Xem mẫu
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA TOÁN – TIN HỌC
BỘ MÔN ỨNG DỤNG TIN HỌC
Pham The
Bao
Digitally signed by Pham The Bao
DN: CN = Pham The Bao, C = VN
Reason: I am the author of this
document
Date: 2006.08.03 15:38:13 +07'00'
XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ DINH DƯỠNG
TẠI TRƯỜNG MẦM NON BẰNG
LOGIC MỜ KẾT HỢP MẠNG
NEURAL VÀ MÁY HỌC
Giáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ Phạm Thế Bảo.
Sinh viên thực hiện :
1. Phạm Thị Xuân Viên
0211303
2. Đặng Trần Vũ
0211313
3. Bùi Thanh Xuân
0211316
TP.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2006
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ...... tháng ...... năm 2006
Giáo viên hướng dẫn
Th.S. Phạm Thế Bảo
2
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Phạm Thế Bảo, dù rất bận rộn
nhưng thầy luôn quan tâm và tận tình hướng dẫn cho chúng em trong suốt quá trình thực
hiện luận văn ; thầy đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình học tập và gợi mở cho
chúng em đến với đề tài này.
Chúng em chân thành cảm ơn thầy Phạm Thi Vương và thầy Nguyễn Hiền Lương,
các thầy đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài và cung cấp cho
chúng em nhiều tài liệu tham khảo có giá trị để chúng em thực hiện tốt khóa luận này.
Xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô trong khoa Toán – Tin học đã tận tình giảng
dạy, trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và thực
hiện đề tài.
Cuối cùng xin chân thành cám ơn anh Phan Phúc Doãn và các bạn cùng lớp đã có
những ý kiến đóng góp bổ ích giúp chúng em hoàn thành luận văn..
Tp Hồ Chí Minh, ngày 10/7/2006
3
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
MỤC LỤC
Lời Cảm Ơn
Mục Lục
Danh Mục Bảng Biểu, Hình Ảnh
Bảng Ký Hiệu Các Chữ Viết Tắt
Trang
3
4
5
6
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề ………………………………………………………………
1.2 Các hướng giải quyết trong AI …………………………………………
1.3 Lý do sử dụng FL …………………………….…………………………
1.4 Kết hợp FL với các kỹ thuật AI khác ………………..…………………..
9
9
18
19
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Logic mờ
2.1.1 Tập mờ ……………………………………………………………. 22
2.1.2 Hàm thành viên …………………………………………………… 24
2.1.3 Toán tử tập mờ ……………………………………………….
28
2.1.4 Luật mờ …………………………………………………………… 40
2.1.5 Hệ thống vào/ra…………………………………………………… 42
2.1.6 Mô hình suy luận mờ ……………………………………………… 44
2.1.7 Khử mờ ……………………………………………………………. 48
2.1.8 Hệ thống mờ - bộ điều khiển mờ …………………………………… 49
2.1.9 Cách lựa chọn logic mờ cho từng hệ thống xây dựng …………… 52
2.2 Khái quát về máy học……….……………………………….………………. 54
2.3 Khái quát về mạng neural..……………………………………… ……………..57
Chương 3 XÂY DỰNG THUẬT GIẢI
3.1 Quy định chế độ dinh dưỡng trẻ em ……………………………………….
3.2 Nguyên tắc và các bước xây dựng thực đơn ở trường mầm non……………
3.3 Xây dựng tập mờ và hàm thành viên…….….……………………………..
3.4 Xây dựng bộ lọc mờ bằng kỹ thuật máy học …………………………….
3.5 Mạng neural kết hợp hệ mờ phát sinh luật
và điều chỉnh trọng số…………………………………………..…………
81
Chương 4 CÀI ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1 Cài đặt ……………………………………………………………………….
