Chương 1 MỘT SỐ KHÁI NIỆM VỀ HỆ CHUYÊN GIA 1. Khái niệm, vai trò hệ chuyên gia trong đời sống 1. Khái niệm Theo E. Feigenbaum: Hệ chuyên gia là một chƣơng trình máy tính thông minh sử dụng tri thức và các thủ tục suy luận để giải những bài toán tƣơng đối khó khăn đòi hỏi những chuyên gia mới giải đƣợc.
Hệ chuyên gia là một hệ thống tin học có thể mô phỏng năng lực quyết đoán và hành động của một chuyên gia (con ngƣời). Hệ chuyên gia là một trong những lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo nhƣ hình dƣới đây. Ngoài ra hệ chuyên gia sử dụng các tri thức của những chuyên gia để giải quyết các vấn đề (bài toán) khác nhau thuộc mọi lĩnh vực. Tri thức trong hệ chuyên gia phản ánh sự tinh thông đƣợc tích tụ từ sách vở, tạp chí, từ các chuyên gia hay các nhà bác học.
Các thuật ngữ hệ chuyên gia, hệ thống dựa trên tri thức hay hệ chuyên gia dựa trên tri thức thƣờng có cùng nghĩa. Một hệ chuyên gia gồm ba thành phần chính là cơ sở tri thức (knowledge base), máy suy diễn hay môtơ suy diễn, và hệ thống giao tiếp với ngƣời sử dụng. Cơ sở tri thức chứa các tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo ra câu trả lời cho ngƣời sử dụng qua hệ thống giao tiếp. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.
ia Ngƣời sử dụng cung cấp sự kiện là những gì đã biết, đã có thật hay những thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận đƣợc những câu trả lời là những lời khuyên hay những gợi ý đúng đắn. Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trƣng cho một lĩnh vực vấn đề nào đó, nhƣ y học, tài chính, khoa học hay công nghệ, v., mà không phải cho bất cứ một lĩnh vực vấn đề nào. Tri thức chuyên gia để giải quyết một vấn đề đặc trƣng đƣợc gọi là lĩnh vực tri thức. Cơ sở Ví dụ : hệ chuyên gia về lĩnh vực y học để phát hiện các căn bệnh lây nhiễm sẽ có nhiều tri thức về một số triệu chứng lây bệnh, lĩnh vực tri thức y học bao gồm các căn bệnh, triệu chứng và cách chữa trị.
Các lĩnh vực ứng dụng của hệ chuyên gia Cho đến nay, hàng trăm hệ chuyên gia đã đƣợc xây dựng và đã đƣợc báo cáo thƣờng xuyên trong các tạp chí, sách, báo và hội thảo khoa học. Ngoài ra còn các hệ chuyên gia đƣợc sử dụng trong các công ty, các tổ chức quân sự mà không đƣợc công bố vì lý do bảo mật. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 7 Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Liệt kê một số lĩnh vực ứng dụng của các hệ chuyên gia Lĩnh vực Ứng dụng Cấu hình Tập hợp những thành phần của một hệ thống theo cách riêng Chẩn đoán Lập luận dựa trên những chứng cứ quan sát đƣợc Truyền đạt Dạy học kiểu thông minh sao cho sinh viên có thể hỏi Giải thích Giải thích những dữ liệu thu nhận đƣợc Kiểm tra So sánh dữ liệu thu lƣợm đƣợc với chuyên môn để đánh giá Lập kế hoạch Lập kế hoạch sản xuất theo yêu cầu Dự đoán Dự đoán hậu quả từ một tình huống xảy ra Chữa trị Chỉ định cách thụ lý một vấn đề Điều khiển Điều khiển một quá trình, đòi hỏi diễn giải, chẩn đoán, kiểm tra, lập kế hoạch, dự đoán và chữa trị.
