SKKN Xây dựng và triển khai hệ thồng tư vấn chọn nghề cho HS THPT sử dụng thuật toán FCM

PHẦN 1: MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Một ngôi nhà, dù đồ sộ hay bé nhỏ cũng cần nền móng vững chắc, kiên cố. Một cây xanh, muốn trụ vững trước gió bão thì rễ phải ăn sâu vào lòng đất mẹ. Một con người muốn có cuộc sống tốt đẹp, cần thiết phải có nghề nghiệp ổn định, phù hợp. Ngày xưa các cụ từng nói “nhất nghệ tinh, nhất thân vinh”, nghĩa là giỏi một nghề, sướng một đời. Càng ngày lựa chọn nghề nghiệp càng là vấn đề thu hút sự quan tâm đặc biệt của nhiều người nhất là các em HS sắp tốt nghiệp trung học phổ thông.
Hiện nay cả xã hội đang quan tâm đến các số liệu thất nghiệp của các sinh viên sau tốt nghiệp đại học. Với tâm lý phải vào đại học bằng mọi giá, nhiều bậc phụ huynh vô hình chung đã đè nặng lên vai các sỹ tử một gánh nặng và tư tưởng chỉ có con đường duy nhất là học đại học. Trong khi đó các bậc phụ huynh và chính bản thân các sỹ tử vẫn chưa thực sự đánh giá đúng năng lực và sở thích, nguyện vọng của bản thân mình. Do đó nhiều HS lớp 12 THPT đã nộp đơn xin thi, đăng ký dự tuyển vào những ngành học không đúng với năng lực, học lực và sở thích của mình dẫn đến nhiều trường hợp bỏ học giữa chừng, chuyển nghề hoặc không thể tiếp tục theo học vì không đáp ứng được yêu cầu học tập, nhiều trường hợp đã phải chuyển nghề vì thấy không phù hợp…, điều này đã gây lãng phí rất lớn về thời gian và các nguồn lực cho bản thân, gia đình và xã hội.
Chọn nghề là chọn cho mình công việc phù hợp với sở trường, với khả năng của bản thân cũng như nhu cầu của xã hội. Với một công việc thích hợp, con người có thể phát huy được tất cả những ưu điểm của mình. Tuy nhiên, không phải ai cũng may mắn, lựa chọn đúng nghề cho mình ngay từ lần đầu tiên. Việc chọn sai nghề nghiệp gây ra nhiều hệ lụy như: bản thân không phát huy được hết năng lực; chất lượng đào tạo bị giảm sút, lãng phí thời gian và tiền bạc; lãng phí nguồn tài nguyên lao động; tâm lí chán nản, bỏ việc và thất nghiệp…và đó là một nguyên nhân làm cho cuộc sống cá nhân dễ rơi vào khủng hoảng, ảnh hưởng tiêu cực đến bản thân, gia đình và cộng đồng.
Tư vấn hướng nghiệp và lựa chọn nghề nghiệp cho HS là hoạt động hết sức cần thiết tại các trường THPT. Ở góc độ giáo dục, hướng nghiệp góp phần thực hiện mục tiêu giáo dục toàn diện HS, trong đó có nội dung giáo dục các em có lý tưởng nghề nghiệp trong sáng, có thái độ tích cực trong lao động, có hứng thú và động cơ nghề nghiệp đúng đắn. Ở góc độ kinh tế, hướng nghiệp góp phần nâng cao chất lượng nguồn nhân lực, giúp đất nước sử dụng hợp lý tiềm năng lao động trẻ tuổi, giúp đẩy mạnh phân luồng HS, phân luồng nhân lực của xã hội, nâng cao năng suất lao động, góp phần thúc đẩy sự phát triển kinh tế, xã hội.
Việc định hướng và lựa chọn cho mình một nghề nghiệp phù hợp không bao giờ là muộn và thực sự cần thiết cho các em THPT. Hiện nay với sự phát triển bùng nổ và mạnh mẽ của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, đã tồn tại và ngày càng có nhiều ứng dụng, hệ thống hỗ trợ được triển khai và áp dụng trong việc tư vấn lựa chọn nghề nghiệp cho HS .
