Luận án tiến sĩ: Hệ học chuyển giao mờ phức với cấu trúc đồ thị có hướng

BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HÞC VIÞN KHOA HÞC VÀ CÔNG NGHÞ Trißu Thu H°¡ng NGHIÊN CĀU ĐỀ XUẤT HÞ HÞC CHUYỂN GIAO Mà PHĀC DỰA TRÊN KỸ THUÀT LẤY M¾U KHÔNG GIAN CON VÀ CẤU TRÚC Đà THỊ CÓ H¯ÞNG LUÀN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HÞC MÁY TÍNH Hà Nội - 2024 BỘ GIÁO DỤC VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ ĐÀO TẠO VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HÞC VIÞN KHOA HÞC VÀ CÔNG NGHÞ Trißu Thu H°¡ng NGHIÊN CĀU ĐỀ XUẤT HÞ HÞC CHUYỂN GIAO Mà PHĀC DỰA TRÊN KỸ THUÀT LẤY M¾U KHÔNG GIAN CON VÀ CẤU TRÚC Đà THỊ CÓ H¯ÞNG LUÀN ÁN TIẾN SĨ NGÀNH KHOA HÞC MÁY TÍNH Mã sß: 9 48 01 01 Xác nhÁn cÿa Hßc vißn Ng°ái h°ßng d¿n 1 Ng°ái h°ßng d¿n 2 Khoa hßc và Công nghß (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) Hà Nội - 2024 i LỜI CAM OAN Tôi xin cam oan luận án <Nghiên cứu ề xuất hệ học chuyển giao mờ phức dựa trên kỹ thuật lấy mẫu không gian con và cấu trúc ồ thị có hướng= là công trình nghiên cứu của chính mình dưới sự hướng dẫn khoa học của cán bộ hướng dẫn. Luận án có sử dụng thông tin trích dẫn từ nhiều nguồn tham khảo khác nhau và các thông tin trích dẫn ược ghi rõ nguồn gốc. Các kết quả nghiên cứu của tôi ược viết chung với các tác giả khác ã ược sự nhất trí của ồng tác giả khi ưa vào luận án. Các số liệu, kết quả ược trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa từng ược công bố trong bất kỳ một công trình nào khác.

Luận án ược hoàn thành trong thời gian tôi làm Nghiên cứu sinh tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Hà Nội, ngày 14 tháng 11 năm 2023 Triệu Thu Hương ii LỜI CẢM ƠN Luận án này ã hoàn thành nhờ sự nỗ lực không ngừng nghß của tác giả cùng với sự hỗ trợ tận tâm từ các thầy giáo hướng dẫn, ồng nghiệp, bạn vè và người thân. Tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc ến thầy giáo hướng dẫn là PGS.TS Nguyễn Long Giang và PGS.TS Lê Hoàng Sơn. Những lời hướng dẫn, sự ộng viên và tận tâm của họ dành cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận án là không thể nào diễn ạt hết.

Tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ến các giảng viên và cán bộ của phòng quản lý nghiên cứu sinh thuộc Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Sự hỗ trợ nhiệt tình và tạo iều kiện thuận lợi của họ ã óng góp quan trọng vào việc hoàn thành luận án của tác giả. Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể thành viên trong Lab AI 4.0 tại Viện Công nghệ thông tin - ại học Quốc gia Hà Nội, những người ã ồng hành và hỗ trợ tác giả trong suốt quá trình nghiên cứu tại ó. Tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Giám ốc Học viện Ngân hàng, Ban lãnh ạo Khoa và ồng nghiệp nơi tác giả hiện ang công tác.

Họ ã tạo iều kiện rất nhiều ể tác giả có thời gian tập trung vào nghiên cứu. ặc biệt, tác giả muốn bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc ến Bố, Mẹ, Chồng và các chị trong gia ình. Họ ã luôn chia sẻ những khó khăn và ộng viên tác giả trong quá trình nghiên cứu. Luận án cũng là món quà tinh thần mà tác giả trân trọng gửi ến tất cả thành viên trong gia ình.