4.1.1 Phân tích – Thiết kế………………………………………………..
4.1.2 Mô hình…………………………………………………………….
4. 2 Đánh giá và hướng phát triển …………………………………………. ……
86
94
99
Tài liệu tham khảo
101
4
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
63
63
66
75
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH
Hình 1-1 . Các bước giải quyết một vấn đề
Hình 2-1 . Hệ thống mờ và nền tảng kiến thức liên quan
Hình 2-2 . Ví dụ minh họa đồ thị hàm thành viên
Hình 2-3 . Đường biểu diễn của hàm đặc trưng và hàm thành viên của tập
những người cao
Hình 2-4 . Hàm S tăng
Hình 2-5 . Hàm dạng chuông
Hình 2-6 . Sử dụng toán tử hội mờ
Hình 2-7 . Sử dụng toán tử giao mờ
Hình 2-8 . Toán tử bù mờ
Hình 2-9 . Các toán tử AND và OR
Hình 2-10 . Bốn toán tử t-norm chuẩn
Hình 2-11 . Ví dụ về bốn toán tử t-norm chuẩn.
Hình 2-12 . Toán tử t-norm Nilpotent Minimum
Hình 2-13 . Toán tử t-norm thuộc họ Frank
Hình 2-14 . Toán tử t-norm thuộc Họ Hamacher
Hình 2-15 . Toán tử t-norm thuộc Họ Schweizer-Sklar
Hình 2-16 . Toán tử t-norm thuộc Họ Yager
Hình 2-17 . Bốn toán tử t-conorm S chuẩn
Hình 2-18 . Ví dụ về bốn toán tử t-conorm chuẩn
Hình 2-19 . Phân nhóm các bộ điều khiển theo số tín hiệu vào ra
Hình 2-20 . Luật hợp thành là bộ não của điều khiển mờ
Hình 2-21 . Hàm thành viên cho biến ngôn ngữ đầu vào có giá trị
small, medium và large
Hình 2-22 . Hàm thành viên cho biến đầu ra có giá trị small, medium và large
Hình 2-23 . Hàm thành viên cho “Small” , “Medium” và “Large”
Hình 2-24 . Cấu trúc của hệ thống mờ chuẩn
Hình 2-25 . Cấu trúc của bộ xử lý mờ kết hợp khâu giải mờ và khử mờ
Hình 2-26 . Cấu trúc của một bộ điều khiển mờ
Hình 2-27 . Bộ điều khiển mờ cổ điển (Hình a)
và bộ điều khiển mờ phân tán (Hình b)
Bảng 2-28 . So sánh mạng neural và bộ điều khiển mờ
Hình 3-1. Factor “lượng calo” đối với nhóm nhà trẻ
Hình 3-2. Factor lượng calo đối với nhóm mẫu giáo
Hình 3-3. Factor “tỉ lệ protein” đối với chuẩn một
Hình 3-4. Factor “tỉ lệ lipit” đối với chuẩn một
Hình 3-5. Factor “tỉ lệ gluxit” đối với chuẩn một
Hình 3-6. Factor “tỉ lệ protein” đối với chuẩn hai
Hình 3-7. Factor “tỉ lệ lipit” đối với chuẩn hai
Hình 3-8. Factor “tỉ lệ gluxit” đối với chuẩn hai
Hình 3-9. Mô hình bộ điều khiển mờ thứ nhất
Hình 3-10 Mô hình bộ điều khiển mờ thứ hai
Hình 3-11. Factor “tỉ lệ dinh dưỡng”
Hình 3-12. Factor “giá tiền”
5
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
Trang
18
22
24
25
26
26
28
28
29
32
33
34
34
35
36
37
37
38
39
42
43
45
45
47
49
50
50
51
60
69
69
70
70
71
71
72
72
73
73
74
74
nguon tai.lieu . vn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
KHOA TOÁN – TIN HỌC
BỘ MÔN ỨNG DỤNG TIN HỌC
Pham The
Bao
Digitally signed by Pham The Bao
DN: CN = Pham The Bao, C = VN
Reason: I am the author of this
document
Date: 2006.08.03 15:38:13 +07'00'
XÂY DỰNG CHẾ ĐỘ DINH DƯỠNG
TẠI TRƯỜNG MẦM NON BẰNG
LOGIC MỜ KẾT HỢP MẠNG
NEURAL VÀ MÁY HỌC
Giáo viên hướng dẫn : Thạc sĩ Phạm Thế Bảo.