Cơ sở tri thức, đặc trưng, cấu trúc của hệ chuyên gia 1. Cơ sở tri thức Cơ sở tri thức là tập hợp các tri thức liên quan đến vấn đề mà chƣơng trình quan tâm giải quyết. Cơ sở tri thức chứa các sự kiện, các luật, các khái niệm, các quan hệ… đƣợc biểu diễn thích hợp dùng cho động cơ suy diễn sử dụng. Các dạng biểu diễn tri thức phổ biến là mô hình đối tƣợng – thuộc tính – giá trị, mô hình luật dẫn, mô hình mạng ngữ nghĩa, mô hình frame và mô hình logic.
Cơ sở tri thức còn bao gồm các phần tử tri thức, thông thƣờng đƣợc gọi là luật và đƣợc tổ chức nhƣ một cơ sở dữ liệu. Cơ sở tri thức còn đƣợc gọi là bộ nhớ sản xuất trong hệ chuyên gia. Trong một cơ sở tri thức, ngƣời ta thƣờng phân biệt hai loại tri thức là tri thức phán đoán và tri thức thực hành. Các tri thức phán đoán thƣờng mô tả tình huống đã đƣợc thiết lập hoặc sẽ đƣợc thiết lập.
Các tri thức thực hành thể hiện những hậu quả rút ra hay những thao tác cần phải hoàn thiện khi một tình huống đã đƣợc thiết lập trong lĩnh vực đang xét. Các tri thức thực hành thƣờng đƣợc thể hiện bới các biểu thức dễ hiểu và dễ triển khai thao tác đối với ngƣời sử dụng. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. ri thức Tri thức hay kiến thức bao gồm những dữ kiện, thông tin, sự mô tả, hay kỹ năng có đƣợc nhờ trải nghiệm hay thông qua giáo dục.
Trong tiếng Việt, cả "tri" lẫn "thức" đều có nghĩa là biết. Tri thức có thể chỉ sự hiểu biết về một đối tƣợng về mặt lý thuyết hay thực hành. Nó có thể ẩn tàng, chẳng hạn những kỹ năng hay năng lực thực hành, hay tƣờng minh, nhƣ những hiểu biết lý thuyết về một đối tƣợng, nó có thể ít nhiều mang tính hình thức hay có tính hệ thống. Mặc dù có nhiều lý thuyết về tri thức, nhƣng hiện không có một định nghĩa nào về tri thức đƣợc tất cả mọi ngƣời chấp nhận.
Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia Có đặc trƣng : Hiệu quả cao: Khả năng trả lời với mức độ tinh thông bằng hoặc cao hơn so với chuyên gia (ngƣời) trong cùng lĩnh vực. Thời gian trả lời thỏa đáng : thời gian trả lời hợp lý, bằng hoặc nhanh hơn so với chuyên gia con ngƣời để đi đến cùng một quyết định. Độ tin cậy cao : Không thể xảy ra sự cố hoặc giảm sút độ tin cậy khi sử dụng. Dễ hiểu: hệ chuyên gia giải thích các bƣớc suy luận một các dễ hiểu và nhất quán, không bí ẩn.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.3 Ƣu điểm của hệ chuyên gia Phổ cập: Là sản phẩm chuyên gia và phát triển không ngừng với hiệu quả sử dụng cao. Giá thành giảm. Ít rủi ro: Giúp con ngƣời tránh đƣợc rủi ro trong các môi trƣờng nguy hiểm. Tính thƣờng trực: Bất kể lúc nào cũng có thể khai thác sử dụng.
Nếu là con ngƣời có thể mỏi mệt, nghỉ ngơi hay vắng mặt. Đa lĩnh vực: Hệ chuyên gia đƣợc sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực khác nhau và đƣợc khai thác đồng thời trong bất kể thời gian nào. Có độ tin cậy cao. Với khả năng giảng giải tốt: Với câu trả lời sát thực, rõ ràng, chi tiết và dễ hiểu.
Với tốc độ nhanh, tính ổn định cao trong mọi tình huống. Có thể truy cập nhƣ một cơ sở dữ liệu thông minh. Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www. Các loại tri thức thường gặp Tri thức tồn tại dƣới hai dạng cơ bản là tri thức định lƣợng và tri thức định tính.
