CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG CƠ SƠ TRI THỨC GIẢI QUYẾT BÀI TOÁN
2.1. Xây dựng bài toán
Ứng dụng hệ chuyên gia Xây dựng được một hệ thống có thể trợ giúp đánh giá xếp loại nhân viên trong trung tâm CNTT – TT Ninh Bình. Hệ thống này dựa trên các tri thức là cách thức quản lý đánh giá kết quả làm việc tại trung tâm CNTT – TT Ninh Bình.
b. Hoạt động đánh giá
Hoạt động đánh giá kết quả làm việc cho nhân viên tại trung tâm Công nghệ thông tin được tiến hành vào cuối tháng, cuối năm hoặc ở một thời gian nào đó do có yêu cầu từ ban giám đốc
Đầu tháng trưởng các phòng trong trung tâm gồm Phòng Hành chính - Tổng hợp, Phòng Nghiên cứu và Phát triển, Phòng Đào tạo và Hợp tác, Phòng Tư vấn kỹ thuật và Dịch vụ, Phòng truyền thông cùng với ban Giám đốc tiến hành đánh giá kết quả làm việc của nhân viên từng phòng và đề ra nhiệm vụ của các phòng vào tháng tới.
Trước đó đối thì phòng Phòng Hành chính - Tổng hợp sẽ gửi phiếu tự đánh giá cho từng công việc đến nhân viên thực hiện. Nhân viên tự đánh giá kết quả làm việc của mình rồi gửi lại phòng Tổng hợp.
Trong quá trình đánh giá nhân viên của mình các trưởng phòng có thể dựa vào bảng đánh giá của nhân viên để có thông tin tham khảo rồi đánh giá kết quả làm việc của nhân viên cho tháng làm việc đó.
Ban giám đốc dựa trên kết quả tự đánh giá của nhân viên cùng với phiếu đánh giá của trưởng phòng rồi chấm điểm.
c. Các tiêu chí đánh giá
Mỗi tháng nhân viên được giao các nhiệm vụ để thực hiện qua đó các trưởng phòng ban theo dõi cho điểm theo các tiêu chí như sau:
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
38 Trách nhiệm đối với công việc
Chịu áp lực cao
Tinh khoa học trong cách giải quyết công việc
c. Cách tính điểm
Mỗi tiêu chí trong phần b được điểm tối đa là 10 điểm, riêng kết quả đạt được ta cho hệ số 2.
Tuy nhiên sẽ có các luật cộng điểm và trừ điểm như sau:
■ Cộng điểm do khối lượng công việc
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá khối lượng công việc giao cho nhân viên là 10 điểm thì +2 điểm vào tổng điểm.
Trong tháng trưởng phòng đánh giá khối lượng công việc giao cho nhân viên là 9 điểm thì +1 điểm vào tổng điểm.
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá khối lượng công việc của nhân viên >7 điểm và t > 7 điểm và k >17 thì +1 điểm cho tổng điểm.
■ Cộng điểm do đạt kết quả cao và độ phức tạp lớn.
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá 7 điểm < điểm của nhân viên <
10 điểm và kết quả được đánh giá trong tháng =17 điểm thì + 1 điểm cho tổng điểm.
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá 7 điểm < điểm của nhân viên <
10 điểm và 17 điểm < kết quả được đánh giá trong tháng < 20 điểm thì + 2 điểm cho tổng điểm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
39
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá điểm của công việc đã giao cho nhân viên =10 và kết quả được đánh giá trong tháng = 20 điểm thì + 3đ cho tổng điểm.
■ Cộng điểm do chịu áp lực cao và tính kỷ luật cao
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá điểm chịu áp lực cho nhân viên > 8 điểm và tính kỷ luật đạt được trong tháng > 8 điểm thì 1 điểm cho tổng điểm.
■ Cộng điểm do khả năng sáng tạo, linh động cao và tính kỷ luật cao .
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá điểm khả năng sáng tạo, linh động cao
>8 điểm và tính kỷ luật đạt được trong tháng >8 điểm thì 1đ cho tổng điểm.
■ Cộng điểm do có nhiều điểm tối đa=10 và kết quả >=15.
Nếu trong tháng có 4 tiêu chí đạt 10 điểm thì cộng 1 điểm cho tổng điểm Nếu trong tháng có 5 tiêu chí đạt 10 điểm thì cộng 2 điểm cho tổng điểm Nếu trong tháng có 6 tiêu chí đạt 10 điểm thì cộng 3 điểm cho tổng điểm Nếu trong tháng có 7 tiêu chí đạt 10 điểm thì cộng 4 điểm cho tổng điểm Nếu trong tháng có 8 tiêu chí đạt 10 điểm thì cộng 5 điểm cho tổng điểm.
