao tiếp với người dùng, người phát triển; Có tiện ích giải thích; Có khả giao tiếp với chương trình ngồi như: Xử lý bảng tính,… v1.0011101228 33 HỆ CHUYÊN GIA DỰA TRÊN LUẬT Nguyên lý hoạt động tương tự hệ luật sinh giới thiệu Bộ nhớ làm việc Người dùng Người phát triển v1.0011101228 Giao diện Người dùng Động suy luận Bộ giao tiếp chương trình ngồi Giao diện Người phát triển Cơ sở tri thức Bộ giải thích 34 HỆ CHUYÊN GIA DỰA TRÊN LUẬT Ưu điểm • Biểu diễn tri thức tự nhiên: IF… THEN • Phân tách tri thức – điều khiển • Tri thức tập luật có tính độc lập Hạn chế • khớp hoàn toàn Các facts ý nghĩa phải giống cú pháp, ngôn ngữ tự nhiên không cao -> dễ thay đổi, chỉnh sữa • Dễ mở rộng • Tận dụng tri thức heuristic • Có thể dùng biến luật, tri xuất chương trình ngồi Các facts muốn đồng nhau, phải • Khó tìm mối quan hệ luật chuỗi suy luận, chúng nằm rải rác sở tri thức • Có thể hoạt động chậm • Làm cho nhà phát triển phải hình chung dạng luật khơng phải tốn làm v1.0011101228 35 TÓM LƯỢC CUỐI BÀI Trong đề cập đến khái niệm: v1.0011101228 • Khái niệm hệ chun gia; • Vai trị hệ chun gia; • Các hệ chun gia thơng dụng; • Cấu trúc hệ chuyên gia; • Hệ chuyên gia dựa luật 36 CÂU HỎI TƯƠNG TÁC Câu Các toán doanh nghiệp, tổ chức thường giải ES? v1.0011101228 37 ... v1.0011101228 35 TÓM LƯỢC CUỐI BÀI Trong đề cập đến khái niệm: v1.0011101228 • Khái niệm hệ chun gia; • Vai trị hệ chun gia; • Các hệ chuyên gia thông dụng; • Cấu trúc hệ chuyên gia; • Hệ chuyên gia... BẢN CỦA HỆ CHUYÊN GIA Chuẩn đoán xe Hệ thống điện Ắc-quy v1.0011101228 Bộ đánh lửa Hệ thống nhiên liệu Bộ chế hịa khí Ống dẫn 22 1 .5 CÁC ĐẶC TRƯNG CƠ BẢN CỦA HỆ CHUYÊN GIA • Suy luận có heuristic:... vấn đề thường giải hệ chuyên gia; Các hệ chuyên gia thông dụng; Cấu trúc hệ chuyên gia; Hệ chuyên gia dựa luật v1.0011101228 HƯỚNG DẪN HỌC • Học viên cần nắm vững sở lý thuyết hệ chuyên gia • Phân