Tôi xin trân trọng cảm ơn! NCS Triệu Thu Hương iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN. ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT. vii MỞ ẦU. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 1.1 Suy diễn và hệ suy diễn mờ phức .2 Tổng quan các nghiên cứu liên quan .1 Các mô hình suy diễn mờ .2 Học chuyển giao .3 Học chuyển giao mờ .4 Lấy mẫu và các phương pháp lấy mẫu .3 Hạn chế của hệ suy diễn mờ phức và bài toán nghiên cứu .1 Tập mờ và tập mờ phức .2 Các phép toán trên tập mờ phức .3 Hệ suy diễn mờ phức Mamdani .4 Lý thuyết học chuyển giao .1 Bộ dữ liệu thực nghiệm .2 Tiền xử lý dữ liệu .3 Môi trường thực nghiệm .4 Các ộ o ánh giá thực nghiệm .6 Kết luận chương 1.

MÔ HÌNH HỌC CHUYỂN GIAO TRÊN HỆ SUY DIỄN MỜ PHỨC 43 iv 2.1 Một số khái niệm và ịnh nghĩa .2 Mô hình học chuyển giao mờ phức .1 Chßnh sửa tập mờ phức miền nguồn .2 Lựa chọn các tập con dữ liệu .3 Thích nghi luật mờ phức .4 Kết hợp cơ sở luật mờ phức .3 Phân tích ộ phức tạp .1 Kịch bản thực nghiệm .2 Kết quả thực nghiệm .5 Kết luận Chương 2. HỆ HỌC CHUYỂN GIAO MỜ PHỨC DỰA TRÊN CẤU TRÚC CFRG 76 3.2 Một số khái niệm và ịnh nghĩa .3 Các thuật toán trên cấu trúc CFRG .1 Thuật toán thêm một luật vào CFRG .2 Thuật toán duyệt luật mờ phức trên CFRG .3 Thuật toán tìm kiếm một luật trên CFRG .4 Thuật toán xóa một luật khỏi CFRG .5 Thuật toán suy diễn mờ phức trên CFRG .6 Thuật toán sửa một luật trên CFRG .7 Thuật toán tách CFRG con từ CFRG cha .8 Thuật toán trộn hai CFRG .4 Mô hình học chuyển giao mờ phức dựa trên cấu trúc CFRG (CFRGTL) 100 3.1 Khởi tạo các cấu trúc CFRG .2 Tách các CFRG con từ các cấu trúc CFRG ban ầu .3 Thích nghi luật trên cấu trúc CFRG .4 Trộn các cấu trúc CFRG .1 Kịch bản thực nghiệm thứ nhất .2 Kích bản thực nghiệm thứ hai .6 Kết luận Chương 3. 117 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 119 CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC Ã CÔNG BỐ 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 PHỤ LỤC A. MỘT SỐ VÍ DỤ CHO CÁC THUẬT TOÁN TRÊN CẤU TRÚC CFRG 136 vii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Từ tiếng Anh Diễn giải/Tạm dịch 1 ANCFIS A neurofuzzy architecture Một kiến trúc nơ-ron sử dụng employing complex fuzzy tập mờ phức set 2 ANFIS Adaptive Neuro Fuzzy In- Hệ suy diễn mờ noron thích ference System nghi 3 CANFIS Complex Neuro-Fuzzy In- Hệ suy diễn mờ noron thích ference System nghi phức 4 CFIS Complex Fuzzy Inference Hệ suy diễn mờ phức System 5 CFL Complex Fuzzy Logic Logic mờ phức 6 CFN Complex fuzzy node Nút mờ phức 7 FANCFIS Fast adaptive neuro - com- Hệ thống suy luận mờ phức - plex fuzzy inference system nơ ron thích ứng nhanh 8 CFS Complex Fuzzy Set Tập mờ phức 9 CFTL Complex fuzzy transfer Học chuyển giao mờ phức learning 10 FIS Fuzzy Inference System Hệ suy diễn 11 FKG Fuzzy Knowledge Graph ồ thị tri thức mờ 12 FS Fuzzy Set Tập mờ 13 M-CFIS Mamdani Complex Fuzzy Hệ suy diễn mờ phức Mam- Inference System dani 14 M-CFIS- Mamdani Complex Fuzzy Hệ suy diễn mờ phức Mam- FKG Inference System Fuzzy- dani - ồ thị tri thức mờ Knowledge Graph viii STT Từ viết tắt Từ tiếng Anh Diễn giải/Tạm dịch 15 M-CFIS-R Mamdani Complex Fuzzy Hệ suy diễn mờ phức Mam- Inference System Reduce dani - giảm luật Rule 16 TSK Takagi-Sugeno