Trên tinh thần đó với mong muốn một phần được trợ giúp và hỗ trợ công tác hướng nghiệp cho HS trong việc làm hồ sơ cũng như đưa ra quyết định lựa chọn nghề nghiệp tương lai của mình khi tốt nghiệp THPT, chúng tôi đã nghiên cứu và thực hiện đề tài “Xây dựng và triển khai hệ thồng tư vấn chọn nghề cho HS THPT sử dụng thuật toán FCM”
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiên cứu về thuật toán phân cụm FCM và khả năng sử dụng môi trường lập trình của ngôn ngữ lập trình Python nhằm áp dụng và xây dựng hệ thống tư vấn lựa chọn nghề nghiệp cho HS tại trường THPT Anh Sơn 2
3. Phạm vi nghiên cứu
– HS khối 12 trường THPT Anh Sơn 2 năm học 2022-2023.  – Dữ liệu khảo sát kết quả của các ngành nghề.
– Dữ liệu điểm trên hệ thống quản lí vnedu.vn của nhà trường – Tìm hiểu, tham khảo các tài liệu về tư vấn chọn nghề.
– Nghiên cứu thuật toán phân cụm dữ liệu FCM.
– Nghiên cứu các tài liệu về cách sử dụng ngôn ngữ lập trình Python, các công cụ và các thư viện trong ngôn ngữ lập trình Python nhằm xây dựng và thiết kế hệ thống hỗ trợ tư vấn lựa chọn nghề cho HS khối 12 trường THPT Anh Sơn 2
4. Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập tài liệu và xử lí thông tin:
Phương pháp trực quan
Phương pháp phân tích hệ thống  Phương pháp khảo sát điều tra  Phương pháp thực nghiệm sư phạm
5. Tính mới, đóng góp mới của đề tài
– Thực tế hiện nay có rất nhiều hệ thống tin học, app điện thoại và các phương pháp hỗ trợ tư vấn lựa chọn nghề nghiệp cho HS được nghiên cứu và áp dung. Tuy nhiên tính mới tính mới mà chúng tôi muốn làm nổi bật đó chính là việc nghiên cứu đánh giá dựa trên năng lực, khả năng, yêu cầu về nghề nghiệp, đam mê, sở thích và dữ liệu thực tế về điểm học tập của những ngành nghề được chọn, từ đó áp dụng thuật toán phân cụm mờ FCM chạy trên ngôn ngữ lập trình Python để đưa ra cách nhìn tổng quát đa dạng, có cái nhìn đa chiều hơn có thể hỗ trợ việc định hướng cho các em HS THPT trong việc lựa chọn nghề nghiệp tương lai.
– Thuật toán FCM là thuật toán có lợi thế trong việc tư vấn ngành nghề. Ở đây có thể đưa ra nhiều lựa chọn tư vấn theo mức độ phù hợp có lựa chọn 1, lựa chọn 2, lựa chọn 3, lựa chọn 4…của mỗi HS với mỗi nhóm ngành nghề gợi ý.
PHẦN 2: NỘI DUNG
1. Cơ sở lí luận
1.1. Nghề nghiệp và lựa chọn nghề nghiệp
Nghề nghiệp là một dạng lao động đòi hỏi ở con người một quá trình đào tạo chuyên biệt, có những kiến thức, kĩ năng, kĩ xảo chuyên môn, có phẩm chất, đạo đức phù hợp với yêu cầu.
Có thể coi nghề nghiệp là việc làm để nuôi sống bản thân nhưng những việc làm không ổn định, nhất thời, do con người bỏ sức lao động giản đơn và được trả công để sinh sống thì không phải là nghề nghiệp.