■ Trừ điểm
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá điểm phức tạp < 5 điểm, điểm kỷ luật
<5 và kết quả < 10. Thì trừ 5 điểm vào tổng điểm.
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá điểm phối hợp < 5 điểm, điểm khối lượng <5 và kết quả < 10. Thì trừ 3 điểm vào tổng điểm.
Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá điểm trách nhiệm < 5 điểm, điểm áp lực <5 và kết quả < 10. Thì trừ 1 điểm vào tổng điểm.
d. Xếp loại nhân viên
Nhân viên được xếp thứ thự từ cao đến thấp do lượng điểm họ có.
e. Chọn lựa phương án
Để giải quyết vấn đề được đặt ra học viên đã lựa chọn phương án ứng dụng hệ chuyên gia sử dụng luật dẫn
Lý do sử dụng
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
40
Chia sẻ những hiểu biết về CNTT, kiến trúc thông tin.
Để sử dụng lại tri thức và tính ổn định tri thức.
Để tạo ra nguồn dữ liệu dẫn chứng rõ ràng.
Để phân loại miền tri thức và các tri thức hành động.
Xây dựng một hệ thống tri thức về một lĩnh vực cụ thể
2.2. Các bước tiến hành xây dựng và phát triển hệ chuyên gia a. Các bước triển khai xây dựng hệ chuyên gia cho bài toán
Bước 1 : Xác định mục đích, yêu cầu của người sử dụng
Tại bước này ta cần xác định rõ ràng các câu hỏi. Mục đích sử dụng để làm gi ? Tại sao cần thiết phải xây dựng ? Đối tượng sử dụng là ai ?.
Bước 2 : Thu thập tài liệu liên quan đến lĩnh vực xây dựng, cũng như các số liệu thống kê đã có từ nhiều năm trước. Xử lý dữ liệu và xây dựng thành cơ sở tri thức
Bước 3 : Nắm bắt kỹ thuật xây dựng hệ chuyên gia
Ở bước này xây dựng các luật dựa vào nguồn tri thức thu thập được, gồm các bước sau :
- Xác định một số khái niệm quan trọng và mối liên hệ giữa chúng với nhau.
- Xây dựng các tập luật
Bước 4 : Thiết kế giao diện cho hệ chuyên gia Bước 5 : Chọn ngôn ngữ để lập trình cho bài toán Bước 6 : chạy thử và cải tiến
Bước 7: Đánh giá sản phẩm
b. Các bước phát triển hệ chuyên gia
Trong phạm vi rộng (large extent), việc phát triển một hệ chuyên gia phụ thuộc vào nguồn tài nguyên cung cấp. Tuy nhiên, giống như các dự án khác, việc phát triển còn phụ thuộc vào cách tổ chức quản lý quá trình phát triển như thế nào.
■ Quản lý dự án
Quản lý dự án, chủ đề tiếp cận hệ chuyên gia, bao gồm các công đoạn như sau :
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
41
+ Quản lý hoạt động (Activity Management), gồm :
Lập kế hoạch - định nghĩa các hoạt động (define activities) (planning).
- xác định hoạt động ưu tiên (specify priority of activities).
- nhu cầu tài nguyên (resource requirement).
- ghi nhớ các sự kiện (milestones).
- xác định thời gian (duration).
- phân công trách nhiệm (responsabilities).
Lập biểu công việc (scheduling)
- ấn định điểm bắt đầu và điểm kết thúc dự án.
- Giải quyết xung đột khi gặp các việc cùng mức ưu tiên.
Phân bổ thời gian (chronicling)
- kiểm tra thực hiện dự án (monitor project performance) Phân tích
(analysis)
- phân tích các hoạt động về lập kế hoạch, lập biểu công việc và phân bổ thời gian hoạt động.
+Quản lý cấu hình sản phẩm (Product Configuration Management) : Quản lý sản phẩm
(product management)
- quản lý các phiên bản khác nhau của các sản phẩm
Quản lý thay đổi (Change)
quản lý các giải pháp sửa đổi sản phẩm và ước lượng ảnh hưởng của thay đổi sản phẩm
+ Quản lý tài nguyên (Resource Management) :
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
42
- Dự báo nhu cầu tài nguyên (forecast needs for resource) - Thu nhận tài nguyên (acquire resources)
- Phân công trách nhiệm để sử dụng tối ưu nguồn tài nguyên (assign responsabilities for optimium use of resources)
- Phân bổ tài nguyên để giảm thiểu tắc nghẽn (provide critical resources to minimize bottle-necks)
Hình dưới đây mô tả quá trình quản lý dự án phát triển một hệ chuyên gia:
Hình 14. Quá trình quản lý dự án phát triển một hệ chuyên gia.