Hệ suy diễn mờ Takagi - Sugeno 17 SSL Semi-Supervised Learning Học bán giám sát 18 MVL Multi-View Learning Học a hướng 19 MTL Multi Task Learning Học a nhiệm vụ 20 TTL Transductive Transfer Học chuyển giao chuyển tiếp Learning 21 ITL Inductive Transfer Learn- Học chuyển giao quy nạp ing 22 UTL Unsupervised Transfer Học chuyển giao không giám Learning sát 23 TL Transfer Learning Học chuyển giao 24 FTL Fuzzy Transfer Learning Học chuyển giao mờ 25 DT Decision Tree Cây quyết ịnh 26 FDT Fuzzy Decision Tree Cây quyết ịnh mờ 27 CFR Complex Fuzzy Rule Luật mờ phức 28 CFRs Complex Fuzzy Rule Set Tập luật mờ phức 29 AI Artificial intelligence Trí tuệ nhân tạo ix 30 ANCFIS- A machine learning alo- Thuật toán học máy dựa trên elm gorithm based on complex các tập mờ phức fuzzy sets 31 CFRG Complex fuzzy rule graph Cấu trúc biểu diễn luật mờ phức dựa trên ồ thị 32 CFRGTL Complex fuzzy rule graph Hệ học chuyển giao mờ phức transfer learning dựa trên cấu trúc CFRG x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 1.1 Mô hình hệ suy diễn mờ tổng quát [47] .2 Cấu trúc của CFIS [43] .3 Phân loại học chuyển giao .4 Các phương pháp lấy mẫu .5 Mô hình bài toán học chuyển giao .6 Một số hàm thuộc phổ biến .7 Cấu trúc hệ M-CFIS [7] .1 Mô hình học chuyển giao trên hệ suy diễn mờ phức .2 Chi tiết mô hình học chuyển giao trên hệ suy diễn mờ phức .3 ánh dấu luật thích nghi và luật ứng cử .4 Quá trình thêm luật và sửa luật .5 Kịch bản thực nghiệm trên CFTL .6 Kết quả o lường ộ chính xác trên tập dữ liệu Diabetes.7 Kết quả o lường số lượng luật sinh ra trên tập dữ liệu Diabetes.8 Kết quả o lường thời gian thực hiện trên tập dữ liệu Diabetes.9 Kết quả o lường phương sai và ộ lệch chuẩn của thời gian thực hiện trên tập Diabetes.10 Kết quả o lường ộ chính xác trên tập dữ liệu BreastCancer.11 Kết quả o lường số lượng luật trên tập dữ liệu Diabetes.12 Kết quả o lường thời gian thực hiện trên tập dữ liệu Diabetes.13 Kết quả o lường phương sai và ộ lệch chuẩn của thời gian thực hiện trên tập BreastCancer.14 Kết quả o lường ộ chính xác trên tập dữ liệu CreditCard.15 Kết quả o lường số lượng luật trên tập dữ liệu CreditCard.16 Kết quả o lường thời gian thực hiện trên tập dữ liệu CreditCard.17 Kết quả o lường phương sai và ộ lệch chuẩn của thời gian thực hiện trên tập CreditCard.18 Kết quả o lường ộ chính xác trên tập dữ liệu Liver.19 Kết quả o lường số lượng luật trên tập dữ liệu Liver.20 Kết quả o lường thời gian thực hiện trên tập dữ liệu Lvier.21 Kết quả o lường phương sai và ộ lệch chuẩn của thời gian thực hiện trên tập Liver.1 Cấu trúc một nút mờ phức (a) và ví dụ một nút mờ phức (b) .2 Một cấu trúc CFRG .3 Sự khác nhau giữa cấu trúc CFRG và ộ mạnh của cấu trúc CFRG.4 Một danh sách List_node của cấu trúc CFRG.5 Trường hợp sửa nút thứ nhất .6 Trường hợp sửa nút thứ 2 - nhập nút .7 Trường hợp sửa nút thứ hai -tách nút .8 Mô hình học chuyển giao mờ phức dựa trên cấu trúc CFRG (CFRGTL) 101 3.9 Kết quả o lường ộ chính xác trên tập dữ liệu Diabetes.10 Kết quả o lường số lượng luật trên tập dữ liệu Diabetes.11 Kết quả o lường thời gian thực hiện trên bộ dữ liệu Diabetes.12 Kết quả o lường phương sai và ộ lệch chuẩn của thời gian trên tập Diabetes.13 Kết quả o lường ộ chính xác trên bộ dữ liệu BreastCancer.