Nghề nghiệp là danh từ được ghép bởi “nghề” và “nghiệp”. Thế nhưng để thật sự hiểu được bản chất của nó bạn cần phải phân tích rõ nghĩa của 2 từ này. “Nghề” là để chỉ một chức danh công việc do người nào đó đảm nhận trong một thời gian cụ thể. Có rất nhiều người nhầm lẫn giữa công việc và nghề, thế nhưng bạn cần phân biệt được hai khái niệm này. Theo đó, công việc là việc làm cụ thể, còn nghề là tên gọi chung của công việc. “Nghiệp” trong nghề nghiệp là gì? Nó cũng là một dạng thể của ngành nghề. Cũng chính vì thế mà chúng ta thường gọi các từ như: Nông nghiệp, công nghiệp, thương nghiệp,… Hay hiểu theo một nghĩa đơn giản hơn, nghiệp cũng tương tự lĩnh vực. Theo thời gian từ “nghiệp” được ghép với những từ khác để chỉ về thành tựu công việc của người gây dựng sự nghiệp
Vậy nghĩa của từ nghề nghiệp là gì? Nó là công việc đã được xã hội công nhận, tạo ra thu nhập cho chính mình và đem lại những giá trị cho cộng đồng người. Nghề nghiệp cũng chính là mục đích của mỗi chúng ta, cũng vì lý do này mà nghề luôn được lựa chọn theo đam mê, sở thích.
Lựa chọn nghề nghiệp cho bản thân là một vấn đề quan trọng của con người trong việc tạo ra thu nhập và nuôi sống bản thân cũng như gia đình. . Đây cũng là yếu tố có ý nghĩa đặc biệt quan trọng đối với sự thành đạt của mỗi người. Bởi vì: – Nghề nghiệp mà chúng ta lựa chọn có thể là công việc sẽ gắn bó suốt đời. Nó có ảnh hưởng to lớn đến đời sống tinh thần và vật chất của mỗi con người. – Nếu lựa chọn đúng, con người sẽ có được niềm say mê, sự hứng thú với công việc; có cơ hội phát huy năng lực của bản thân. Nếu lựa chọn sai, chúng ta sẽ đánh mất cơ hội và công việc trở thành gánh nặng. Vì vậy, cần phải chủ động, sáng suốt khi đối diện với vấn đề quan trọng này.
1.2. Tư vấn lựa chọn nghề nghiệp
Tư vấn lựa chọn nghề nghiệp là một hoạt động giúp mọi người có thể nhận biết và hiểu rõ hơn về bản thân cũng như mọi lĩnh vực nghề nghiệp trong hoàn cảnh xã hội bây giờ, từ đó đưa ra những lựa chọn chính xác về nghề nghiệp và con đường phát triển sự nghiệp. Việc tư vấn lựa chọn nghề nghiệp có 2 mục đích rõ ràng, đó là ngắn hạn và dài hạn.
Về ngắn hạn thì tư vấn lựa chọn nghề nghiệp sẽ giúp bạn tìm thấy được một hướng đi phù hợp khi đến lúc phải đưa ra quyết định lựa chọn nghề nghiệp. Còn về lâu dài thì việc này hỗ trợ cho bạn vượt qua mọi khó khăn, thử thách trong quá trình phát triển sự nghiệp, cung cấp những kỹ năng, kiến thức cần thiết để bạn tự đưa ra quyết định cho bản thân.
1.3. Ứng dụng các hệ thống Tin học trong việc tư vấn
Trong thập niên 1970, Scott Morton đưa ra khái niệm đầu tiên về Hệ hỗ trợ ra quyết định (Decision Support System – DSS). Ông định nghĩa DSS như là những hệ thống máy tính tương tác nhằm giúp những người ra quyết định sử dụng dữ liệu và mô hình để giải quyết các vấn đề không có cấu trúc.
Thông thường các hệ hỗ trợ quyết định có đặc trưng gồm:
• Phần mềm máy tính
• Chức năng hỗ trợ ra quyết định
• Làm việc với các bài toán có cấu trúc yếu
• Hoạt động theo cách tương tác với người dùng
• Được trang bị nhiều mô hình phân tích và mô hình dữ liệu.