c. Tiếp nhận tri thức
Các bước tiếp nhận tri thức cho một hệ hệ chuyên gia như sau : Đầu tiên, công nghệ tri thức thu nhận tri thức nhờ đối thoại trực tiếp với tri thức con người (chuyên gia). Sau đó, tri thức được biểu diễn (theo một cách nào đó) tường minh trong cơ sở tri thức. Các chuyên gia đánh giá hệ chuyên gia, trao đổi qua lại với công nghệ tri thức cho đến khi hệ chuyên gia hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
43 Trí thức chuyên gia
(Human expert)
Công nghệ tri thức (Knowledge engineer)
Công nghệ tri thức hệ chuyên gia (Knowledge base of expert system) Đối thoại (dialog)
Trí thức tường minh
Hình 15. Tiếp nhận tri thức trong một hệ chuyên gia d. Phân phối hệ thống trong hệ chuyên gia
Hệ thống được phân phối như thế nào ?
Vấn đề phân phối một hệ thống phụ thuộc chủ yếu vào số lượng các hệ chuyên gia sẽ được phát triển. Tốt nhất là hệ chuyên gia có thể chạy trên các thiết bị phần cứng chuẩn. Tuy nhiên, một số hệ chuyên gia đòi hỏi phải có bộ xử lý LISP, từ đó làm tăng giá thành sản phẩm.
Nói chung, một hệ chuyên gia cần phải được tích hợp (integrated) với những chương trình đã có sẵn để có thể dùng lời gọi thủ tục từ một ngôn ngữ lập trình thông thường và hệ thống có thể hỗ trợ quá trình này.
e. Bảo trì và phát triển
Hệ thống được bảo trì (maintenance) và tiến triển (evolve) như thế nào ?
Các hệ chuyên gia đòi hỏi các hoạt động bảo trì và phát triển không hạn chế (open-ended) so với các chương trình thông thường. Bởi vì các hệ chuyên gia không dựa trên các thuật toán, mà thành tích (performance) của chúng phụ thuộc vào tri thức. Vấn đề là phải thường xuyên bổ sung tiếp nhận các tri thức mới và thay đổi các tri thức cũ để đổi mới hệ thống (system improves).
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
44
Trong một sản phảm có chất lượng thương mại (commercial quality product), cần phải thu thập một cách có hệ thống và có hiệu quả các báo cáo sai sót hệ thống do người sử dụng phát hiện. Nếu việc thu thập và khắc phục lỗi không được ưu tiên trong quá trình nghiên cứu thì phải được ưu tiên trong hệ thống chất lượng thương mại.
Việc bảo trì chỉ được thực hiện tốt khi thu thập đầy đủ các báo cáo sai sót.
Thuyết trình hay báo cáo kết quả so sánh chỉ ra tính khả thi của dự án
Hệ chuyên gia thể hiện ý tưởng, khởi động sự nhiệt tình và đặt nền móng quản lý ở mức cao
Kiểm thử hệ thống cho bài toán thực tế nhờ công nghệ tri thức và chuyên gia
Lựa chọn người sử dụng để kiểm thử hệ thống, không nhờ 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 đện thoại, email kịp thời
Tìm lỗi sai (fix bugs) và tìm những khả năng mở rộng (enhance capabilities)
Hình 16. Trình bày các giai đoạn cơ bản để phát triển một hệ chuyên gia.
Sự phát triển một hệ hệ chuyên gia cũng tác động nhiều trong một hệ thống chất lượng thương mại. Người ta luôn mong muốn nhận được những thành công một khi hệ chuyên gia được phân phối đến người dùng.
2.3. Giải quyết bài toán a. Cách giải quyết.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
45
Để giải quyết bài toán học viên đã sử dụng hệ chuyên gia đó là phương pháp biểu diễn tri thức bằng luật dẫn xuất (luật sinh) và cách thức suy diễn tiến.
+ Phương pháp biểu diễn tri thức bằng luật dẫn xuất (luật sinh):
Phương pháp biểu diễn tri thức bằng luật sinh được phát minh bởi Newell và Simon trong lúc hai ông đang cố gắng xây dựng một hệ giải bài toán tổng quát.
Đây là một kiểu biểu diễn tri thức có cấu trúc. Ý tưởng cơ bản là tri thức có thể được cấu trúc bằng một cặp điều kiện – hành động : "NẾU điều kiện xảy ra THÌ hành động sẽ được thi hành".
Ví dụ : NẾU nhân viên a làm việc có hiệu quả trong nhiều năm trở lại đây THÌ Ban giám đốc nên xem xét tăng lương cho nhân viên a.
Trong luận văn của mình học viên đã nghiên cứu cách tạo các luật dẫn.
- Ưu điểm [1]:
Các luật rất dễ hiểu nên có thể dễ dàng dùng để trao đổi với người dùng (vì nó là một trong những dạng tự nhiên của ngôn ngữ).