Tri thức định lƣơng thƣờng gắn với các loại kinh nghiệm khác nhau, tri thức định tính đƣợc chia làm 3 loại là tri thức mô tả, tri thức thủ tục và tri thức điều khiển. Tri thức thủ tục : cho ta những phƣơng pháp cấu trúc tri thức, ghép nối và suy diễn các tri thức mới từ những tri thức đã có. Các tri thức loại này tạo nên cơ sở của kỹ nghệ xử lý tri thức. Ngoài ra tri thức thủ tục còn diễn tả cách giải quyết một vấn đề, quy trình xử lý các công việc, lịch trình tiến hành các thao tác… Các dạng của tri thức thủ tục là luật, các chiến lƣợc, các lịch trình.
Một số thủ tục tri thức cơ bản: Tổng hợp tri thức: suy diễn, quy diễn, quy nạp. Học tự động: 2 cách suy diễn logic thƣờng đƣợc sử dụng trong các hệ thống A, A B là: Modus Ponens , nghĩa là nếu A đúng, A suy ra B thì A cũng đúng. B B, A B Mudus Tollens , nghĩa là nếu B sai, A suy ra B thì A cũng sai. A Tri thức mô tả: Cho những thông tin về một sự kiện, hiện tƣợng hay quá trình mà không đƣa ra thông tin về cấu trúc bên trong cũng nhƣ phƣơng pháp sử dụng bên trong của tri thức đó.
Nó còn là một khẳng định về một sự kiện, hiện tƣợng hay một khái niệm nào đó trong một hoàn cảnh không gian hoặc thời gian nhất định đƣa ra nhận giá trị đúng hay sai. Ngoài ra các tri thức mô tả còn cho phép miêu tả các mối liên hệ, các ràng buộc giữa các đối tƣợng, các sự kiện và các quá trình. Tri thức Meta: Là tri thức của tri thức. Tri thức Meta dùng mô tả rõ hơn cho tri thức đã có.
Các chuyên gia dùng tri thức Meta để tăng Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.vn/ 12 hiệu quả các giải quyết vấn đề bằng cách hƣớng lập luận về miền tri thức có khả năng hơn cả. Tri thức may rủi: Diễn tả luật may rủi hay cung cách may rủi để dẫn dắt quá trình lập luận. Tri thức may rủi không đảm bảo tính khoa học, tính chính xác, tri thức may rủi xuất phát từ kinh nghiệm tri thức giải quyết vấn đề trong quá khứ. Tri thức cấu trúc: Diễn tả cấu trúc của tri thức, trong hệ chuyên gia nó thể hiện cách tổ chức tri thức và mô hình về các tri thức.
Tri thức heuristic: Là tri thức nông cạn do không đảm bảo hoàn toàn chính xác hoặc tối ƣu theo một nghĩa nào đó về cách giải quyết vấn đề. Tri thức heuristic thƣờng đƣợc coi là một mẹo nhằm dẫn dắt quá trình lập luận. Cấu trúc của một hệ chuyên gia 1. Bộ thu nạp tri thức Làm nhiệm vụ thu nhận tri thức từ chuyên gia con ngƣời và cả ngƣời sử dụng thông qua các câu hỏi và yêu cầu của họ, sau đó lƣu trữ vào cơ sở tri thức của máy.
Mô tơ suy diễn Mô tơ suy diễn làm việc dựa trên các sự kiện trong bộ nhớ làm việc và tri thức về lĩnh vực trong cơ sở tri thức để rút ra thông tin mới. Một cách cụ thể hơn, mô tơ suy diễn áp dụng tri thức cho việc giải quyết các bài toán thực tế, về căn bản nó là trình thông dịch cho cơ sở tri thức. Tiếp cận của đề tài là sử dụng quá trình suy diễn tiến bằng cách áp dụng tập luật nhận dạng đƣợc xây dựng từ trƣớc để phát hiện bệnh đã biết. Ngoài ra còn sử dụng suy diễn lùi để khám phá các luật tiềm ẩn trong cơ sở tri thức (dữ liệu) để tìm Số hóa bởi Trung tâm Học liệu http://www.