Ưu thế của người ra quyết định:
– Kinh nghiệm
– Khả năng trực giác
– Có óc phán đoán –  Có tri thức
Ưu thế của máy tính:
– Tốc độ
– Thông tin-  Khả năng xử lý
Kết hợp cả ưu thế của người ra quyết định và máy tính, ta có ưu thế của Hệ hỗ trợ ra quyết định:
– Tăng hiệu quả
– Tăng sự hiểu biết
– Tăng tốc độ
– Tăng tính linh hoạt
– Giảm sự phức tạp

1.4 .Học sinh THPT và các yếu tố ảnh hưởng lựa chọn nghề nghiệp
1.4.1. Đặc điểm tâm sinh lí lứa tuổi HS THPT
Trong giai đoạn này, tính độc lập chủ động sáng tạo trong nhận thức là phẩm chất tâm lý đặc trưng, do vị thế xã hội và sự phát triển tâm lý của các em tạo ra. Nhiều lĩnh vực các em có chính kiến rõ ràng. Năng lực nhận thức của các em cũng phát triển ở mức độc cao và đa dạng. Nhiều em đã bộc lộ tài năng của mình qua một số lĩnh vực nào đó. Các em có thể độc lập đưa ra lý luận , chính kiến của mình. Và ở độ tuổi này, tư duy đã đạt tới mức độ trưởng thành. Đặc biệt là với các em HS học 12, giai đoạn các em quyết định cho sự lựa chọn ngành nghề, tương lai của mình.
Hoạt động học tập – hướng nghiệp chi phối mạnh mẽ sự hình thành và phát triển nhân cách của HS lứa tuổi THPT, hình thành và phát triển xu hướng nghề nghiệp ở các em. Xu hướng nghề nghiệp là một nét cấu tạo tâm lý mới trung tâm trong nhân cách của mỗi HS ở giai đoạn này.
Xu hướng nghề nghiệp của HS THPT là một hệ thống những động lực có tác dụng thúc đẩy và quy định tính lựa chọn của các thái độ và tính tích cực trong việc lựa chọn nghề nghiệp tương lai và được bộc lộ rõ qua hứng thú nghề nghiệp sau này.
1.4.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn nghề nghiệp Theo nghiên lí thuyết chọn nghề Hollend codes:
Lý thuyết mật mã Holland (Holland codes) thuộc nhóm Lý thuyết đặc tính cá nhân và đặc điểm nghề, được phát triển bởi nhà tâm lý học John Holland (19192008). Ông được biết đến rộng rãi nhất qua nghiên cứu Lý thuyết lựa chọn nghề nghiệp. Có thể nói, lý thuyết mật mã Holland là lý thuyết thực tế nhất, có nền tảng nghiên cứu nhất và được các chuyên gia tư vấn hướng nghiệp trong và ngoài nước Mỹ sử dụng nhiều nhất.
Nội dung cơ bản Lý thuyết mật mã Holland đưa ra một số luận điểm rất có giá trị trong hướng nghiệp:
• Nếu một người chọn được công việc phù hợp với tính cách của họ thì họ sẽ dễ dàng phát triển và thành công trong nghề nghiệp. Nói cách khác, những người làm việc trong môi trường tương tự như tính cách của mình hầu hết sẽ thành công và hài lòng với công việc.
• Hầu như ai cũng có thể được xếp vào 1 trong 6 kiểu tính cách và có 6 môi trường hoạt động tương ứng với 6 kiểu tính cách, đó là: Nhóm kĩ thuật; Nhóm nghiên cứu; Nhóm nghệ thuật; Nhóm xã hội; Nhóm quản Lý; Nhóm nghiệp vụ.