Sinh viên thực hiện :
1. Phạm Thị Xuân Viên
0211303
2. Đặng Trần Vũ
0211313
3. Bùi Thanh Xuân
0211316
TP.Hồ Chí Minh, Tháng 7/2006
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
.......................................................................................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày ...... tháng ...... năm 2006
Giáo viên hướng dẫn
Th.S. Phạm Thế Bảo
2
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
LỜI CẢM ƠN
Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Th.S Phạm Thế Bảo, dù rất bận rộn
nhưng thầy luôn quan tâm và tận tình hướng dẫn cho chúng em trong suốt quá trình thực
hiện luận văn ; thầy đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình học tập và gợi mở cho
chúng em đến với đề tài này.
Chúng em chân thành cảm ơn thầy Phạm Thi Vương và thầy Nguyễn Hiền Lương,
các thầy đã giúp đỡ chúng em rất nhiều trong quá trình thực hiện đề tài và cung cấp cho
chúng em nhiều tài liệu tham khảo có giá trị để chúng em thực hiện tốt khóa luận này.
Xin chân thành cám ơn quý Thầy Cô trong khoa Toán – Tin học đã tận tình giảng
dạy, trang bị cho chúng em những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập và thực
hiện đề tài.
Cuối cùng xin chân thành cám ơn anh Phan Phúc Doãn và các bạn cùng lớp đã có
những ý kiến đóng góp bổ ích giúp chúng em hoàn thành luận văn..
Tp Hồ Chí Minh, ngày 10/7/2006
3
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
MỤC LỤC
Lời Cảm Ơn
Mục Lục
Danh Mục Bảng Biểu, Hình Ảnh
Bảng Ký Hiệu Các Chữ Viết Tắt
Trang
3
4
5
6
Chương 1 TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề ………………………………………………………………