Có thể dễ dàng xây dựng được cơ chế suy luận và giải thích từ các luật.
Việc hiệu chỉnh và bảo trì hệ thống là tương đối dễ dàng.
Có thể cải tiến dễ dàng để tích hợp các luật mờ.
Các luật thường ít phụ thuộc vào nhau.
- Nhược điểm [1]:
Các tri thức phức tạp đôi lúc đòi hỏi quá nhiều (hàng ngàn) luật dẫn. Điều này sẽ làm nảy sinh nhiều vấn đề liên quan đến tốc độ lẫn quản trị hệ thống.
Người xây dựng hệ thống thích sử dụng luật dẫn hơn tất cả phương pháp khác, nên họ thường tìm mọi cách để biểu diễn tri thức bằng luật cho dù có phương pháp khác thích hợp hơn. Đây là nhược điểm mang tính chủ quan của con người.
Cơ sở tri thức luật dẫn lớn sẽ làm giới hạn khả năng tìm kiếm của chương trình điều khiển. Nhiều hệ thống gặp khó khăn trong việc đánh giá các hệ dựa trên luật cũng như gặp khó khăn khi suy luận trên luật.
+ Mô tơ suy diễn tiến trong bài toán
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
46 Thêm thông tin vào bộ nhớ làm việc
Xét luật đầu tiên
Kiểm tra luật Còn luật
Xét luật tiếp theo
Kết luận vào bộ nhớ làm việc Dừng suy diễn Sai
đúng
Hình 17. Mô tơ suy diễn tiến giải quyết bài toán + Tổ chức tri thức lưu trên bộ nhớ phụ với file: data.pl
Khi sử dụng chương trình mỗi nhân viên sẽ load các tri thức vào file này sau đó chạy các luật. Kết thúc đưa ra kết quả.
b. Mô hình hệ chuyên gia cho bài toán
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
47
Bộ nhớ làm việc
Động cơ suy luận Giao diện
người dùng Bộ giao tiếp
chương trình ngoài
Cơ sở tri thức Bộ giải thích Giao diện
người phát triển Người
dùng
Người phát triển
Hình 18. Mô hình hệ chuyên gia giải quyết bài toán
c. Thuật toán tổng quát Begin
Chọn bài toán thích hợp Phát biểu và đặc tả bài toán
If Hệ chuyên gia giải quyết thoả mãn bài toán và có thể sử dụng Then While Bản mẫu chưa được phát triển hoàn thiện Do
Begin
Thiết kế bản mẫu Biểu diễn tri thức Tiếp nhận tri thức
Phát triển hoàn thiện bản mẫu End
Hợp thức hoá bản mẫu Triển khai cài đặt Hướng dẫn sử dụng Vận hành
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.lrc-tnu.edu.vn/
48 Bảo trì và phát triển
Else
Tìm các tiếp cận khác thích hợp hơn EnIf
Kết thúc
Để thiết kế một hệ chuyên gia, trước tiên cần có sự lựa chọn một bài toán thích hợp (selecting the appropriate problem). Tương tự các dự án phần mềm, để triển khai thiết kế một hệ chuyên gia, cần phải có các yếu tố về nhân lực, tài nguyên và thời gian. Những yếu tố này ảnh hưởng đến giá thành của một hệ chuyên gia.
d. Xây dựng luật
Bài toán được giải quyết bằng phương pháp xây dựng các luật sản xuất để suy diễn
Ngôn ngữ xây dựng luật là Prolog: Prolog là ngôn ngữ lập trình logic được sử dụng phổ biến nhất trong dòng các ngôn ngữ lập trình logic. Ngôn ngữ này do giáo sư người Pháp Alain Colmerauer và nhóm của ông đề xuất lần đầu tại trường Đại học Marseille năm 1970. Prolog còn được gọi là ngôn ngữ lập trình ký hiệu. Prolog được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo.[3]
Trong luận văn của mình để xây dựng được chương trình học viên đã sử dụng ngôn ngữ Prolog để xây dựng các luật dẫn.
Khác với những ngôn ngữ cấu trúc như Pascal, hay C mà ta đã làm quen, Prolog là một ngôn ngữ mô tả, với một số sự kiện và quy luật suy diễn đã mô tả, Prolog sẽ suy luận cho ta các kết quả.
Các luật được xây dựng cụ thể như sau:
%Trong tháng nếu trưởng phòng đánh giá khối lượng công việc giao cho nhân viên là 10 điểm thì +2 điểm vào tổng điểm.
luatC1(A,A1) :- tong(A),khoiluong(X),(X>=10 -> A1 is A+2).
%Trong tháng trưởng phòng đánh giá khối lượng công việc giao cho nhân viên là 9 điểm thì +1 điểm vào tổng điểm.