Nội dung cơ bản của 6 nhóm tính cách theo Lý thuyết mật mã Holland được thể hiện trong hình dưới đây:

Ý nghĩa và áp dụng Lý thuyết mật mã Holland được áp dụng rộng rãi đối với người bắt đầu tìm hiểu sở thích, khả năng nghề nghiệp của bản thân và có ý nghĩa quan trọng đối với các tư vấn viên cũng như người được tư vấn. Thông qua việc sử dụng kết quả nghiên cứu của lý thuyết này (trắc nghiệm sở thích), người được tư vấn sẽ nhận thức rõ hơn về bản thân, biết được bản thân thuộc nhóm nào (hay các nhóm nào) và có cơ sở để đối chiếu sở thích, khả năng của bản thân với những yêu cầu của các ngành nghề thuộc nhóm sở thích đã xác định. Từ đó, đưa ra định hướng nghề nghiệp hoặc quyết định chọn ngành học, nghề nghiệp tương lai. Khi sử dụng lý thuyết này, tư vấn viên nên cố gắng đưa ra các tình huống, câu hỏi để giúp người được tư vấn nhận ra được những định kiến giới, phân biệt đối xử giới có ảnh hưởng tới việc nhận thức bản thân và quyết định nghề nghiệp của người được tư vấn. Tư vấn viên có thể giúp người được tư vấn tìm hiểu thêm các nhóm nghề khác nhau để kiểm định kết quả trắc nghiệm về nhóm nghề của mình. Tư vấn viên không nên có thái độ cho rằng nam giới hay nữ giới thì phải thuộc nhóm tính cách nhất định nào đó mới đúng.
Trong thực tế hướng nghiệp ở nước ta, nếu sử dụng tốt các trắc nghiệm theo lý thuyết Mật mã Holland sẽ rất hữu dụng cho những người được tư vấn trong việc quyết định hướng học, chọn nghề, chọn ngành, chọn trường để chuẩn bị cho công tác tuyển sinh. Thực tế cho thấy, nếu sử dụng tốt Lý thuyết mật mã Holland sẽ giúp HS hiểu rõ thực lực bản thân và bớt hoang mang khi đưa ra quyết định lựa chọn con đường phù hợp với bản thân. Nhờ đó, các em không phải cố gắng thi đậu vào đại học hay cao đẳng bằng bất kỳ giá nào, bất kể ngành nghề đó có phù hợp với mình hay không.
Định hướng nghề nghiệp là một bước ngoặt quan trọng và có ảnh hưởng rất lớn đến tương lai của mỗi người. Vì thế, cần phải có một quá trình dài để tìm hiểu, khám phá và đưa ra quyết định thật đúng đắn. Sau đây là 4 nhóm được dùng để xem xét về lựa chọn ngành nghề
Năng lực cần thiết cho nghề nghiệp
Năng lực là tập hợp toàn bộ các kỹ năng, kiến thức, khả năng, hành vi của một người có thể đáp ứng đối với một công việc nhất định nào đó, đây cũng là một trong những yếu tố quan trọng để cá nhân có thể hoàn thành một việc nào đó hiệu quả hơn so với người khác. Có thể hiểu năng lực ở nhiều góc độ như: năng lực tư duy, năng lực chuyên môn, năng lực tổ chức, sắp xếp, quản lý, lãnh đạo.
Thực tế đã chứng minh rằng, năng lực ảnh hưởng đến sự lựa chọn nghề nghiệp. Một phần thành công trong nghề nghiệp có sự đòi hỏi cao ở năng lực phù hợp. Vì vậy, khi muốn quyết định lựa chọn nghề nghiệp nào đó, bạn cần biết mình có năng khiếu gì và có phù hợp với ngành nghề hay không. Tuyệt đối không nên lựa chọn nghề nghiệp chỉ vì làm hài lòng một ai đó, bởi nếu không có đam mê, không có năng lực bạn sẽ không thể trụ vững lâu dài.
Yêu cầu đối với nghề nghiệp
Có rất nhiều yếu tố để tạo nên sự thành công của một con người trong công việc. Mỗi nghề nghiệp đều thể hiện những yêu cầu nhất định về kiến thức, khả năng mà cá nhân đó cần có. Tìm hiểu nghề, tìm hiểu những yêu cầu mà nghề đặt ra dựa trên nhưng năng lực mà mình có xem thử mình có đáp ứng được những yêu cầu đó sẽ giúp bản thân có sự lựa chọn sáng suốt về nghề nghiệp.