1.2 Các hướng giải quyết trong AI …………………………………………
1.3 Lý do sử dụng FL …………………………….…………………………
1.4 Kết hợp FL với các kỹ thuật AI khác ………………..…………………..
9
9
18
19
Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Logic mờ
2.1.1 Tập mờ ……………………………………………………………. 22
2.1.2 Hàm thành viên …………………………………………………… 24
2.1.3 Toán tử tập mờ ……………………………………………….
28
2.1.4 Luật mờ …………………………………………………………… 40
2.1.5 Hệ thống vào/ra…………………………………………………… 42
2.1.6 Mô hình suy luận mờ ……………………………………………… 44
2.1.7 Khử mờ ……………………………………………………………. 48
2.1.8 Hệ thống mờ - bộ điều khiển mờ …………………………………… 49
2.1.9 Cách lựa chọn logic mờ cho từng hệ thống xây dựng …………… 52
2.2 Khái quát về máy học……….……………………………….………………. 54
2.3 Khái quát về mạng neural..……………………………………… ……………..57
Chương 3 XÂY DỰNG THUẬT GIẢI
3.1 Quy định chế độ dinh dưỡng trẻ em ……………………………………….
3.2 Nguyên tắc và các bước xây dựng thực đơn ở trường mầm non……………
3.3 Xây dựng tập mờ và hàm thành viên…….….……………………………..
3.4 Xây dựng bộ lọc mờ bằng kỹ thuật máy học …………………………….
3.5 Mạng neural kết hợp hệ mờ phát sinh luật
và điều chỉnh trọng số…………………………………………..…………
81
Chương 4 CÀI ĐẶT VÀ ĐÁNH GIÁ
4.1 Cài đặt ……………………………………………………………………….
4.1.1 Phân tích – Thiết kế………………………………………………..
4.1.2 Mô hình…………………………………………………………….
4. 2 Đánh giá và hướng phát triển …………………………………………. ……
86
94
99
Tài liệu tham khảo
101
4
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
63
63
66
75
DANH MỤC BẢNG BIỂU, HÌNH ẢNH
Hình 1-1 . Các bước giải quyết một vấn đề
Hình 2-1 . Hệ thống mờ và nền tảng kiến thức liên quan
Hình 2-2 . Ví dụ minh họa đồ thị hàm thành viên
Hình 2-3 . Đường biểu diễn của hàm đặc trưng và hàm thành viên của tập
những người cao
Hình 2-4 . Hàm S tăng
Hình 2-5 . Hàm dạng chuông
Hình 2-6 . Sử dụng toán tử hội mờ
Hình 2-7 . Sử dụng toán tử giao mờ
Hình 2-8 . Toán tử bù mờ
Hình 2-9 . Các toán tử AND và OR
Hình 2-10 . Bốn toán tử t-norm chuẩn
Hình 2-11 . Ví dụ về bốn toán tử t-norm chuẩn.
Hình 2-12 . Toán tử t-norm Nilpotent Minimum
Hình 2-13 . Toán tử t-norm thuộc họ Frank
Hình 2-14 . Toán tử t-norm thuộc Họ Hamacher
Hình 2-15 . Toán tử t-norm thuộc Họ Schweizer-Sklar
Hình 2-16 . Toán tử t-norm thuộc Họ Yager
Hình 2-17 . Bốn toán tử t-conorm S chuẩn
Hình 2-18 . Ví dụ về bốn toán tử t-conorm chuẩn
Hình 2-19 . Phân nhóm các bộ điều khiển theo số tín hiệu vào ra
Hình 2-20 . Luật hợp thành là bộ não của điều khiển mờ
Hình 2-21 . Hàm thành viên cho biến ngôn ngữ đầu vào có giá trị
small, medium và large
Hình 2-22 . Hàm thành viên cho biến đầu ra có giá trị small, medium và large
Hình 2-23 . Hàm thành viên cho “Small” , “Medium” và “Large”
Hình 2-24 . Cấu trúc của hệ thống mờ chuẩn
Hình 2-25 . Cấu trúc của bộ xử lý mờ kết hợp khâu giải mờ và khử mờ
Hình 2-26 . Cấu trúc của một bộ điều khiển mờ
Hình 2-27 . Bộ điều khiển mờ cổ điển (Hình a)
và bộ điều khiển mờ phân tán (Hình b)
Bảng 2-28 . So sánh mạng neural và bộ điều khiển mờ
Hình 3-1. Factor “lượng calo” đối với nhóm nhà trẻ
Hình 3-2. Factor lượng calo đối với nhóm mẫu giáo
Hình 3-3. Factor “tỉ lệ protein” đối với chuẩn một
Hình 3-4. Factor “tỉ lệ lipit” đối với chuẩn một
Hình 3-5. Factor “tỉ lệ gluxit” đối với chuẩn một
Hình 3-6. Factor “tỉ lệ protein” đối với chuẩn hai
Hình 3-7. Factor “tỉ lệ lipit” đối với chuẩn hai
Hình 3-8. Factor “tỉ lệ gluxit” đối với chuẩn hai
Hình 3-9. Mô hình bộ điều khiển mờ thứ nhất
Hình 3-10 Mô hình bộ điều khiển mờ thứ hai
Hình 3-11. Factor “tỉ lệ dinh dưỡng”
Hình 3-12. Factor “giá tiền”
5
Khoa Tóan – Tin học trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên Tp.HCM
Trang
18
22
24
25
26
26
28
28
29
32
33
34
34
35
36
37
37
38
39
42
43
45
45
47
49
50
50
51
60
69
69
70
70
71
71
72
72
73
73
74
74