Kiến thức cần thiết cho nghề nghiệp
Một người làm việc tốt là không ngừng nỗ lực để học hỏi những điều mới mẻ và phát triển nền tảng kiến thức của họ. Người có kiến thức tốt về Toán, khoa học tự nhiên thì sẽ thuận lợi hơn với nghề kinh tế, kĩ thuật công nghệ hay Y dược. Người có khả năng ngoại ngữ tốt thì có thể thành công hơn đối với ngành du lịch…
Một số yếu tố khác như sở thích, giới tính
Một số yếu tố khác như giới tính, đam mê, sở thích của bản thân cũng góp phần tạo nên lựa chọn nghề nghiệp phù hợp. Giới tính là mối quan hệ tương quan giữa nữ giới với nam giới trong một bối cảnh cụ thế. Giới nói lên vai trò, trách nhiệm cũng như quyền lợi xã hội của nam và nữ, bao gồm cả việc phân công lao động, phân chia các nguồn lợi ích cá nhân. Do được quy định bởi tính chất xã hội nên giới tính và các quan hệ của giới không giống nhau và mang tính bất biến, các hoàn cảnh xã hội khác nhau quan hệ giới cũng khác nhau. Do vậy, giới tính cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn nghề nghiệp của cá nhân.
Định hướng một công việc để theo mình làm việc nhiều năm trong cuộc đời, vì thế nếu không có đam mê thì bạn dễ dàng từ bỏ khi gặp những trở ngại, khó khăn. Thay vào đó, nếu có đam mê lớn với ngành nghề, thì bạn sẽ nghiêm túc với công việc, luôn học hỏi để nâng cao khả năng của bản thân. Có yêu thích, bạn sẽ có những ý tưởng mới, luôn luôn sáng tạo mình để đạt được hiệu suất cao nhất trong công việc.
1.5. Tầm quan trọng của việc được tư vấn khi lựa chọn nghề
Sự thành công, hạnh phúc trong cuộc đời của mỗi con người phụ thuộc rất nhiều vào việc lựa chọn nghề nghiệp. Chọn được nghề phù hợp với sở thích, sở trường, hoàn cảnh riêng của mỗi người sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho việc phát triển nghề nghiệp, thể hiện năng lực của bản thân, tìm thấy niềm vui trong cuộc sống. Nghề nghiệp là yếu tố gắn bó lâu dài với đời người, cho nên lựa chọn nghề cũng có nghĩa là lựa chọn cuộc sống và tương lai của mỗi người. Thế nhưng trên thực tế, không phải ai cũng lựa chọn đúng nghề nghiệp của mình. Gần đây, ngày càng có nhiều người có xu hướng lựa chọn lại nghề nghiệp của mình khi nhận ra những bất cập của việc lựa chọn sai nghề. Điều này sẽ gây ra nhiều hệ luỵ không đáng có cho bản thân, gia đình và cả xã hội.
Thức tế ấy đặt ra vấn đề: làm thế nào để HS, nhất là HS THPT lựa chọn đúng nghề nghiệp của mình. Đây là vấn đề không hề đơn giản bởi người trẻ thường chưa hiểu hết bản thân mình, chưa có nhiều kinh nghiệm sống, chưa đánh giá hết những tác động của xã hội ảnh hưởng đến nghề nghiệp mà họ lựa chọn. Hơn nữa, HS khi học xong THPT thường phải đưa ra quyết định về việc lựa chọn nghề. Đây là khoảng thời gian các em phải đối mặt với nhiều áp lực, nhiều sự lựa chọn, chịu sự tác động sâu sắc của nhiều nhân tố như gia đình, bạn bè…Chính những điều này làm cho nhiều HS quên mất sở thích, năng lực, hứng thú, niềm đam mê của bản thân để lựa chọn nghề theo số đông.
Để thực hiện tư vấn nghề có hiệu quả cho HS THPT đòi hỏi phải thu thập đầy đủ các thông tin về các yếu tố ảnh hưởng đến đến sự lựa chọn nghề. Các thông tin về năng lực, sở thích, đam mê, kĩ năng được tập hợp và xử lí qua hệ thống câu hỏi. Kết quả thu được chính là dữ liệu của các ngành nghề hiện tại được sử dụng.
Yếu tố ảnh hưởng đến lựa chọn nghề nghiệp đầu tiên chính là đam mê và sở thích của bản thân. Nếu không dựa trên đam mê bạn sẽ không thể làm bất cứ điều gì một cách tận tâm và không đủ động lực để vượt qua trong những lúc gặp trở ngại. Ngược lại, nếu bạn thực sự yêu thích ngành nghề và công việc đó, bạn sẽ luôn nảy ra được những ý tưởng tuyệt vời và những phương pháp khắc phục khó khăn nhanh chóng. Do đó, hãy lắng nghe và khám phá bản thân của mình trước tiên, nó sẽ là một trong những bí quyết hàng đầu giúp bạn luôn thành công.
Yếu tố thứ hai chi phối việc lựa chọn nghề là kĩ năng. Không có khả năng thích ứng và làm việc hiệu quả thì dù có đam mê bạn cũng rất khó khăn trong việc thực hiện những đòi hỏi của nghề nghiệp
Năng lực có ảnh hưởng rất lớn đến kết quả, thành quả công việc của mỗi người. Do đó đây là yếu tố quan trọng cần được xác định cụ thể, chính xác trong quá trình lựa chọn nghề nghiệp.
1.6. Thuật toán phân cụm mờ FCM (Fuzzy C-Means)
Phương pháp phân cụm dữ liệu truyền thống (PCDL rõ) chia một tập dữ liệu ban đầu thành các cụm dữ liệu và mỗi đối tượng chỉ thuộc về một cụm. Bài toán phân cụm rõ có thể định nghĩa như sau: Cho tập dữ liệu mẫu U, ta kiểm tra đặc điểm của các điểm dữ liệu xem nó giống với đặc điểm của nhóm nào nhất thì ta thực hiện gán điểm dữ liệu đó vào trong nhóm đó.
Nhưng trong thực tế ranh giới giữa các cụm thường không rõ ràng, một đối tượng dữ liệu có thể thuộc về nhiều cụm khác nhau, do đó phương pháp này không mô tả được dữ liệu thực. Để tăng hiệu quả và tính chính xác cho kết quả phân cụm, người ta đã áp dụng lý thuyết tập mờ vào việc phân cụm dữ liệu xây dựng lên phương pháp phân cụm dữ liệu mờ.
Hiện nay, phân cụm dữ liệu mờ vẫn là bài toán đang được nhiều người quan tâm nghiên cứu và ứng dụng thành công trong nhiều lĩnh vực: nghiên cứu thị trường, nhận dạng, xử lý ảnh, tìm kiếm thông tin… Các thuật toán phân cụm mờ rất đa dạng như: Cmeans mờ (FCM), Gustafson-Kessel (GK), Gath-Geva (GG),
Fuzzy Possibilistic CMeans (FPCM)…
Phân cụm mờ là phương pháp phân cụm dữ liệu mà cho phép mỗi điểm dữ liệu không chỉ thuộc duy nhất về một cụm, mà nó có thể thuộc các cụm theo các xác suất khác nhau. Vào năm 1969, Ruspini giới thiệu khái niệm phân cụm mờ để mô tả cấu trúc cụm của tập dữ liệu và đề xuất một thuật toán để tính toán tối ưu phân cụm mờ. Đến năm 1973, Dunn đã thực hiện mở rộng phương pháp phân cụm và phát triển thuật toán phân cụm mờ. Ý tưởng của thuật toán là xây dựng một phương pháp phân cụm mờ với việc tính toán tối thiểu hóa hàm mục tiêu. Năm 1981, Bezdek cải tiến và tổng quát hóa hàm mục tiêu mờ bằng cách đưa ra trọng số mũ để xây dựng và phát triển thuật toán phân cụm mờ và được chứng minh độ hội tụ của các thuật toán là cực tiểu cục bộ.
Hàm mục tiêu
Cho một tập n đối tượng dữ liệu biểu diễn vector X = {𝑥1,…, 𝑥𝑛} ∈ 𝑅𝑠 . Kỹ thuật này phân cụm chia tập đối tượng trên thành C nhóm mờ bằng việc tối thiểu hóa hàm mục tiêu để đo chất lượng của phân cụm và tìm tâm cụm trong mỗi nhóm, sao cho chi phí hàm đo độ phi tương tự là nhỏ nhất. Khi đó vector điểm dữ liệu X = {𝑥1,…, 𝑥𝑛} ∈ 𝑅𝑠 là đặc trưng đầu vào được biểu diễn theo ma trận 𝑈 = [𝑢𝑖𝑘] sao cho điểm dữ liệu đã cho chỉ thuộc về một số nhóm mà bậc được xác định bởi mức độ thuộc giữa [0,1]. Như vậy, ma trận U dùng để mô tả cấu trúc cụm của X bằng cách giải thích 𝑢𝑖𝑘 như độ thuộc của 𝑥𝑘 vào cụm i.
Cho u = (𝑢1, 𝑢2, …, 𝑢𝑐) là phân cụm mờ C
𝑢11 𝑢12 … 𝑢1𝑛
𝑈𝑐𝑥𝑛= [𝑢…21 𝑢…22 …… 𝑢…2𝑛]
𝑢𝑐1 𝑢𝑐2 … 𝑢𝑐𝑛
Hàm mục tiêu mờ được Dunn định nghĩa như sau:
𝐽𝑚 ci  𝑢𝑖𝑘 𝑑2(𝑥𝑘, 𝑣𝑖)
Bezdek đưa ra tham số trọng số mũ mũ m>1( m là số thực bất kì) để khái quát hóa hàm mục tiêu mờ như sau:
𝐽𝑚 (𝑥𝑘, 𝑣𝑖),   1 ≤ m ≤ ∞    (1)   trong đó:
X = {𝑥1,…, 𝑥𝑛}   𝑅𝑠 là n vectơ mẫu dữ liệu tập con thực s chiều trong không gian vectơ 𝑅𝑠 gồm có n đối tượng, m  [1, +] là trọng số mũ được gọi là tham số mờ, 𝑣𝑖  𝑅𝑠 là trung tâm cụm thứ i, d(𝑥𝑘, 𝑣𝑖) = 𝑑𝑖𝑘 là khuôn mẫu bất kỳ để đo khoảng cách giữa dữ liệu 𝑥𝑘 với trung tâm cụm thứ i. Suy ra, 𝑑2(𝑥𝑘, 𝑣𝑖) là khoảng cách Euclidean, 𝑢𝑖𝑘  [0, 1] là bậc của phần tử dữ liệu 𝑥𝑘 thuộc về cụm thứ i, V = [𝑣𝑗𝑖] = [𝑣1,…,𝑣𝑐]  𝑅𝑠𝑥𝑐 là ma trận biểu diễn các giá trị đối tượng tâm của cụm, U = [𝑢𝑖𝑘] là ma trận phân cụm mờ ngẫu nhiên của X trong C phần.
Vấn đề chọn phép đo tương quan là một trong các nhân tố chính ảnh hưởng tới quyết định phân cụm hợp lí các điểm. Như vậy, tính toán độ thuộc 𝑢𝑖𝑘 phụ thuộc vào định nghĩa của phép đo khoảng cách 𝑑𝑖𝑘 mà là tích vô hướng trên 𝑅𝑠. Bình phương khoảng cách giữa vectơ mẫu 𝑥𝑘 và trung tâm vị trí của cụm thứ i được định nghĩa như sau:
𝑑(𝑥𝑘, 𝑣𝑖)= =    (2)
𝑑 (𝑥𝑘, 𝑣𝑖)= 2=  trong đó:
A là ma trận hữu hạn dương đối xứng (p  p) bất kỳ, ‖𝑥𝑘 − 𝑣𝑖‖2 biểu diễn độ lệch của dữ liệu 𝑥𝑘 với 𝑣𝑖 , 𝑑(𝑥𝑘, 𝑣𝑖) là tích vô hướng trên 𝑅𝑠.